Φ273 mm三輥連軋管機(jī)軋制機(jī)架的研制與改進(jìn)

武瑩，吳澤波，朱殿瑞，楊剛

（太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司，山西太原030024）

Φ273 mm三輥連軋管機(jī)軋制機(jī)架的研制與改進(jìn)

武瑩，吳澤波，朱殿瑞，楊剛

（太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司，山西太原030024）

介紹了Φ273 mm三輥連軋管機(jī)軋制機(jī)架的制造和檢驗(yàn)情況，重點(diǎn)對軋制機(jī)架的不合格原因進(jìn)行了查找及分析，并確定主要原因?yàn)閿[動(dòng)架（軋制機(jī)架的三大主要組成部分之一）的加工缺陷。從加工方法和加工工藝兩方面對擺動(dòng)架進(jìn)行了改進(jìn)，使軋制機(jī)架的合格率由原來的50%提高到92.3%。

三輥連軋管機(jī)；軋制機(jī)架；精度檢驗(yàn)；擺動(dòng)架；加工方法；加工工藝

三輥連軋管機(jī)的軋管過程主要通過機(jī)架的3個(gè)軋輥來實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)不同直徑的鋼管需要配備相應(yīng)規(guī)格的軋制機(jī)架［1-2］，其制造精度決定著鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量；因此，有必要用制造實(shí)例來研究軋制機(jī)架在制造中存在的問題。本文以太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司（簡稱太重）自主研發(fā)并生產(chǎn)的Φ273 mm限動(dòng)芯棒三輥連軋管機(jī)軋制機(jī)架為例進(jìn)行研究。

1 軋制機(jī)架的制造與檢驗(yàn)情況

太重研制的Φ273 mm限動(dòng)芯棒三輥連軋管機(jī)軋制機(jī)架如圖1所示。軋制機(jī)架由主機(jī)架、擺動(dòng)架和軋輥裝置等三大部件組成，軋輥裝置安裝在擺動(dòng)架上，擺動(dòng)架通過銷軸安裝在主機(jī)架上，3個(gè)軋輥在機(jī)架內(nèi)呈120°布置［3］，孔型調(diào)整時(shí)擺動(dòng)架以銷軸為支點(diǎn)擺動(dòng)，機(jī)架內(nèi)的3個(gè)軋輥在壓下機(jī)構(gòu)和平衡裝置的控制下構(gòu)成一個(gè)孔型。1臺(tái)連軋管機(jī)要求配有6套軋制機(jī)架，且6套軋制機(jī)架中心線與軋制中心線一致［4-5］。

太重先期制造了4架軋制機(jī)架，發(fā)運(yùn)到裝配現(xiàn)場，在機(jī)架標(biāo)定裝置上對其精度進(jìn)行檢查［6］。機(jī)架標(biāo)定裝置如圖2所示。檢查要求為：3個(gè)軋輥圍繞芯軸抱緊，軋輥與芯軸之間的間隙≤0.2 mm時(shí)，即判定三輥中心與機(jī)架標(biāo)定裝置中心重合，為合格件；反之則為不合格件。檢查結(jié)果顯示2架機(jī)架合格，合格率為50%，不合格的機(jī)架返廠處理。

2 軋制機(jī)架檢查不合格原因分析

2.1 軋制機(jī)架缺陷查找

軋制機(jī)架的三大部件（主機(jī)架、擺動(dòng)架、軋輥裝置）直接影響著軋制機(jī)架三輥的中心精度；因此從這三大部件查找缺陷原因。

圖1 Φ273 mm限動(dòng)芯棒三輥連軋管機(jī)軋制機(jī)架

圖2 機(jī)架標(biāo)定裝置

對現(xiàn)場合格機(jī)架編號(hào)為1號(hào)和2號(hào)，不合格機(jī)架編為3號(hào)和4號(hào)，然后將合格機(jī)架與不合格機(jī)架的三大部件進(jìn)行互換，再在機(jī)架標(biāo)定裝置上進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果：①軋輥裝置互換沒有改變檢查結(jié)果，因此排除軋輥裝置對機(jī)架質(zhì)量的影響；②由于擺動(dòng)架的原因，導(dǎo)致3架軋制機(jī)架不合格，不合格頻率為75%；③由于主機(jī)架的原因，導(dǎo)致1架軋制機(jī)架不合格，不合格頻率為25%。由此可以看出，影響軋制機(jī)架質(zhì)量的主要問題是擺動(dòng)架不合格。

2.2 擺動(dòng)架加工缺陷分析

依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，利用排除法，得出導(dǎo)致擺動(dòng)架存在缺陷的原因主要有以下3點(diǎn)：①擺動(dòng)架變形大，零件單薄，精加工留余量大，存在加工應(yīng)力，易發(fā)生變形；②加工時(shí)裝夾不合理，由于擺動(dòng)架豎立加工，因而2-Φ112H6孔處于懸空狀態(tài)，穩(wěn)定性差，需增加輔助支撐，這便產(chǎn)生了過定位，導(dǎo)致工件變形，擺動(dòng)架加工時(shí)的裝夾狀態(tài)如圖3所示；③基準(zhǔn)選擇不合理，以底面為定位基準(zhǔn)，雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，可以一次裝夾，同時(shí)加工2-Φ112H6孔、銑定位面、鏜2-Φ70H7孔，容易保證擺動(dòng)架各孔、面的形位精度，但是由于2-Φ112H6孔處于懸空狀態(tài)，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

