周元安 周宇淼

摘 要：集裝箱岸橋產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代中葉，經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的發(fā)展，從無(wú)到有，正朝著大型化、高效化、自動(dòng)化方向發(fā)展。作為全球岸橋壟斷性生產(chǎn)企業(yè)的上海振華重工（全球岸橋市場(chǎng)占有率82%），在卷筒制作上也是世界上獨(dú)一無(wú)二的。卷筒作為集裝箱岸橋前大梁俯仰和集裝箱移位的關(guān)鍵零部件，可靠耐用顯得及其重要，對(duì)卷筒繩槽淬火是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的通用做法。單層有槽焊接卷筒目前普遍應(yīng)用在集裝箱岸橋上。本文主要探討單層有槽焊接卷筒制作工藝過(guò)程及繩槽淬火的新工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：集裝箱；岸橋；卷筒；繩槽；感應(yīng)器；變壓器；中頻淬火；冷卻塔

中圖分類號(hào)：U653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）18-0070-03

1 卷筒概述

卷筒位于岸橋機(jī)器房?jī)?nèi)，主要功能是定心正反轉(zhuǎn)將繞在其外圈上的鋼絲繩進(jìn)行收放，通過(guò)減速箱、電機(jī)（驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)）、高低速制動(dòng)器、鋼絲繩、滑輪等附件來(lái)實(shí)現(xiàn)前大梁的屈起、小車的牽引、吊具的升降等運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前大梁的俯仰、小車架在前后大梁上的往返運(yùn)動(dòng)和集裝箱裝卸移位?？梢?jiàn)卷筒是橋吊類的核心部件，見(jiàn)圖1。

目前我們制作的卷筒種類有五大類：

（1）岸橋類：長(zhǎng)俯仰卷筒、折線籬笆式長(zhǎng)俯仰卷筒、對(duì)接左右俯仰卷筒、起升卷筒、門(mén)架起升卷筒、小車卷筒、托架小車卷筒等。（2）場(chǎng)橋類：軌道吊起升卷筒、雙起升卷筒；輪胎吊起升卷筒。（3）卸船機(jī)類：起升開(kāi)閉卷筒、長(zhǎng)俯仰卷筒、對(duì)接左右俯仰卷筒、接料板卷筒、擋風(fēng)門(mén)卷筒等。（4）龍門(mén)吊類：上、下小車主起升卷筒、下小車副起升卷筒。（5）浮吊類：錨絞機(jī)卷筒、主、副起升卷筒、變幅卷筒、主鉤卷筒、副鉤卷筒、穩(wěn)貨卷筒、索具卷筒、籬笆皮卷筒等。

