H型钢锯机生产率的计算及应用

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H型钢锯机生产率的计算及应用摘 要： 将H型钢的锯切过程近似地看作多个锯齿的剪切过程， 从而推导出锯切H型钢时的锯切功率计算方法， 并通过模
拟锯切过程求出适合电机功率的锯机生产率和进锯速度， 根据计算， 进锯速度上限为43.4 mm/s， 实际生产中控制在4045
mm/s， 消除了电机过载现象， 为H型钢生产线的顺行提供了数据支持。
关键词： H型钢冷锯机； 生产率； 电机功率； 锯切功率
中 中图分类号 号： TG333.2
2 文献标识码： A 文章编号： 1004-4620 （2011） 01-0048-02
H型钢锯机生产率的计算及应用
蒲 昕， 张维杰， 张 谱， 甄 金， 宋 凯
（莱芜钢铁股份有限公司， 山东 莱芜 271104）
收稿日期： 2010-05-27
作者简介： 蒲昕， 男， 1982年生， 2006年毕业于山东轻工业学院机械
工程学院机械设计及自动化专业。现为莱钢型钢厂小型轧钢车间
助理工程师， 从事设备管理工作。
1 前 言
莱钢型钢厂小型线主要生产H100～H200规格
的H型钢、 槽钢以及工字钢。采用6台固定式皮带
传动锯机对轧件去头、 定尺， 锯机由型号为Y315S-4
的电动机驱动。随着轧线轧制产量和品种的多次提
升改造， 锯机生产能力问题凸显， 尤其在锯切较大规
格型钢过程中频繁发生电机过流现象， 严重影响生
产顺行， 成为制约产量的瓶颈。此外， 冷锯频繁跳电
还会出现电机烧损， 加速锯片产生裂纹等不良后果，
增加了安全隐患。本研究主要通过对锯切过程的模
拟和实际功率的量化计算， 得出合理的生产率， 并通
过控制锯机生产率来与电机额定功率进行匹配， 以
减少或消除电机过载跳电现象。经过实际使用， 取
得了良好的效果。
2 锯机功率与生产率的计算与推导
H型钢断面为规则性不连续断面。随着腿部、
腹板厚度的不同， 在锯切过程中所产生的功率也在
时时变化， 而且其两断面间对锯片的夹持力也在变
化。综合型钢断面尺寸、 单腿厚度与单重等参数， 计
算均以产品系列中电机过载出现最多的H150×150
规格为标准， 其截面尺寸见图1。由于在进锯过程
中锯片受力始终在变化， 故选肉切力最大即参与
锯切齿数最多的瞬间作为标准进行计算。
锯机功率由锯切功率、 夹锯功率和其他功率3
部分组成， 受生产率影响， 锯机的功率不是恒定值。
2.1 锯切功率计算
锯切功率是指锯齿在高转速时将轧件表面组织
切下所需的功率， 需要锯片有-定的线速度， 具备-
定能量后才能实现［1］ 。
锯片锯切钢材的过程主要是锯齿将-定体积的
轧件组织从轧件表面切下的过程， -个锯齿在轧件
表面切出-个锯沟后离开表面， 如果进锯速度 （生产
率） 为定值， 可以看作是多个切削过程的迭加。锯齿
在锯切过程中的受力非常复杂， 由文献 ［2］ 可知， 包
括6部分： 1） 由于切削力造成锯齿前倾面的挤压应
力及弯曲应力； 2） 切屑被切下时所需的应力以及切
屑变形后被甩出时的动能； 3） 由切削过程中锯齿摆
动使锯片侧面与锯缝之间造成夹锯力， 而产生的夹
锯应力； 4） 由锯片振动及咬入轧件瞬间的动载荷造
成的附加动应力； 5） 由锯切时锯齿温度剧增， 又受到
冷却水冷却而导致的温度应力； 6） 冷加工及热处理
过程中留存于锯片的残余应力。在实际生产过程中
影响锯切力的主要因素为上述的1）、 2）、 3） 项。
按照文献 ［3］， 锯片的锯切功率计算公式为：
N1 （Pmax×s×Fmax ） /106
。 （1）
式中： Pmax为锯切轧件时的单位面积锯切压力， MPa；
s为锯片厚度， 取s8 mm； Fmax为每秒内锯切的断面
面积， 即冷锯的生产率。
锯切过程的特点是在剪切和挤压的综合作用
下， 使金属产生滑移和局部流动， 因此， 可将锯切过
程看作是单位时间内多个锯齿对轧件的剪切过程。
每个锯齿切削的过程可分成弹性压入、 切屑形成、 扯
裂和稳定锯切等阶段， 当轧件出现扯裂裂口时的锯
切圆周力达到最大。锯切圆周力的大小与进锯阻
力、 断面形状、 轧件材料以及锯切温度有关。由于是
冷锯锯片， 忽略温度的因素， 将其看作常温 （20 ℃）
的过程∩以看出， 单齿最大锯切力应不小于轧件
图1 H150×150规格截面尺寸示意图