一、前言

  立式徑向擠壓制管工藝是生產(chǎn)制造混凝土和鋼筋混凝土排水管的工藝之一。以生產(chǎn)φ300～φ1200小口徑管為主。

  近些年來，由于我國基礎設施的大力發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設的持續(xù)推進，小口徑排水管市場的需求量也隨之加大，隨著我國對產(chǎn)業(yè)化調(diào)整的步伐加快，促進勞動密集型向技術密集型以及國家由高能耗、高污染能源向清潔、環(huán)保能源的轉(zhuǎn)變。諸如離心、懸滾等傳統(tǒng)制管工藝已凸顯其缺點，已不能適應國家形勢的變化。因此，社會亟需一種高產(chǎn)出、低能耗的制管工藝和設備來代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝。

  立式徑向擠壓制管工藝以其生產(chǎn)效率高、勞動強度低、自動化程度高、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小等諸多明顯的工藝優(yōu)勢在我國逐漸被制管企業(yè)認可和應用。

  二、公司簡介

  北京躍通水泥制品有限公司位于北京市海淀區(qū)上莊鎮(zhèn)，占地面積約20萬㎡，年設計生產(chǎn)能力7萬立方米，資質(zhì)為混凝土預制構(gòu)件專業(yè)貳級，是一家從事水泥制品生產(chǎn)、銷售、運輸一條龍服務的現(xiàn)代化中型企業(yè)。

  公司以地處北京的優(yōu)越地理位置為依托，先后參與了北京多項大型市政工程的建設，公司堅持"您的要求就是我最大的追求"的服務宗旨，以質(zhì)為本，顧客至上，科學管理，持續(xù)改進的質(zhì)量方針，在確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足標準及顧客要求的基礎上爭創(chuàng)精品，獲得多項榮譽證書，受到業(yè)界的一致好評。

  三、設備組成

  我公司經(jīng)過長達半年多的實地考察，認真篩選，多方討論，最后與揚州市華光雙瑞實業(yè)有限公司達成合作 。

  立式徑向擠壓制管工藝以徑向擠壓制管機為主要設備，自動化攪拌設備及拉筋式自動變徑滾焊機為輔助設備來完成制管工作。

  徑向擠壓制管機設備從工作類別上分為機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)四個大部分。

  機械系統(tǒng)主要通過各種機械元件的運作來提高制管的工作效率；電氣系統(tǒng)主要為各種電氣設備提供動力以及實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化控制；氣動系統(tǒng)主要運用空氣壓縮機提供空氣壓力實現(xiàn)各種氣缸的工作；液壓系統(tǒng)主要為所有的液壓裝置提供動力。

  制管機機械設備是整個整個制管系統(tǒng)設備的最重要結(jié)構(gòu)，主要由機身、動力減速箱、送料機構(gòu)、喂料研磨裝置、換模轉(zhuǎn)盤、承口成型機構(gòu)、模具及附件組成。

  制管機機械設備

  電氣系統(tǒng)控制柜

  液壓動力裝置

  空壓機

  四、工藝原理

  該工藝采用立式生產(chǎn)方法，模具垂直豎立于地面上的底托盤上，承口振動及工位旋轉(zhuǎn)裝置置于地坑內(nèi)，擠壓及升降等主要裝置均在地面上。

  徑向擠壓制管工藝采用半干硬性混凝土，布料機構(gòu)向管模內(nèi)喂料，通過擠壓成型頭（圖1）的高速旋轉(zhuǎn)擠壓管模間的混凝土，擠壓成型頭的直徑尺寸就是管道的內(nèi)徑尺寸，擠壓同時上部成型頭以一定速度上升，使之成型，下部休整頭以反方向擠壓、磨光，

  徑向擠壓制管工藝生產(chǎn)承插口管時由于承口部分的斜度單擠壓難以使混凝土密實，承口部分的成型須配以輔助振動，一般還需噴灑少量的水，以調(diào)整承口部分混凝土的塑性。

  （圖1）

  五、工藝特點

  立式徑向擠壓制管作為新型的制管工藝最大的優(yōu)點在于采用干硬性混凝土，立式生產(chǎn)后可立即脫模。瞬時擠壓成型，每根管僅用2～3min，生產(chǎn)效率高。但同時它的抗?jié)B性較差的缺點也比較突出，需要在制管過程中嚴格控制各種參數(shù)加以修正。

  下面通過幾種制管工藝的比較來說明各自的特點：

  總之，徑向擠壓制管非常適合現(xiàn)代大中型企業(yè)的生產(chǎn)。

  六、控制要素

  徑向擠壓作為一種全新、先進的制管工藝，其機械化、自動化、智能化程度要比傳統(tǒng)工藝高出很多，因此，其對設備本身及客觀的因素要求極高。各種因素協(xié)同工作才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。下面主要從設備控制、材料控制、操作控制三方面講述在制管過程中需要注意的事項。