圖3 擺動(dòng)架加工時(shí)的裝夾狀態(tài)示意

3 擺動(dòng)架加工缺陷的改進(jìn)

3.1 加工方法改進(jìn)

（1）為減少變形，對不重要的加工面采用半精加工，按圖紙尺寸要求加工；對重要的面和孔，單邊留余量1 mm，并增加振動(dòng)時(shí)效以消除應(yīng)力。

（2）改變裝夾方法，零件側(cè)立放置，按下側(cè)工藝基準(zhǔn)面定位，壓緊點(diǎn)選擇工藝塊上方，降低零件高度，穩(wěn)定性好，不會(huì)發(fā)生過定位現(xiàn)象。

（3）重新選擇基準(zhǔn)面，在擺動(dòng)架側(cè)面兩處點(diǎn)焊Φ50 mm×30 mm的工藝塊（圖4），并將工藝塊基準(zhǔn)面銑平，要求平面度不大于0.03 mm。

圖4 工藝塊焊接位置

3.2 加工工藝改進(jìn)

（1）以側(cè)面工藝基準(zhǔn)面定位，選擇剛性好的支撐位置壓緊，防止壓緊變形。

（2）精銑平面，精鏜各孔，一次裝夾保證孔Φ112H6、Φ70H6的精度和尺寸1 100 mm±0.02 mm、477.5 mm±0.05 mm的精度。

（3）在上平面銑工藝基準(zhǔn)面，使平面度不大于0.03 mm。

（4）零件翻轉(zhuǎn)時(shí)以上基準(zhǔn)面定位，以精加工后的Φ112H6孔為中心找正，找正誤差不大于0.03 mm。精鏜Φ112H6孔至圖紙要求。

改進(jìn)后的擺動(dòng)架加工裝夾狀態(tài)如圖5所示。通過質(zhì)量攻關(guān)，使擺動(dòng)架加工質(zhì)量得到了明顯提高。軋制機(jī)架裝配后，13架機(jī)架運(yùn)到用戶現(xiàn)場，在機(jī)架標(biāo)定裝置上進(jìn)行檢查，僅有1架機(jī)架不合格，合格率為92.3%。

圖5 改進(jìn)后的擺動(dòng)架加工裝夾狀態(tài)

4 應(yīng)用前景

5 結(jié)論

（1）可采用互換部件的方法對連軋管機(jī)軋制機(jī)

Φ273 mm限動(dòng)芯棒三輥連軋管機(jī)生產(chǎn)效率高，鋼管表面優(yōu)良、尺寸精度高，是目前世界先進(jìn)的鋼管生產(chǎn)設(shè)備之一。以前國內(nèi)鋼管生產(chǎn)企業(yè)為了生產(chǎn)多種規(guī)格的鋼管，全部從國外進(jìn)口軋制機(jī)架，進(jìn)口機(jī)架價(jià)格高，交貨期長。

太重對該連軋管機(jī)軋制機(jī)架的制造，成功實(shí)現(xiàn)了用國產(chǎn)產(chǎn)品代替進(jìn)口產(chǎn)品［7-9］。按照一種規(guī)格的鋼管生產(chǎn)需要2組軋制機(jī)架，6架軋制機(jī)架為一組進(jìn)行計(jì)算，生產(chǎn)4種規(guī)格的鋼管就需要48架軋制機(jī)架［10-12］。國產(chǎn)軋制機(jī)架價(jià)格（按人民幣計(jì)價(jià)）為60萬元/架，而進(jìn)口軋制機(jī)架價(jià)格為120萬元/架，僅此項(xiàng)成本就可為鋼管生產(chǎn)企業(yè)減少投資2 880萬元。架進(jìn)行問題查找，軋制機(jī)架的擺動(dòng)架和主機(jī)架的加工過程容易產(chǎn)生加工缺陷。

（2）軋制機(jī)架的擺動(dòng)架變形大、零件單薄，容易由于加工過程中的裝夾以及加工基準(zhǔn)面的選擇不合理，造成擺動(dòng)架出現(xiàn)加工缺陷。

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Development and Improvement of Rolling-stands of Φ273 mm Three-roll Mandrel Pipe Mill

WU Ying，WU Zebo，ZHU Dianrui，YANG Gang
（Taiyuan Heavy Machinery Group Co.，Ltd.，Taiyuan 030024，China）

Elaborated here are the manufacture and check activities of the rolling stands of the Φ273 mm 3-roll mandrel pipe mill，focusing on investigation and analysis of the causes for nonconformance of the stands.It is identified that the main cause is the processing defect of the swing rack which is one of the three major parts of the rolling stand.Accordingly the said rack is modified in terms of processing method and processing technology.As a result，the qualification rate of the rolling stands has been increased from the original 50%to 92.3%.

3-roll mandrel pipe mill；rolling stand；accuracy check；swing rack；processing method；processing technology

TG333.13

B

1001-2311（2014）06-0061-03

2014-04-04；修定日期：2014-09-05）

武瑩（1977-），女，工程師，主要從事軋鋼、鍛壓設(shè)備的制造工藝研究工作。