2 卷筒單件規(guī)格

2.1 尺寸

直徑 Φ800～1200 對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度 3000～4000

直徑 Ф1200～1600 對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度 4000～7500

直徑 Ф1600～2200 對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度 4500～6500

直徑 Φ 2500-3500 對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度 3000-5000

2.2 重量

2.5～5T、5～10T、10～20T、20～45T

3 卷筒制作工藝流程

岸橋卷筒制作工藝流程及注意點(diǎn)：

（1）軸頭料（鍛件）采購(gòu)、定置（按標(biāo)書(shū)要求配附連體試樣）、預(yù)加工、探傷、熱處理、檢驗(yàn)并向監(jiān)理報(bào)驗(yàn)軸頭、試樣一定要在監(jiān)理的見(jiàn)證下與軸頭分離。（2）筒體板采購(gòu)、母探、預(yù)處理、數(shù)控下料、抽邊開(kāi)焊接坡口（僅開(kāi)內(nèi)側(cè)面的焊接坡口）、卷板機(jī)卷圓（注意及時(shí)清理筒體內(nèi)的氧化皮及雜質(zhì)、注意：開(kāi)有焊接坡口的一側(cè)為內(nèi)圓側(cè)）、裝焊引熄弧板、焊內(nèi)外直縫（含焊縫反面清根）、割磨引熄弧板、卷板機(jī)復(fù)圓（注意及時(shí)清理筒體內(nèi)的氧化皮及雜質(zhì)）、檢測(cè)筒體內(nèi)徑及圓度（一般控制在0～-3mm）、筒體取長(zhǎng)短、筒體對(duì)接（必須同軸）、焊內(nèi)外環(huán)縫（含焊縫反面清根）、焊縫UT探傷、T型焊縫處RT探傷、加工筒體外圓托架檔及軸頭端內(nèi)臺(tái)階、加工筒體兩端J形坡口（筒體總長(zhǎng)需按工藝卡片要求制作）制成筒體組件、檢驗(yàn)筒體組件。（3）筋板數(shù)控下料（注意過(guò)焊孔R(shí)的開(kāi)設(shè)）、修磨、筒體組件裝內(nèi)筋板并焊接（注意間斷焊和連續(xù)焊的圖紙和標(biāo)書(shū)要求）。（4）法蘭板下料、校平、預(yù)加工。（5）軸頭和法蘭板（電加熱）熱套（熱套是我們的獨(dú)創(chuàng)工藝，解決了軸在工作中疲勞易斷的問(wèn)題）制成軸頭組件、校正裝焊工藝加強(qiáng)筋板、加工軸頭組件、檢驗(yàn)軸頭組件。（6）軸頭組件和筒體組件裝配、筒體組件和法蘭板裝配、報(bào)驗(yàn)（根據(jù)監(jiān)理公司的不同要求，有的密閉箱體在封箱前要先振動(dòng)消除內(nèi)應(yīng)力并對(duì)焊縫做MT檢測(cè)且讓監(jiān)理見(jiàn)證）、燒焊軸頭組件內(nèi)環(huán)縫。（7）裝軸頭組件側(cè)防變形工裝板、燒焊筒體組件兩端外環(huán)縫、拆除防變形工裝板、打磨校正軸頭法蘭板、焊縫UT探傷、燒焊軸頭和法蘭連接焊縫。（8）對(duì)制成的卷筒結(jié)構(gòu)件作整體振動(dòng)消除內(nèi)應(yīng)力（根據(jù)卷筒的質(zhì)量慣性特點(diǎn)選用不同功率和轉(zhuǎn)速的激振器，按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926-91，遵循特定的工藝規(guī)范，通過(guò)在卷筒兩端安裝激振器和拾振器，并將卷筒置于膠連接的胎架上，通過(guò)手動(dòng)掃頻獲取適合的共振頻率，對(duì)卷筒構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)消除內(nèi)應(yīng)力最終確保取得穩(wěn)定的共振頻率和曲線）（此項(xiàng)技術(shù)也是我們上海振華重工在全球獨(dú)一無(wú)二的具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的新技術(shù)）。（9）對(duì)整體振動(dòng)過(guò)的卷筒結(jié)構(gòu)件焊縫MT探傷（有缺陷必須清除）。（10）沖砂、內(nèi)部做油漆（需符合圖紙和標(biāo)書(shū)要求）。（11）（用四爪卡盤(pán)配合軸頭護(hù)套）車卷筒體外圓測(cè)壁厚槽（必須確保加工后筒體板厚均勻）、車卷筒體外圓、精車卷筒體托架檔、車卷筒一端軸頭（實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)：卷筒軸頭與軸承的配合選用H/k的過(guò)盛配合比較好）和另一端法蘭孔（實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)：法蘭聯(lián)軸節(jié)孔因加工聯(lián)軸節(jié)固定螺紋孔而使法蘭和聯(lián)軸節(jié)孔產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致調(diào)試和工作中產(chǎn)生特殊異響。因而在加工法蘭聯(lián)軸節(jié)孔時(shí)需預(yù)留5mm余量，法蘭端面預(yù)留1mm余量、法蘭外圓預(yù)留1mm余量）、車卷筒繩槽、向監(jiān)理報(bào)驗(yàn)。（12）卷筒繩槽淬火、清理水漬、變形修復(fù)、向監(jiān)理報(bào)驗(yàn)。（13）配打卷筒制動(dòng)盤(pán)與卷筒的連接螺栓孔、配打測(cè)速軸法蘭與卷筒軸的連接螺栓孔、配打卷筒聯(lián)軸節(jié)與卷筒的連接螺栓孔、配鉆左右俯仰卷筒對(duì)接螺栓孔、鉆壓繩板連接螺栓孔。（14）精加工卷筒聯(lián)軸節(jié)法蘭外圓、端面和孔。（15）對(duì)接左右俯仰卷筒。（16）做卷筒靜平衡、向監(jiān)理報(bào)驗(yàn)。

整個(gè)卷筒制作過(guò)程約60個(gè)工序，目前，我們已實(shí)現(xiàn)了卷筒制作工序流水線作業(yè)。

4 卷筒制作中的繩槽淬火工藝技術(shù)

集裝箱移位上下船是通過(guò)岸橋上的吊具抓取、鋼絲繩一頭連著吊具另一頭則通過(guò)滑輪連著卷筒，馬達(dá)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)卷筒、制動(dòng)器定位卷筒來(lái)實(shí)現(xiàn)集裝箱最終移位。鋼絲繩和卷筒繩槽間的接觸摩擦直接決定了卷筒的壽命，通過(guò)對(duì)卷筒繩槽淬火增加硬度就成了關(guān)鍵之中的關(guān)鍵了。正因?yàn)榇?，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)制作中，監(jiān)理和用戶都將卷筒繩槽淬火工序設(shè)為停損報(bào)驗(yàn)點(diǎn)。