  1、設備控制要素

  徑向擠壓設備是一套精密度較高的設備，對各部位的安裝位置、尺寸、坐標要求非常高。

  以動力頭與碾壓盤的相對位置為例（圖2）：兩者正常情況下之間的縫隙只有3mm左右，稍有錯位就會造成插口尺寸的偏差。

  除此之外，在設備上需要控制的要點主要還有：

  （1）定位盤需固定牢固、位置準確，防止因發(fā)生位移而影響模具的位置。

  （2）模具與定位盤的使用序號要統(tǒng)一，以免影響模具安放。、

  （3）振動底托上升后以能托起模具地托盤5mm左右為宜，保證振動效果。

  （4）底托盤及模具要清理干凈、打磨光滑，清潔度不夠會對振動和脫模效果造成影響。

  圖2

  （5）合理調(diào)整氣缸保護層的長度，避免造成鋼筋籠固定過緊或不固定現(xiàn)象。注意氣缸保養(yǎng)，保證其開閉通暢。

  （6）合理調(diào)整限位開關的位置，滿足生產(chǎn)需要。

  （7）及時檢查動力頭的轉(zhuǎn)動情況，減少動力頭磨損。

  （8）根據(jù)產(chǎn)品尺寸調(diào)整喂料盤限位開關高度。限位開關高會造成插口尺寸不準和氣動力不足；限位開關低會使定位盤受力過大，長時間會發(fā)生變形。

  （9）調(diào)整模具底部螺栓的高度，防止由于模具高度不一致對承口振動效果造成影響。

  在設備控制方面需要注意的事項還有很多，在此僅列舉部分容易忽視且對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大的因素。

  2、材料控制

  材料的控制主要是指材料的選擇和配合比的設計。

  立式徑向擠壓用混凝土與普通混凝土 相比有許多不同的特點。因此，需要根據(jù)制品及其工藝特點選擇其配合比。

  在通常的混凝土配比設計中，達到設計強度很容易，但要配制出滿足工藝特點、保證產(chǎn)品標準質(zhì)量，同時還要兼顧成本等綜合性能卻是很難做到的。因此，需要結(jié)合徑向擠壓的工藝特點進行特殊配合比的設計。

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  （1）材料選型

  ①水泥

  徑向擠壓為立式生產(chǎn)、產(chǎn)品管徑小、高度大，受自身重力作用而發(fā)生沉降明顯，且擠壓成型脫模后，由于鋼筋內(nèi)力回彈使管身發(fā)生轉(zhuǎn)動，容易產(chǎn)生裂縫。因此，在水泥的選擇上除了滿足GB175的技術要求外，還應盡量選擇穩(wěn)定性好，質(zhì)量均勻，凝結(jié)時間快，粘聚性大的產(chǎn)品。

  ②砂

  盡量選用2.3～3.0的中砂，條件允許的情況下可以摻加一部分的細砂，以保證水泥砂漿可以盡量充分的填充石子之間的空隙。砂的質(zhì)量嚴格按照建筑用砂標準執(zhí)行。

  在保證強度的前提下可以適當提高砂率，達到密實度更好的效果。最大砂率可控制在45左右%。

  ③石

  此種工藝主要是由喂料機不斷的喂料，通過擠壓頭不斷的向模具四周擠壓，修整頭研磨成型且管壁較薄。對滾輪磨損極大，極易造成變形和損壞。同時，由于滾輪的變形會造成布料不均，使管壁發(fā)生偏心。因此，粗骨料的粒徑宜小不宜大，一般選用5～10mm或5～16mm 的連續(xù)級配。

  在粗骨料的幾何尺寸選擇上也需特別注意。卵石對設備的磨損影響較小，且有利于砂漿的填充，但是與混凝土的粘結(jié)咬合力較差；碎石與混凝土的粘結(jié)咬合力強，但是對設備的磨損大。針對這種情況，應采用卵石與碎石結(jié)合使用的方法較好。

  ④摻合料

  添加摻合料的主要目的是在保證產(chǎn)品強度及外觀質(zhì)量的情況下減少水泥用量，降低施工成本。摻合料質(zhì)量及摻合量只要滿足國家相關標準即可，在此不贅述。

  ⑤鋼筋

  鋼筋在原材選擇和制作上要滿足相關的圖集及標準。

  根據(jù)徑向擠壓管的成型特點，其對鋼筋籠質(zhì)量的要求極高，甚至可以說此工藝成型的成敗的關鍵在鋼筋骨架。下面以采用單層鋼筋骨架制管為例簡述鋼筋骨架質(zhì)量的重要性。

  首先、鋼筋骨架的焊接質(zhì)量必須保證。由于在采用徑向擠壓制管過程中存在巨大的扭力作用。一旦骨架某個點開焊，極易發(fā)生連鎖效應，造成骨架扭曲、扭壞或散架。

