16 m環(huán)軋機安裝工藝研究

代浩秋 鄧平 何朝銳 鄧富翠 辛克華

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川 德陽 618000)

該16 m環(huán)軋機為世界上現(xiàn)有規(guī)格最大的立式環(huán)形軋機，設(shè)備外形尺寸為50 m×20 m×36.7 m，地面高約16 m，地下深約20.7 m，機械部分總重約為5500 t。該環(huán)軋機采用軸向-徑向環(huán)形軋制來生產(chǎn)大型無縫環(huán)形工件。徑向軋制力是通過徑向移動芯軸，減少芯軸與主軸之間輥縫間隙傳遞到工件上。芯軸移動采用液壓驅(qū)動。軸向軋制力是通過上軸向軋輥的垂直下降傳遞到工件上。上軸向軋輥下降采用液壓驅(qū)動。軋制過程中，對中裝置對環(huán)件進行對中定位。

1 環(huán)軋機結(jié)構(gòu)組成

該環(huán)軋機主要由氧化皮收集裝置、基礎(chǔ)框架、徑向部分、軸向部分、環(huán)件支撐輥、工作臺和輔助設(shè)備7大部分組成。其中徑向部分由電機驅(qū)動裝置、主輥裝置、徑向機架、芯輥裝置、芯輥升降裝置、芯軸滑移裝置、主輥傳動裝置組成；軸向部分由軸向機架(帶車輪)、上錐輥裝置、下錐輥裝置、上錐輥升降裝置、立柱、橫梁、支撐、平移裝置等組成；輔助設(shè)備包括主輥裝配臺、主輥翻轉(zhuǎn)臺、各種存放架等。

環(huán)軋機主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 環(huán)軋機主要部件功能

2.1 環(huán)軋機主要部件功能

1)主輥：主輥由主電機帶動主齒輪箱驅(qū)動，將扭矩傳遞給工件，并決定工件外徑的幾何形狀。

1—主輥；2—徑向機架；3—芯軸；4—軸向軋輥；5—軸向滑移；6—軸向軋輥驅(qū)動裝置；7—軸向機架；8—芯軸提升；9—主齒輪箱；10—主電機。圖1 環(huán)軋機主體結(jié)構(gòu)Figure 1 Configuration of ring mill main body

2)徑向機架：由下機架、中機架和上機架組成，各件用螺栓把合在一起形成一個整體。機架內(nèi)裝有主輥座移動用導向滑板及芯軸滑移裝置。

3)芯軸：芯軸可升降和橫向移動，升降時用于裝卸工件，橫移時控制工件內(nèi)徑和壁厚。

4)軸向軋輥：軸向軋輥有上軸向軋輥和下軸向軋輥，上軸向軋輥在軸向機架的導軌內(nèi)升降，下軸向軋輥固定在軸向機架，根據(jù)筒件高度調(diào)整上軸向軋輥高度。

5)軸向滑移：上軸向軋輥的移動裝置由液壓缸驅(qū)動，根據(jù)軋件高度確定移動距離。

6)軸向軋輥驅(qū)動裝置：用于驅(qū)動軸向軋輥旋轉(zhuǎn)，通過上下軋輥將軋制力傳遞到筒件端面。

7)軸向機架：軸向機架內(nèi)裝有上下軸向軋輥，根據(jù)筒件直徑，軸向機架可沿基礎(chǔ)框架移動調(diào)整。

8)芯軸提升：用于裝卸軋件和調(diào)整芯軸高度時，將芯軸及芯軸軸座進行提升，由液壓缸驅(qū)動。

9)主齒輪箱：該主齒輪箱是一個減速箱。其作用是下調(diào)電機速度，提高扭矩，通過鼓形齒聯(lián)軸器傳遞給主軸。

10)主電機：電機通過柔性聯(lián)軸器將扭矩傳遞到主齒輪器上，其速度可以調(diào)整。

2.2 環(huán)軋機本體主要組成部件

環(huán)軋機本體主要組成部件及重量如下：

1)徑向軋制機架：660 t；

2)軸向軋制機架：645 t；

3)芯軸滑移：511 t；

4)基礎(chǔ)框架：433 t；

5)芯軸滑移：290 t；

6)主輥組件：510 t；

7)對中裝置底部：196 t；

8)減速器裝置：300 t。

3 環(huán)軋機本體安裝工藝流程及組裝

3.1 環(huán)軋機本體安裝工藝流程

1)環(huán)軋機本體安裝工藝流程：

基礎(chǔ)預埋板的打磨、調(diào)整墊鐵的安裝→氧化皮收集裝置的安裝→基礎(chǔ)框架及驅(qū)動裝置機架的安裝→驅(qū)動裝置的安裝→芯輥高度調(diào)整裝置的安裝→徑向機架下部的安裝→芯輥滑移下部的安裝→徑向機架中部的安裝→芯輥裝置的安裝→徑向機架上部的安裝→軸向機架(帶車輪)安裝→下部準輥的安裝→立柱及支架的安裝→上部錐輥的安裝→橫梁的安裝→軸向機架滑移機構(gòu)的安裝→環(huán)件支撐輥的安裝→平臺圍欄的安裝→芯輥的安裝→隔熱板的安裝→基礎(chǔ)蓋板的安裝。

