賈豹,畢辛
(鞍鋼股份有限公司無(wú)縫鋼管廠(chǎng),遼寧 鞍山 114021)
無(wú)縫鋼管在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有重要作用,被廣泛應(yīng)用于石油開(kāi)采、鉆探、航天、軍工等領(lǐng)域[1]。其產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備——軋管機(jī)密切相關(guān)。連軋機(jī)橫移系統(tǒng)是軋機(jī)的重要組成部分,其主要作用是將穿孔后的熾熱毛管坯迅速、準(zhǔn)確地送到連軋機(jī)入口處,在運(yùn)送的過(guò)程中要確保管坯溫度不能降到軋制溫度以下,同時(shí)不允許管坯因磕碰而出現(xiàn)外表面擦傷現(xiàn)象,因此橫移系統(tǒng)對(duì)熾熱毛管坯進(jìn)入軋機(jī)前進(jìn)行精軋起到的作用至關(guān)重要[2]。鞍鋼股份無(wú)縫鋼管廠(chǎng)連軋機(jī)橫移系統(tǒng)原設(shè)計(jì)存在缺陷,運(yùn)行時(shí)經(jīng)常發(fā)生晃動(dòng),放管坯時(shí)位置不準(zhǔn),對(duì)管坯有磕碰現(xiàn)象,并且由于橫移系統(tǒng)行走速度慢,管坯的溫降較大,在影響管坯性能的同時(shí),增加了軋機(jī)負(fù)荷,浪費(fèi)能源,同時(shí)降低了機(jī)械設(shè)備的使用壽命,為此對(duì)連軋橫移系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。
鞍鋼無(wú)縫鋼管廠(chǎng)Φ177機(jī)組橫移系統(tǒng)主要由升降和橫移機(jī)構(gòu)組成,橫移機(jī)構(gòu)是以減速機(jī)帶動(dòng)圓柱直齒輪,直齒輪通過(guò)與齒條的嚙合方式帶動(dòng)橫移系統(tǒng)橫向移動(dòng);橫移系統(tǒng)升降機(jī)構(gòu)是減速機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)鏈輪,鏈輪連接鏈條,通過(guò)鏈輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械手升降實(shí)現(xiàn)取管、送管、放管。橫移系統(tǒng)原設(shè)計(jì)圖如圖1所示。
剛穿完孔的毛管溫度較高,鋼的彈性模量降低,鋼質(zhì)較軟,橫移系統(tǒng)在移動(dòng)毛管時(shí),要求管坯在移動(dòng)過(guò)程中不允許有大的震動(dòng)或沖擊,避免管坯變形或外表面有擦傷[3];從穿孔后臺(tái)到軋機(jī)前臺(tái)有一定距離,為防止毛管溫度下降太多而增加軋機(jī)負(fù)荷及毛管外表面氧化鐵皮的增加,要求毛管在穿孔工序完成后迅速移到軋機(jī)前臺(tái),這時(shí)需要橫移系統(tǒng)以較快的速度移動(dòng)毛管。
機(jī)械手導(dǎo)向柱兩側(cè)有4個(gè)偏心輪,通過(guò)這4個(gè)偏心輪來(lái)調(diào)整導(dǎo)向柱兩側(cè)的間隙,機(jī)械手在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)因慣性較大,偏心輪經(jīng)常竄動(dòng),失去調(diào)整間隙的作用,所以當(dāng)機(jī)械手高速運(yùn)動(dòng)到穿孔后臺(tái)接料時(shí)常出現(xiàn)機(jī)械手將管坯刮掉,在機(jī)械手運(yùn)行到軋機(jī)前臺(tái)時(shí)因機(jī)械手晃動(dòng)較大,常出現(xiàn)掉料現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行而出現(xiàn)停機(jī)。
(1)運(yùn)行軌跡復(fù)雜造成機(jī)械手運(yùn)行周期長(zhǎng)。熾熱毛管的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示。機(jī)械手在穿孔后臺(tái)管坯右側(cè)下降到管坯水平線(xiàn)下方后向左移動(dòng),到達(dá)熾熱的管坯下面后機(jī)械手上升,取管動(dòng)作完成后機(jī)械手上升一定高度后橫向移動(dòng),橫向運(yùn)動(dòng)到連軋前臺(tái)接料器上方機(jī)械手系統(tǒng)向下運(yùn)動(dòng)將料放下,整個(gè)管坯運(yùn)行軌跡類(lèi)似于一個(gè)矩形,一個(gè)循環(huán)周期為47 s,管坯從穿孔后臺(tái)到連軋前臺(tái)溫度下降約120℃。
(2)坦克鏈機(jī)構(gòu)限制造成機(jī)械手運(yùn)行周期長(zhǎng),橫移系統(tǒng)升降及橫向移動(dòng)的電控電源及信號(hào)線(xiàn)由坦克鏈保護(hù),并由橫移系統(tǒng)帶動(dòng)其作往復(fù)運(yùn)動(dòng),橫移系統(tǒng)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)坦克鏈鏈板經(jīng)常出現(xiàn)變形、斷裂,嚴(yán)重制約了橫移系統(tǒng)速度的提升。
(1)機(jī)械手位置不準(zhǔn)經(jīng)常出現(xiàn)掉料現(xiàn)象,必須停機(jī)吊料,停機(jī)的同時(shí)還出現(xiàn)剔料。
(2)當(dāng)機(jī)械手鏈輪上極限失效時(shí),鏈輪經(jīng)常將鏈條拉斷;機(jī)械手鏈條因檢查不到位,常出現(xiàn)鏈條斷裂導(dǎo)致機(jī)械手脫落,機(jī)械手恢復(fù)需要約4 h;
(3)坦克鏈鏈板日常不易點(diǎn)檢經(jīng)常出現(xiàn)斷裂而將電源線(xiàn)剪斷;
(4)橫移系統(tǒng)速度較慢導(dǎo)致管坯溫降大,連軋機(jī)負(fù)荷增加,連軋主機(jī)高速連桿安全銷(xiāo)斷裂頻繁,同時(shí)增加了連軋主機(jī)軸承負(fù)荷,降低連軋主減速機(jī)使用壽命,加速連軋機(jī)軋輥及工作芯棒磨損,增加生產(chǎn)成本。
