周曉宇， 賈云瑞， 韓賀永

（1.太原科達重工成套設備有限公司， 山西 太原 030027； 2.太原科技大學， 山西 太原 030024）

生產實踐·應用技術

常寶新型三輥穿孔機的開發(fā)應用★

周曉宇1， 賈云瑞1， 韓賀永2

（1.太原科達重工成套設備有限公司， 山西 太原 030027； 2.太原科技大學， 山西 太原 030024）

剖析了常寶原有的三輥穿孔機的結構特點及所存在的問題。重點對新型三輥穿孔機的結構特點、技術性能等方面進行了分析研究，對其關鍵的開式機架技術、壓下平衡裝置、技術送進角調整技術、軋輥鎖緊技術等內容的進行了設計開發(fā)。并將這些技術成功的應用到三輥穿孔機的改造中。實踐證明，通過改造使得產品質量明顯提升、設備調整更加方便、自動程度顯著提高、生產過程穩(wěn)定可靠。該新型三輥穿孔機技術先進、操作方便，可以作為傳統(tǒng)的三輥穿孔機改造的換代產品，具有重要推廣價值。

無縫鋼管 三輥穿孔機 工藝 設備

在無縫鋼管生產中，三輥穿孔是一種具有較高軋制精度的無縫鋼管斜軋穿孔工藝。其變形過程為從加熱爐出來的毛坯，經過穿孔機入口臺，由推坯機送入主機，經過三個同向旋轉的軋輥咬入軋制，實現(xiàn)了毛管的穿孔的變形過程。

江蘇常寶鋼管股份有限公司（全文簡稱常寶）于2016年8月對CPE機組的三輥穿孔機進行技術改造，采用了新型三輥穿孔機結構，通過實踐證明：改造后的新型三輥穿孔機具有以下優(yōu)點：

1）調整方便。通過工作輥的壓下調整即可實現(xiàn)穿孔規(guī)格的改變，不需要較大規(guī)模的更換工具。

2）鋼管表面質量好。由于軋輥直徑加大并且沒有導板，鋼管表面質量明顯提高。

3）鋼管壁厚精度高。設備的加工精度和調整及鎖緊精度保證了生產出的鋼管外徑和壁厚尺寸精度。

4）自動化程度明顯提高。

1 原有的三輥穿孔機存在的問題

原有的三輥穿孔機是20世紀80年代的產品，設計最大軋制管坯Φ130 mm（目前生產以Φ150 mm坯料為主），穿孔機主機座主要存在以下問題：

1）穿孔機機架和軋輥架的剛度和強度均不適應軋制Φ150 mm坯料，特別是軋輥架經常有斷裂現(xiàn)象。

2）軋輥壓下調整、軋輥送進角調整機構的故障多。穿孔機軋輥送進角不具備調整功能，送進角處于固定狀態(tài)。

3）軋輥鎖緊機構和平衡機構已經失效，造成軋輥在軋制時有彈跳現(xiàn)象。

4）穿孔機上下機架連接定位銷孔磨損嚴重，結合面磨損不均勻，影響穿軋質量。

5）對于Φ150 mm管坯原有的軋輥直徑和長度不能滿足穿孔變形區(qū)的要求，需要加大軋輥直徑，加長軋輥長度。

6）由于穿孔機年久失修，已經找不到軋制中心標定基準，致使所有調整參數(shù)無法顯示。

7）原有的三輥穿孔機采用固定機架和回轉調整機架組成的機構，調換軋輥困難，耗費時間長；長期使用后回轉調整機架間無法轉動，造成送進角無法調整，從而影響產品質量。

2 新型三輥穿孔機的結構特點和性能參數(shù)

2.1 結構特點及優(yōu)越性

新型三輥穿孔機主要由開式機架、軋輥壓下平衡裝置、轉鼓裝置、軋輥裝置、送進角調整鎖緊裝置、機架快速開閉裝置、電氣控制系統(tǒng)、流體控制系統(tǒng)等構成[1]。

新型三輥穿孔機的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1）采用開式機架。液壓螺母實現(xiàn)機蓋快速開閉，機蓋與機架通過十字鍵定位，雖然機架剖分，但與整體機架剛性一樣。從而實現(xiàn)設備的動態(tài)無間隙軋制以及工具的快速更換，提高產品質量和生產率。

2）用壓板壓緊軋輥裝置，并用壓板側面配合定位。既使得軋輥可靠定位，又使得換輥非常方便，大大縮短了換輥和檢修時間。

3）軋輥壓下裝置采用液壓平衡保證了在軋制過程中軋輥始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免了咬鋼和拋鋼過程對壓下螺母的沖擊，提高了產品質量。