2)液壓站及配管安裝工藝流程：

油箱的安裝→電機泵的安裝→循環(huán)冷卻器安裝→蓄能器安裝→閥組的安裝→大直徑管道的安裝→小直徑管道的安裝→管道的沖洗→管道及支架的回裝→在線循環(huán)沖洗。

3.2 環(huán)軋機組裝

3.2.1 環(huán)軋機預組裝

此次16 m環(huán)軋機供件分別為國外和國內(nèi)供貨，到場的工件全部是零散件，因此需要進行預組裝，測量和解決工件組裝后的累計誤差，并核實該誤差是否超出部件精度要求、超出設(shè)備使用精度范圍和設(shè)備動作是否靈活等問題，以便判斷大型構(gòu)件是否需要返修，避免安裝時返工造成時間浪費，進而保證安裝進度順利進行。

根據(jù)16 m環(huán)軋機結(jié)構(gòu)分析，環(huán)軋機有7部分必須進行預組裝，具體預組裝內(nèi)容分為：基礎(chǔ)框架預組裝，軸向機架預組裝，徑向機架預組裝，芯軸滑移預組裝，環(huán)件支撐輥預組裝，對中裝置預組裝，芯軸軸向移動部件預組裝。

3.2.1.1 基礎(chǔ)框架預組裝

預組裝內(nèi)容：將6件基礎(chǔ)框架、框架之間的鍵、軌道等部件在平臺上組裝在一起。

預組裝方案：

1)找一塊長52 m、寬9 m的場地，吊裝能力不小于70 t的裝配場地(場地具備將基礎(chǔ)框架壓緊功能)；

2)按照圖紙進行6件基礎(chǔ)框架和橫梁的連接、安裝軌道；

3)調(diào)整軌道上平面標高以及跨度精度。

預組裝目的：

1)檢查框架之間、框架和橫梁之間的貼合是否達到貼緊要求；

2)檢查軌道和框架上平面的整體精度要求。平行框架同一截面標高誤差±0.2 mm；框架上表面各個方向的水平度誤差不得大于0.1 mm/m，總長度內(nèi)誤差偏差為±0.4 mm；框架軌道中心線間距誤差為(+0.8/-0.4)mm、框架軌道中心線對稱度誤差為(+0.4/-0.2)mm；各貼合面0.05 mm塞尺不入，局部允許0.05 mm塞尺可以塞入。

