穿孔机转鼓定位改造

张　旭，邓　亮（天津钢管集团股份有限公司258厂，天津300301）

穿孔机转鼓定位改造

张旭，邓亮
（天津钢管集团股份有限公司258厂，天津300301）

分析了天津钢管集团股份有限公司258PQF机组穿孔主机上下转鼓定位装置存在的缺陷，通过将锁紧缸改为钢滑板定位，改进钢滑板结构设计及钢滑板的焊接固定方式，使转鼓定位装置运行更加稳定，降低了设备故障率，减少了转鼓定位装置的备件及维护成本。

转鼓；锁紧缸；定位装置；滑板；焊接

1　引言

天津钢管集团有限公司258PQF（以下简称258PQF）机组穿孔机在生产过程中，轧制出的毛管壁厚波动大，尤其是管头及管尾，导致切头尾长度加长，影响产品质量；其次，在日常生产时，侧锁紧缸经常发生泄露、缸体内碟簧损坏，缸杆断裂，月均故障1 h以上，在侧锁紧缸出现故障时，由于无法立即处理，只能临时短封，维持生产，再利用更换转鼓时处理，在此期间设备隐患一直存在，转鼓定位无法保证，毛管壁厚不均情况加剧；在更换侧锁紧缸时，由于主机内冷却水常有，缸座拆除费时费力，维修时间较长，影响作业率。

图1　穿孔机原设计定位原理图

2　现状及存在问题

258PQF的穿孔机在原设计中，上、下穿孔辊的定位存在一定的缺陷，其中上穿孔辊，上转鼓北侧靠牌坊滑板定位，南侧靠锁紧缸定位，东西方向各1件（见图1），垂直方向靠平衡缸和上压下丝杠，平衡缸南北两侧各1件，东西方向基本位于转鼓中间。而对于下穿孔辊，下转鼓定位南侧靠牌坊滑板，北侧靠锁紧缸，垂直方向靠平衡缸和下压上丝杠，下转鼓平衡缸只在穿孔机入口侧以杠杆形式压住下转鼓[1]。上、下锁紧缸杠杆直径为Φ200mm，行程为20mm，在锁紧缸缩回时，上转鼓与牌坊间隙约为15mm，以保证转鼓的安装和拆卸，锁紧缸伸出时，将转鼓锁紧。牌坊上钢滑板的尺寸约为470mm宽，1 100 mm高的圆弧表面。

这样的定位形式产生的结果就是，转鼓在牌坊中两侧定位锁紧面积不相同，相差较多。近似为滑板侧为面接触定位，锁紧缸一侧为点接触定位。这样在轧钢过程中，尤其是咬钢和抛钢的时间点上，上、下穿孔辊的定位状态会发生变化，从而影响了毛管的壁厚，特别是管头和管尾壁厚。

另外，从设备的使用角度上来看，锁紧缸为单作用缸，伸出靠油压，缩回靠缸体内置叠簧组，在生产中和生产间歇中更换穿孔辊时若锁紧缸伸出或者缩回没有及时到位极易造成锁紧缸损坏，再加上锁紧缸工作环境比较恶劣，锁紧缸损坏后更换只能在更换穿孔辊时彻底修复，平时一旦出现问题只能短封维持生产，而短封又会对转鼓的定位产生负面的影响。前期虽然对锁紧缸进行了小幅技术攻关，对锁紧缸的结构进行了改造，但也只能是延长锁紧缸的使用周期，没办法从根本上解决问题。

图2　钢滑板结构图

3　原因分析

3.1原设计存在缺陷

258PQF机组穿孔机在原设计中,上转鼓北侧靠牌坊滑板定位，滑板尺寸600mm×100mm，南侧靠锁紧缸定位，锁紧缸缸杆直径仅100 mm，转鼓两侧的定位面积相差较大，转鼓四周定位无法保证，进而造成在轧制过程中转鼓位置会发生变化，影响毛管壁厚。

3.2锁紧缸故障点多

锁紧缸为单作用缸[2]，行程为20 mm，伸出靠油压，缩回靠内置叠簧，由于缸杆接触面积小，缸杆易切断，在更换转鼓时若锁紧缸伸出或者缩回不到位易造成锁紧缸损坏，再加上工况比较恶劣，氧化铁皮较多，锁紧缸密封容易损坏，短封后转鼓一侧定位没有。