4）軋輥的送進角調整鎖緊和轉鼓的鎖緊進行有機的結合和優(yōu)化，保證了在軋制過程中軋輥送進角始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，提高了產品質量。

5）軋輥壓下調整、軋輥送進角調整實現(xiàn)了數(shù)控，軋輥壓下位置和送進角位置可以用數(shù)字顯示。

6）電氣控制系統(tǒng)方面，實現(xiàn)了整機自動化的過程控制和調節(jié)，以及相關設備各個工序之間的工藝連接、連鎖，以PLC基礎自動化為核心完成了電氣系統(tǒng)的控制，保證了整臺設備能夠按照生產和工藝要求正常、準確地進行相應的有序動作。為了提高系統(tǒng)的可靠性，設置了上位監(jiān)控系統(tǒng)，可進行數(shù)據設定、數(shù)據顯示、故障報警及過程畫面的制作。

上述新技術的集成使用，使新型三輥穿孔機結構合理、技術先進、運動平穩(wěn)、剛性好、噪音低、檢修維護方便、安全可靠、外型設計優(yōu)美；先進的控制技術和齊全的檢測手段，使得整機自動水平達到國內先進水平。

2.2 性能參數(shù)（見表1）

表1 新型三輥穿孔機的性能參數(shù)

3 新型三輥穿孔機的關鍵技術

3.1 開式三輥穿孔機機架設計

作用于軋輥的軋制力通過轉鼓、壓下裝置的壓下螺絲、壓下螺母傳到機架上。本次設計采用了一個新的工作機架，這種工作機架和固定機架的不同之處在于機架為中間剖分式，成為上下兩個機架，兩機架裝有四個連接桿，通過液壓螺母鎖緊，使上機架即可較方便地打開，亦能精確地合攏定位。上下機架間設計了4組定位鍵，保證其水平方向的準確定位，液壓螺母鎖緊裝置保證了上下機架垂直扣緊，如圖1所示。這樣，不僅機架剛度大幅度提高，接近于閉式機架，而且換輥操作非常方便，省時省力。整個機架采用鑄焊結構，在保證機架剛度的前提下，有效降低了機架質量，其質量僅為同類型傳統(tǒng)軋機的2/3。此外，在設計中注重產品造型，機架外廓設計為流線型曲線，整臺設備從外觀上給人以美感。所有的調角結構和鎖緊結構度安裝在上機架外側，便于設備的檢修和維護。液壓管線和電氣管采用快速接頭連接，縮短換輥時間[2]。

圖1 開式機架裝置

3.2 壓下平衡裝置

軋輥裝置的壓下由1臺電機通過蝸輪蝸桿機構，驅動壓下螺絲的上下移動，壓下平衡裝置使得轉鼓緊緊壓靠在壓下螺絲上，保證了在軋制過程中軋輥位置始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免了咬鋼和拋鋼過程對壓下螺母的沖擊。

壓下平衡裝置與壓下傳動裝置配合，可實現(xiàn)軋輥壓下量的調整及輥縫的數(shù)字顯示。在調整狀態(tài)下，軋輥平衡缸處于低壓平衡，穿孔機軋制中心線是固定的，通過軋輥的壓下裝置，可以將軋輥向著軋制中心線方向調整，并可通過編碼器來反饋軋輥的開口度。3個軋輥的調整可單獨或集中進行。調整完成后軋輥平衡缸處于鎖緊平衡狀態(tài)。

3.3 轉鼓調整、平衡、鎖緊裝置

軋輥裝置為互換件，裝在轉鼓內，轉鼓可以在機架裝置中轉動。穿孔機軋制中心線是固定的，軋輥的送進角通過升降機和油缸裝置調整，調整范圍為：6°～10°。軋輥壓下調整和軋輥送進角調整完成后需要對轉鼓鎖緊，轉鼓的鎖緊由1套液壓裝置與機架緊緊的鎖在一起（見下頁圖2）。

圖2 轉鼓和軋輥裝配

4 結語

新型三輥穿孔機已開發(fā)研制成功，并投入使用。其產品質量、鋼管成材率、生產效率、控制水平等均達到或超過了同類型進口產品，具有21世紀初國際先進水平，填補了國內三輥穿孔機領域的一個空白。這一產品具有廣闊的市場需求，將為無縫鋼管生產企業(yè)創(chuàng)造出巨大的經濟效益。

[1] 李國禎.現(xiàn)代鋼管軋制工具設計原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2] 雙遠華.現(xiàn)代無縫鋼管生產技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

（編輯：苗運平）

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

國家青年科學基金項目（51505315）

周曉宇（1985—），女，黑龍江省齊齊哈爾市人，2011年畢業(yè)于太原科技大學，碩士，現(xiàn)在太原科達重工成套設備有限公司從事無縫鋼管軋制設備設計開發(fā)工作