  其次、鋼筋骨架的垂直度必須保證。目前，鋼筋骨架的焊接大多采用滾焊機完成。通過長時間對比推筋和拉筋兩種焊接工藝，認為采用拉筋的形式所制作的鋼筋骨架垂直度較好，縱筋不會發(fā)生扭曲現(xiàn)象。另外，還需經(jīng)常檢查滾焊機相關參數(shù)及易耗品的磨損情況并及時更換。

  第三、嚴格控制鋼筋骨架的尺寸。鋼筋骨架的高度，圓度必須經(jīng)過嚴格計算。鋼筋骨架與模具組合并鎖定氣缸后，以稍用力能在模具內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動為宜，用以盡量減少在制管過程中產(chǎn)生的內(nèi)力。若鋼筋骨架較大，則容易在承口稍向上部位發(fā)生扭筋現(xiàn)象（如圖3）；若鋼筋骨架過小，則氣缸無法對其固定，制管過程中容易發(fā)生骨架下沉或在插口處出現(xiàn)扭筋現(xiàn)象（如圖4）。

  第四、嚴格控制鋼筋骨架的高度，以剛好接觸碾壓盤下方為宜。若較長，則容易將骨架壓變形；若較短則保護層無法保證。

  圖3

  圖4

  （2）配合比設計

  因每個地區(qū)原材的特性及選擇均有所不同（主要指粗細骨料），配比設計也不同。但不管怎樣都必須先經(jīng)過適配并作出調(diào)整，合格后才能正式用于生產(chǎn)。

  根據(jù)我公司經(jīng)驗，水灰比W/C=0.32～0.38；砂率45%左右；摻合料不超過30%；維勃稠度不超過50S。

  徑向擠壓用混凝土宜稍偏濕，切勿偏干，手攥成型不松散。

  有關因混凝土配比而造成產(chǎn)品不合格的幾種現(xiàn)象及解決辦法將在下一部分中提到。

  3、操作數(shù)據(jù)控制

  現(xiàn)在立式徑向擠壓制管設備雖然實現(xiàn)了自動化控制，大大減少了因為手動操作所造成的失誤。但是產(chǎn)品的質(zhì)量絕不僅僅是一方面的因素，它是一個綜合的，復雜的系統(tǒng)。其中的任何一道工序不符合要求都有可能影響管子的質(zhì)量。

  在保證混凝土、鋼筋骨架合格，機械設備正常的情況下，重點就需要掌握相關操作的控制。

  在采用徑向擠壓工藝生產(chǎn)出合格產(chǎn)品前，需要進行長時間的各種物理參數(shù)的摸索，且由于混凝土攪拌質(zhì)量的不同、工況的不同、產(chǎn)品型號的不同都會造成對某項或某幾項參數(shù)的影響，需要隨時對其進行正確的修改。相關參數(shù)可以通過控制面板進行設定（如圖5即為其中的一頁界面）。

  在面板的各項數(shù)據(jù)中并不是所有的項目都與操作有關，部分參數(shù)廠家已經(jīng)修訂完畢，無需進行更改。

  圖5

  我公司在生產(chǎn)過程中總結(jié)出在操作過程中需要特別注意的項目有動力頭扭矩；修整頭扭矩；動力頭上升速度；承口喂料時間；底托延時振動時間；動力頭提升延時；底托振動延時；動力頭轉(zhuǎn)速；修整頭轉(zhuǎn)速；供料頻率；底托振動頻率；料閘口高度等。

  每天或每種管型生產(chǎn)時都要根據(jù)第一根管子的質(zhì)量來對相關數(shù)據(jù)或其他的方面進行修改，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

  各項數(shù)據(jù)牽扯到的影響在此不再贅述?？傊谠嚿a(chǎn)階段，要對試制產(chǎn)品進行各項實驗測定，包括各部位尺寸偏差、保護層厚度、密實度、內(nèi)外壓、外觀質(zhì)量等等。針對實驗結(jié)果修改相關參數(shù)。

  此項目對制管的成敗起到了至關重要的作用，望引起足夠重視。

  以下為我公司立式徑向擠壓產(chǎn)品成果。

  成品外壁

  成品內(nèi)壁

  成品擺放

  成品養(yǎng)護

  七、常見問題分析

  采用徑向擠壓工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品要比傳統(tǒng)工藝各方面要求都要高出很多，因此，所產(chǎn)生的問題也隨之增多。下面介紹幾種常見的狀況及一般解決辦法。

  在實際生產(chǎn)過程中還會出現(xiàn)更多的問題，在此不一一例舉，各種解決辦法需要企業(yè)進行長時間細致的摸索。

  以上為我公司對立式徑向擠壓制管工藝所做的認識和總結(jié)。從專業(yè)角度講，理解深度還有待加強，望各位專家、老師及同行業(yè)共同探討提出寶貴意見。

  總之，立式徑向擠壓作為一種新型的制管工藝，非常符合國家當前對基礎設施的戰(zhàn)略規(guī)劃和企業(yè)的長期發(fā)展。