4　改进措施

4.1改锁紧缸为钢滑板定位

将上、下转鼓锁紧缸去除，利用原锁紧缸的安装平面，增加钢滑板，尺寸与原设计中对面钢滑板一致，另外在上、下的转鼓外侧与锁紧缸接触的位置铜滑板的尺寸也作相应的改动。

4.2钢滑板结构设计

由于加工面只有约300 mm宽、400 mm高，底板只能部分与牌坊加工面贴合，剩下有约300 mm宽、600高需要用加筋板与牌坊焊接加固。将增加的钢滑板分为两层（见图2），底层同牌坊安装并焊接牢固，并且要以锁紧缸安装面相贴合，上层为弧面钢板，用来对转鼓进行定位，两层之间加垫片组，以便在安装过程中和日后生产中进行调整。

4.3钢滑板的焊接固定

底部滑板与牌坊焊接部分是施工的最难点，主要是焊接变形的控制和反变形措施，焊接是控制钢滑板安装质量的关键，制作一件模拟转鼓，通过它来对所要求的尺寸进行检测。将钢滑板与牌坊加工面贴合，用千分杆检查滑道之间间距，合格后先将钢滑板与牌坊加工面处点焊住，接下来把钢滑板与牌坊非加工面处用劲板（用t=30 mm以上厚钢板做成）连接，合格后将劲板、钢滑道与牌坊点焊住，将制作好的模拟转鼓（见图3）放入，用模拟转鼓检查转鼓与滑板之间的间隙，用塞尺塞缝隙检测，直到间隙控制在2mm以内时，用垫片将间隙塞实，进行焊接，焊接时焊条先预热，焊后进行保温冷却。

图3　模拟转鼓

5　焊接方法及材料的选择

结合现场的实际情况采用电弧焊焊接方式，牌坊为铸钢件，钢滑板材质为45#钢，焊条型号为E5016碳钢焊条[3]。

焊接是保证钢滑道安装质量的关键工序，先点焊固定，将钢滑道与牌坊点焊好，使焊点均匀分布。由于连接板厚度在20mm以上，焊接形式采用双Y型坡口，可较好的控制角变形，正式焊接时采取对称焊，先花焊再满焊，先打底再盖面，钢滑道与牌坊接触的焊缝对称施焊，保证均匀受热[4]。

6　改进后效果

改进后的转鼓定位装置运行更加稳定，由此引发的月均故障停机时间由原来的1 h降低为0。改进后的转鼓定位维护成本显著降低，每年节省维护及备件成本共计12万元。

7　结束语

经过对穿孔主机转鼓定位装置设备的改进，实现了设备零故障，转鼓定位设备的维护周期由原来的3个月延长到1年左右，设备的维修及备件成本显著降低；其次，改造后，上、下转鼓圆度均控制在3~4mm以内，转鼓的定位更加稳定，穿孔机在轧制的过程中，毛管的壁厚控制较好，管头及管尾的壁厚偏差较小，样管的切头尾率降低约0.1%。

[1]邓昭明.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2003：351-355.

[2]邢鸿雁，张磊.实用液压技术300题[M].北京：机械工业出版社，2009：103-152.

[3]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002：40-72.

[4]秦大同，谢里阳.现代机械设计手册第4卷[M].北京：化学工业出版社，2011：472-514.

M odification of Piercer Drum Positioning

ZHANG Xu and DENG Liang
(Plant258,Tianjin Pipe[Group]Corporation,Tianjin 300301,China)

The paper analyzes the defects existing at the upper and lower drum positioning device of 258 PQF piercer at Tianjin Pipe Corporation.By way of changing locking cylinder into sliding plate and improving the structure design and welding and fastening method of sliding plate,drum positioning device ran more stably with lowered equipment fault rate,reducing the spare part and maintenance cost of drum positioning device.

drum;locking cylinder;positioning device;sliding plate;welding

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.01.011

2015-10-18

2015-11-06

张旭（1984—），男，本科，工程师，主要从事冶金设备的技术管理工作。