常宝新型三辊穿孔机的开发应用★

周晓宇， 贾云瑞， 韩贺永

（1.太原科达重工成套设备有限公司， 山西 太原 030027； 2.太原科技大学， 山西 太原 030024）

生产实践·应用技术

常宝新型三辊穿孔机的开发应用★

周晓宇1， 贾云瑞1， 韩贺永2

（1.太原科达重工成套设备有限公司， 山西 太原 030027； 2.太原科技大学， 山西 太原 030024）

剖析了常宝原有的三辊穿孔机的结构特点及所存在的问题。重点对新型三辊穿孔机的结构特点、技术性能等方面进行了分析研究，对其关键的开式机架技术、压下平衡装置、技术送进角调整技术、轧辊锁紧技术等内容的进行了设计开发。并将这些技术成功的应用到三辊穿孔机的改造中。实践证明，通过改造使得产品质量明显提升、设备调整更加方便、自动程度显著提高、生产过程稳定可靠。该新型三辊穿孔机技术先进、操作方便，可以作为传统的三辊穿孔机改造的换代产品，具有重要推广价值。

无缝钢管 三辊穿孔机 工艺 设备

在无缝钢管生产中，三辊穿孔是一种具有较高轧制精度的无缝钢管斜轧穿孔工艺。其变形过程为从加热炉出来的毛坯，经过穿孔机入口台，由推坯机送入主机，经过三个同向旋转的轧辊咬入轧制，实现了毛管的穿孔的变形过程。

江苏常宝钢管股份有限公司（全文简称常宝）于2016年8月对CPE机组的三辊穿孔机进行技术改造，采用了新型三辊穿孔机结构，通过实践证明：改造后的新型三辊穿孔机具有以下优点：

1）调整方便。通过工作辊的压下调整即可实现穿孔规格的改变，不需要较大规模的更换工具。

2）钢管表面质量好。由于轧辊直径加大并且没有导板，钢管表面质量明显提高。

3）钢管壁厚精度高。设备的加工精度和调整及锁紧精度保证了生产出的钢管外径和壁厚尺寸精度。

4）自动化程度明显提高。

1 原有的三辊穿孔机存在的问题

原有的三辊穿孔机是20世纪80年代的产品，设计最大轧制管坯Φ130 mm（目前生产以Φ150 mm坯料为主），穿孔机主机座主要存在以下问题：

1）穿孔机机架和轧辊架的刚度和强度均不适应轧制Φ150 mm坯料，特别是轧辊架经常有断裂现象。

2）轧辊压下调整、轧辊送进角调整机构的故障多。穿孔机轧辊送进角不具备调整功能，送进角处于固定状态。

3）轧辊锁紧机构和平衡机构已经失效，造成轧辊在轧制时有弹跳现象。

4）穿孔机上下机架连接定位销孔磨损严重，结合面磨损不均匀，影响穿轧质量。

5）对于Φ150 mm管坯原有的轧辊直径和长度不能满足穿孔变形区的要求，需要加大轧辊直径，加长轧辊长度。

6）由于穿孔机年久失修，已经找不到轧制中心标定基准，致使所有调整参数无法显示。

7）原有的三辊穿孔机采用固定机架和回转调整机架组成的机构，调换轧辊困难，耗费时间长；长期使用后回转调整机架间无法转动，造成送进角无法调整，从而影响产品质量。

2 新型三辊穿孔机的结构特点和性能参数

2.1 结构特点及优越性

新型三辊穿孔机主要由开式机架、轧辊压下平衡装置、转鼓装置、轧辊装置、送进角调整锁紧装置、机架快速开闭装置、电气控制系统、流体控制系统等构成[1]。

新型三辊穿孔机的优越性主要体现在以下几方面。

1）采用开式机架。液压螺母实现机盖快速开闭，机盖与机架通过十字键定位，虽然机架剖分，但与整体机架刚性一样。从而实现设备的动态无间隙轧制以及工具的快速更换，提高产品质量和生产率。

2）用压板压紧轧辊装置，并用压板侧面配合定位。既使得轧辊可靠定位，又使得换辊非常方便，大大缩短了换辊和检修时间。

3）轧辊压下装置采用液压平衡保证了在轧制过程中轧辊始终处于稳定状态，避免了咬钢和抛钢过程对压下螺母的冲击，提高了产品质量。

4）轧辊的送进角调整锁紧和转鼓的锁紧进行有机的结合和优化，保证了在轧制过程中轧辊送进角始终处于稳定状态，提高了产品质量。

5）轧辊压下调整、轧辊送进角调整实现了数控，轧辊压下位置和送进角位置可以用数字显示。

6）电气控制系统方面，实现了整机自动化的过程控制和调节，以及相关设备各个工序之间的工艺连接、连锁，以PLC基础自动化为核心完成了电气系统的控制，保证了整台设备能够按照生产和工艺要求正常、准确地进行相应的有序动作。为了提高系统的可靠性，设置了上位监控系统，可进行数据设定、数据显示、故障报警及过程画面的制作。