對(duì)原橫移裝置傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改進(jìn),由高架軌道橫移機(jī)構(gòu)及上下升降鏈傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)取管、送管、放管過(guò)程,改進(jìn)為地面軌道橫移系統(tǒng)及同步旋轉(zhuǎn)臂實(shí)現(xiàn)取管、放管過(guò)程。改進(jìn)后的橫移系統(tǒng)主要由橫移小車(chē)機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)構(gòu)成,橫移小車(chē)機(jī)構(gòu)在地面進(jìn)行橫向移動(dòng),在橫向移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。改進(jìn)后的橫移系統(tǒng)示意圖如圖2所示,
橫移小車(chē)機(jī)構(gòu)的橫向移動(dòng)通過(guò)齒輪條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),即減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪,齒輪通過(guò)與固定在滑軌上的齒條的嚙合運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)橫移小車(chē)機(jī)構(gòu)在滑軌上行走?;剞D(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)由五組同步運(yùn)行的回轉(zhuǎn)臂組成,回轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由鏈條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)既保證管坯在移動(dòng)過(guò)程中的同步穩(wěn)定性,也簡(jiǎn)化了原橫移系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),回轉(zhuǎn)臂的鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)使管坯移動(dòng)位置更加準(zhǔn)確;小車(chē)系統(tǒng)橫向運(yùn)動(dòng)由同一個(gè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng),回轉(zhuǎn)臂系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)由另一個(gè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng),這兩個(gè)減速機(jī)同時(shí)由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)。
取消原橫移系統(tǒng)電源及信號(hào)傳輸線(xiàn)路的坦克鏈結(jié)構(gòu),將線(xiàn)路折疊掛在滑輪上,隨著橫移機(jī)械手的移動(dòng)而在滑軌上滑動(dòng),從而使橫移小車(chē)的提速不再受坦克鏈的限制,使管坯移動(dòng)速度更快,時(shí)間已由原來(lái)的47 s降到30 s,減少了管坯溫降及連軋機(jī)軋制力,延長(zhǎng)了減速機(jī)的使用壽命。
改進(jìn)的系統(tǒng)自2013年12月30日投入生產(chǎn)后,至今已有半年時(shí)間,設(shè)備運(yùn)行非常平穩(wěn),事故時(shí)間直線(xiàn)下降,設(shè)備維護(hù)量顯著降低。
改進(jìn)后毛管坯在橫移裝置上的停留時(shí)間明顯降低,熾熱的毛管坯沒(méi)有出現(xiàn)大的溫降,使軋制溫度提高了80℃,縮短了生產(chǎn)軋制周期。
(1)通過(guò)對(duì)原連軋機(jī)前橫移系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),采用地面橫移小車(chē)和回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)形式,徹底解決了原系統(tǒng)運(yùn)行速度慢和事故率高的設(shè)計(jì)缺陷,改進(jìn)后橫移系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間由原來(lái)的47 s降至目前的30 s,并且還有提升的空間。設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),設(shè)備事故率及維護(hù)工作量大幅降低。
(2)橫移系統(tǒng)改進(jìn)后,每次更換橫移小車(chē)時(shí)都要重新標(biāo)定回轉(zhuǎn)臂的位置,目前采取的方式是從齒條端面數(shù)齒的個(gè)數(shù)來(lái)確定齒輪位置,標(biāo)定比較費(fèi)時(shí),今后將對(duì)回轉(zhuǎn)臂的位置標(biāo)定進(jìn)行研究改進(jìn)。
[1] 張才安.無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù) [M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1997.
[2] 李連詩(shī),韓觀(guān)昌.小型無(wú)縫鋼管生產(chǎn)(上)[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,1995.
[3] 李長(zhǎng)穆.現(xiàn)代鋼管生產(chǎn)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1988.