卷筒筒體板一般用Q345B或A709-50-2材料制作，繩槽淬火前硬度一般為HB140-260；繩槽淬火后硬度一般要求為表面HB300-380、淬硬層深度小于3mm；鋼絲繩表面硬度一般為HB22-260；可見(jiàn)鋼絲繩和卷筒繩槽淬火后的繩槽兩者的硬度相差還是比較大的。

現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，國(guó)內(nèi)卷筒繩槽淬火一般是用表面火焰淬火完成的，效果極差，作為全球岸橋壟斷性生產(chǎn)企業(yè)的上海振華重工（全球岸橋市場(chǎng)占有率82%），自加壓力，提升客戶滿意度和品牌競(jìng)爭(zhēng)力，自我探索出了全球獨(dú)一無(wú)二的卷筒繩槽感應(yīng)表面淬火的新工藝技術(shù)。

感應(yīng)表面淬火是一種表面加熱淬火方式，主要利用電磁感應(yīng)、集膚效應(yīng)和熱傳導(dǎo)三項(xiàng)基本原理。當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體形成交變磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使導(dǎo)體表面產(chǎn)生高溫，通過(guò)鄰近效應(yīng)使工件表面得到加熱。經(jīng)過(guò)我們長(zhǎng)期的驗(yàn)證：中頻（1-10KHZ）電源頻率剛好可以滿足卷筒繩槽表面淬火要求。

我們通過(guò)配置機(jī)床專用變壓器、自制淬火感應(yīng)器、改造大型臥式車床、選購(gòu)水冷卻塔和中頻淬火設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)卷筒繩槽的表面淬火。這里有二點(diǎn)比較關(guān)鍵：

4.1 自制淬火感應(yīng)器

（1）電火花線切割機(jī)床切割出硅鋼片；（2）導(dǎo)流紫銅方圓管；（3）變壓器連接板；（4）冷卻裝置；（5）噴水裝置；（6）定配加工感應(yīng)器接觸面R（含縱向和橫向R）。

4.2 改造大型臥式車床

（1）長(zhǎng)軌道（應(yīng)在8-10米）；（2）高中心高（中心高1米以上）；（3）有加大螺距功能；（4）在機(jī)床上設(shè)置全行程冷卻水收放循環(huán)系統(tǒng)，并與冷卻塔相連；（5）直流變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

實(shí)際操作中，我們是先按照要進(jìn)行繩槽淬火的卷筒規(guī)格參數(shù)及淬火硬度要求、來(lái)選定相適應(yīng)的淬火機(jī)床，配制相適應(yīng)的淬火感應(yīng)器，制作選定并安裝淬火卷筒工裝，將制作加工好的卷筒吊裝上淬火機(jī)床，按卷筒繩槽螺距調(diào)整淬火機(jī)床的交換齒輪，試運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床，校調(diào)卷筒外圓跳動(dòng)達(dá)0.2mm內(nèi)。

接下來(lái)再檢查卷筒繩槽螺距與機(jī)床拖板運(yùn)行是否一致，查看冷卻水的出水量，符合要求后，安裝卷筒繩槽淬火感應(yīng)器到機(jī)床拖板上的變壓器上，調(diào)整卷筒繩槽淬火感應(yīng)器與卷筒繩槽底徑間的距離1.5mm左右，蓋好防瀑布，布置好二根備用出水管并定位。

啟動(dòng)機(jī)床及中頻淬火設(shè)備，按卷筒規(guī)格參數(shù)及淬火硬度要求設(shè)置好卷筒轉(zhuǎn)速，試運(yùn)行，檢查運(yùn)行狀態(tài)并檢測(cè)卷筒繩槽硬度，按偏差情況調(diào)整電流、電壓和電源頻率；再試運(yùn)行，重復(fù)上述內(nèi)容，直到達(dá)到卷筒繩槽硬度要求，開(kāi)始對(duì)卷筒繩槽進(jìn)行連續(xù)淬火，每隔二槽要測(cè)量一下硬度，正常淬火時(shí)是不允許停車的。

現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，尚有兩個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究解決：（1）卷筒繩槽感應(yīng)表面淬火與電流、電壓和電源頻率還未發(fā)現(xiàn)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系；不同的卷筒，同樣的硬度要求，采用同一電流、電壓和電源頻率參數(shù)，產(chǎn)生的結(jié)果不同；（2）單層有槽焊接卷筒焊縫處的硬度無(wú)法達(dá)到與母材處硬度一致的要求。

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快和工業(yè)制造“2025”的推進(jìn)，不少行業(yè)呈爆炸式發(fā)展。卷筒已廣泛應(yīng)用在采礦、采油、旅游、運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)、航天、航海、軍工等眾多領(lǐng)域；卷筒種類繁雜，功能各異。僅以此文以享同行，讓我們?yōu)榫硗蔡豳|(zhì)量、上精品、創(chuàng)名牌共同奮斗吧！

參考文獻(xiàn)

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