上述新技术的集成使用，使新型三辊穿孔机结构合理、技术先进、运动平稳、刚性好、噪音低、检修维护方便、安全可靠、外型设计优美；先进的控制技术和齐全的检测手段，使得整机自动水平达到国内先进水平。

2.2 性能参数（见表1）

表1 新型三辊穿孔机的性能参数

3 新型三辊穿孔机的关键技术

3.1 开式三辊穿孔机机架设计

作用于轧辊的轧制力通过转鼓、压下装置的压下螺丝、压下螺母传到机架上。本次设计采用了一个新的工作机架，这种工作机架和固定机架的不同之处在于机架为中间剖分式，成为上下两个机架，两机架装有四个连接杆，通过液压螺母锁紧，使上机架即可较方便地打开，亦能精确地合拢定位。上下机架间设计了4组定位键，保证其水平方向的准确定位，液压螺母锁紧装置保证了上下机架垂直扣紧，如图1所示。这样，不仅机架刚度大幅度提高，接近于闭式机架，而且换辊操作非常方便，省时省力。整个机架采用铸焊结构，在保证机架刚度的前提下，有效降低了机架质量，其质量仅为同类型传统轧机的2/3。此外，在设计中注重产品造型，机架外廓设计为流线型曲线，整台设备从外观上给人以美感。所有的调角结构和锁紧结构度安装在上机架外侧，便于设备的检修和维护。液压管线和电气管采用快速接头连接，缩短换辊时间[2]。

图1 开式机架装置

3.2 压下平衡装置

轧辊装置的压下由1台电机通过蜗轮蜗杆机构，驱动压下螺丝的上下移动，压下平衡装置使得转鼓紧紧压靠在压下螺丝上，保证了在轧制过程中轧辊位置始终处于稳定状态，避免了咬钢和抛钢过程对压下螺母的冲击。

压下平衡装置与压下传动装置配合，可实现轧辊压下量的调整及辊缝的数字显示。在调整状态下，轧辊平衡缸处于低压平衡，穿孔机轧制中心线是固定的，通过轧辊的压下装置，可以将轧辊向着轧制中心线方向调整，并可通过编码器来反馈轧辊的开口度。3个轧辊的调整可单独或集中进行。调整完成后轧辊平衡缸处于锁紧平衡状态。

3.3 转鼓调整、平衡、锁紧装置

轧辊装置为互换件，装在转鼓内，转鼓可以在机架装置中转动。穿孔机轧制中心线是固定的，轧辊的送进角通过升降机和油缸装置调整，调整范围为：6°～10°。轧辊压下调整和轧辊送进角调整完成后需要对转鼓锁紧，转鼓的锁紧由1套液压装置与机架紧紧的锁在一起（见下页图2）。

图2 转鼓和轧辊装配

4 结语

新型三辊穿孔机已开发研制成功，并投入使用。其产品质量、钢管成材率、生产效率、控制水平等均达到或超过了同类型进口产品，具有21世纪初国际先进水平，填补了国内三辊穿孔机领域的一个空白。这一产品具有广阔的市场需求，将为无缝钢管生产企业创造出巨大的经济效益。

[1] 李国祯.现代钢管轧制工具设计原理[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2] 双远华.现代无缝钢管生产技术[M].北京：化学工业出版社，2008.

（编辑：苗运平）

Development and Application of New Three-roll Piercer

ZHOU Xiaoyu1,JIA Yunrui1,HAN Heyong2
（1.Taiyuan Koda Heavy Industry Completed Equipment Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030027；2.Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan Shanxi 030024）

This paper analyzes the structural characteristics and problems of the original three-roll machine of Jiangsu Changbao,focusing on the structure characteristics,technical performance of new type three-roll piercer.The key open frame technology,reduction balance device technology,feeding angle adjustment technology,roll locking technology and so on are designed and developed.And these technologies are successfully applied to the reconstruction of three-roll piercer.The practice has proved that the transformation makes the product quality improved significantly with more convenient equipment adjustment,and makes automatic degree increased significantly.The production process is stable and reliable.The new three-roll piercing machine technology is advanced and convenient,and can be used as a new generation and replacement product for traditional three-roll piercing machine,which has important popularization value.

seamless steel tube,three-roll piercing machine,process,equipment

TG335.71

A

1672-1152（2017）03-0081-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.33

2017-03-17

国家青年科学基金项目（51505315）

周晓宇（1985—），女，黑龙江省齐齐哈尔市人，2011年毕业于太原科技大学，硕士，现在太原科达重工成套设备有限公司从事无缝钢管轧制设备设计开发工作