铜管在线剪切冲孔设备

2014-03-13

中国有色金属 2014年14期

在线配置剪切冲孔装置，轧制后铜管的剪头、剪尾及冲孔工作完全由自动化机械设备来完成，大大节省了劳动力。但切头是轧制过程中在线完成的（飞剪），故需要确保该套设备的动作可靠性才能体现其作用及优点，否则会造成在线闷车等生产事故。

铜管连铸连轧生产线在中国的应用与发展日趋成熟与完善，同时伴随着人力成本的提高及市场竞争的加剧，各生产厂家对设备的自动化水平与生产效率有了进一步的要求。水平连铸的铜管坯经过行星轧管机大变形量的轧制后，铜管的头部和尾部经常会出现开花、轧成实心等现象，在后续工艺操作中，为了避免在线夹送弯曲，收卷过程中划伤包胶辊及顺利收卷，需要在线进行切头工序；为了之后的拉拔工序注内膜油和放置芯头，需要进行剪尾及冲孔的操作。若生产线上不配置在线剪切和冲孔设备，则相应的切头、切尾及冲孔工作就需要生产工人手动借用割刀，冲头等工具完成，劳动强度较大，影响生产效率，尤其是在线处理切头工作是在轧制的进行过程中完成的，而现在轧制速度的大幅度提高，导致处理时间较紧张，生产安全得不到保障。

在线配置剪切冲孔装置，轧制后铜管的剪头、剪尾及冲孔工作完全由自动化机械设备来完成，大大节省了劳动力。但切头是轧制过程中在线完成的（飞剪），故需要确保该套设备的动作可靠性才能体现其作用及优点，否则会造成在线闷车等生产事故。本文重点介绍了剪切冲孔的设备结构及调整技术特点，以确保设备的有效运行。

工艺过程

剪切冲孔设备是连铸连轧生产线上的辅助设备，其在生产线上的配置大大提高了生产线的自动化水平，提高了生产效率，节省了劳动力。飞剪冲孔设备布置在行星轧管机主机与夹送弯曲之间，具有在线切头、切尾、冲孔三大功能。

轧制后的管头经过轧机出口的冷却水套冷却后进入剪切装置，轧制线速度一般为16～25米/分钟, 人工观察管头状态，需要剪头时进行在线跟随剪切，剪切完成后，剪刀自动打开，轧制后的铜管依次通过剪切冲孔装置进入之后的夹送弯曲进行在线收卷；一根铜管轧制到尾端后，进行静止切尾工作，剪切之后的铜管断口会有一定的椭圆收口，轧制后的铜管下一步工序为拉拔，拉拔之前需要铜管内部注入内膜油和放置芯头，为了顺利放入芯头，需要对椭圆缩口的管尾进行冲孔操作。

设备组成及调整技术特点

1.剪切装置

剪切装置的主要组成部分见图1。包括入口导向及测速、机架、剪切小车、出口托辊、小车传动机构等。

1.1入口导向及测速

入口导向及测速装在机架上。气缸带动测速辊压住管坯，对管坯进行实时在线测速，并把速度反馈给小车传动机构，保证小车运行速度与管坯的在线轧制速度相匹配，以防止轧制过程中的在线闷车事故。

1.2机架

机架为剪切装置的支撑机构，机架上有两条保证小车运行的导轨。

1.3剪切小车

剪切小车是剪切装置的重要组成部分，有小车架、油缸、剪刀、安装剪刀的滑动导板等组成。小车架上装有4个被动滚轮，小车可以在传动机构的驱动下自由灵活移动。两片圆弧型剪刀在油缸的带动下，对铜管进行交错剪切。

剪刃的侧向间隙：剪刃侧向间隙的大小可以使剪切时的受力状况发生变化。当侧向间隙由零逐渐增大时，铜管的受力状况分别为：压缩、剪切及弯曲状态。侧向间隙过小或过大都会使铜管的单位剪切应力加大，所以设计和使用时必须合理选择剪刃的侧向间隙，以保证顺利剪切及获得良好的断口。

剪刃的孔型：剪切管材时，剪刃孔型的选取直接影响到剪切的顺利实施及断口质量。

在剪切过程中会出现剪不断、粘刀等问题，有时虽然可以剪断，但断口很扁，会影响下一步冲孔工作。主要有以下几种原因：

（1）油缸的压力不够，左右油缸动作不一致；

（2）两片剪刀之间的滑动间隙太大；

（3）剪刀的孔型与铜管外径不吻合。

针对上述问题，要根据现场的具体情况进行分析解决：油缸的压力要能够满足特定管径及壁厚铜管的剪切力，并且在液压控制系统与回路上要保证两片剪刀的油缸动作基本一致；两片剪刀的滑动间隙要控制在0.05～0.1毫米之间；剪刀的孔型设计要合理，并且要与铜管外径相匹配，一般剪刀孔型略小于要剪切的铜管外径。

1.4小车传动结构

小车传动机构是带动剪切小车前后移动，追随管头实现在线剪切的功能。

图1 剪切装置简图

图2 剪刀装配图

2.冲孔装置

冲孔装置主要是完成对剪完头的铜管管口进行冲孔的功能。其主要组成部分如图3所示：包括夹紧装置、机架、冲头机构等。

图3 冲孔装置

2.1夹紧装置

铜管的管尾在冲孔之前，必须进行夹紧，防止在冲头的外力作用下打滑现象。夹紧装置由上下油缸带动夹块实现管子的夹紧和打开。上下夹块为半圆孔型，孔型大小与管子外径相匹配，夹块孔型表面带有摩擦槽，并采用交错加持抱紧结构，增大与管子的摩擦力。

2.2冲头机构

采用水平冲的形式，冲头机构在轧制过程中是偏离轧制中心线的，轧制完成后，需要进行冲孔操作时，由气缸带动其滑移到轧制中心线上，冲孔油缸推动锥形冲头进行冲孔工作，以保证既能冲孔又能在轧制的过程中不干涉铜管在线轧制的作用。冲头的尺寸选择对管口冲孔的形状和质量有很大的影响，冲头的尺寸主要是锥形段的锥角和直线段的直径，这两者选择合适后，冲孔后的管口质量较好，能够顺利放入芯头。