3.2.1.2 軸向機架的預組裝

預組裝內(nèi)容：

1)車輪組的組裝；

2)延伸部分、底座、立柱、上橫梁、支撐等零件的組裝；

3)錐輥軸向滑移的組裝。

預組裝方案：

1)鋪設(shè)軸向機架支撐方向的安裝，調(diào)整上表面標高；

2)組裝底座、延伸部分、立柱、斜支撐、上橫梁等部件；

3)錐輥滑移部件組裝完成后組裝到軸向機架內(nèi)。

預組裝目的：

1)檢查組裝底座、延伸部分、立柱、斜支撐、上橫梁之間貼合是否貼緊，定位鍵是否有偏差(貼合面0.05 mm塞尺不入，局部允許0.05 mm塞尺可以塞入)；

2)錐輥滑移部件是否有干涉，運行是否靈活無卡組。

3.2.1.3 徑向機架的預組裝

預組裝內(nèi)容：將4件機架組裝在一起。

預組裝方案：

1)鋪設(shè)一支撐方箱組，并找平方箱組上平面標高；

2)在方箱組上依次安裝機架下部、機架中下部、機架中上部、機架上部，并安裝固定定位鍵及螺栓；

3)安裝徑向機架上的導向。

預組裝目的：

1)檢查各部分機架之間貼合是否貼緊(貼合面0.05 mm塞尺不入，局部允許0.05 mm塞尺可以塞入)；

2)檢查組裝后機架面(主輥側(cè))導向槽是否齊平，垂直度是否達到要求；

3)檢查組裝后四個導向孔的相對位置度偏差。

3.2.1.4 芯軸滑移的預組裝

預組裝內(nèi)容：分為芯軸滑移下部和上部兩部分。主要是導向桿和擠壓缸與徑向機架和滑移部分的裝配。

預組裝方案：

1)單獨在徑向機架下部、徑向機架上部上進行預裝；

2)首先將4件導向桿分別安裝到徑向機架上部和徑向機架下部；

3)將芯軸4件橫梁安裝到各自的導向桿上；

4)將各種缸安裝到設(shè)備上。

預組裝目的：

1)檢查導向桿孔的同心度；

2)導向桿運動靈活無卡組；

3)檢查各個缸的柱塞是否運行靈活無卡組；

4)檢查各種缸與導向桿的平行度(目測或卷尺測量無明顯的尺寸偏差)。

3.2.1.5 環(huán)件支撐輥的預組裝

預組裝內(nèi)容：將環(huán)件支撐輥組裝成整體。

預組裝方案：按照圖紙進行組裝。

預組裝目的：

1)檢查導桿運行靈活無卡組；

2)承重臺運行靈活無卡組。

3.2.1.6 對中裝置的預組裝

預組裝內(nèi)容：對中輥單獨的組裝對中裝置安裝到徑向機架中部。

預組裝方案：

1)按照圖紙進行整體組裝；

2)將對中輥安裝到徑向機架中部上；

3)將液壓缸安裝到徑向機架中部上。

預組裝目的：

1)檢查對中輥的輥子轉(zhuǎn)動靈活無卡組；

2)檢查液壓缸柱塞伸縮是否靈活；

3)檢查液壓缸柱塞的水平度；

4)檢查同一標高處的輥子是否對稱(目測)。

3.2.1.7 芯軸軸向移動部件的預組裝

預組裝內(nèi)容：

1)將芯軸軸承座組裝成部件；

2)芯軸軸承座部件、芯軸高度調(diào)整裝置部件與芯軸滑移的預裝；

3)芯軸高度調(diào)整裝置的組裝，芯軸升降裝置的組裝。

預組裝方案：

1)按照部件組裝芯軸軸承座；

2)按照部件組裝芯軸高度調(diào)整裝置；

3)將芯軸軸承座、芯軸高度調(diào)整裝置裝入芯軸滑移內(nèi)。

預組裝目的：

1)檢查芯軸高度調(diào)整裝置與芯軸軸承座有無干涉；

2)檢查芯軸高度調(diào)整裝置運行是否靈活無卡組；

3)檢查芯軸軸承座與芯軸滑移橫梁有無干涉；

4)檢查芯軸軸承座運行是否靈活無卡組；

5)測量芯軸升降裝置導軌面之間的間距和平面度。

3.2.2 環(huán)軋機主體結(jié)構(gòu)及裝配臺組裝

3.2.2.1 基礎(chǔ)框架部分(機加單位預組裝合格后標記拆散)

基礎(chǔ)框架部分主要由框架主體、橫梁、兩側(cè)副梁、地腳螺栓、軌道、軸向輔助支架、連接支架組成。其安裝順序如下：

1)按照3段框架精度對設(shè)備影響關(guān)系進行依次安裝(從徑向機架位置到軸向機架位置)；

2)將基礎(chǔ)框架放到安裝位置、支撐粗調(diào)平；

3)基礎(chǔ)框架共6件3組，按順序分組安裝，并通過地腳螺栓初步預緊；

4)進行基礎(chǔ)框架精調(diào)并固定，進行三方驗收；

5)進行二次灌漿及養(yǎng)護；

6)基礎(chǔ)框架進度復查，地腳螺栓最終預緊與標記。

基礎(chǔ)框架是整個環(huán)軋機的安裝基準，首先通過土建基準確定基礎(chǔ)框架的位置及調(diào)整水平，考慮到設(shè)備長約50 m，且中間設(shè)備眾多，如果所有零部件都用土建基準找正，一是基準無法測量，二是誤差很大，因此，在基礎(chǔ)框架確定位置精度以后，所有的環(huán)軋機各零部件安裝均以此為基準。按照這個基準進行安裝，可以最大限度地提高效率以及整機精度。

3.2.2.2 設(shè)備驅(qū)動部分

設(shè)備驅(qū)動部分主要是指主輥驅(qū)動動力(電動)，其主要設(shè)備有運送軌道(1套，36 t)、電機底座(1件，13 t)、齒輪箱底座(1件，43 t)、電機(4件，40 t)、齒輪箱(含1個大件193 t，3個附件共75 t)、基礎(chǔ)的走臺部分以及齒輪箱安裝工裝。其安裝順序如下：

1)將負16 m層的齒輪箱的稀油潤滑系統(tǒng)預放到位；

2)將8件M100地腳螺栓預放到地坑內(nèi)；

3)將齒輪箱底座從環(huán)軋機主跨放入負13.4 m層，連接地腳螺栓進行預固定；

4)分段將地腳螺栓與軌道連接裝置安裝到位、調(diào)整精度并預固定；

5)地腳螺栓第一次、第二次灌漿凝固并固定，待基礎(chǔ)框架安裝到位后進行軌道連接裝置和齒輪箱底座精調(diào)整到位；

6)進行三方驗收(標高、對中度、中心線偏差值、平面度)；

7)進行整體的二次灌漿及養(yǎng)護；

8)安裝尺寸復檢；

9)預放齒輪箱移動用移動坦克；

10)齒輪箱的吊裝；

11)安裝齒輪箱安裝用工裝；

12)將齒輪箱移動到齒輪箱底座上，調(diào)整位置尺寸；

13)電機底座和電機的組裝，吊入負13.4 m層，利用安裝用工裝移動到位；

14)利用安裝工裝將電機底座組件送入安裝位置；

15)待徑向機架下部安裝就位后，以主輥下軸承座的中心為設(shè)備安裝的實際安裝十字中心線，調(diào)整齒輪箱的中心并進行固定；

16)安裝電機底座上的平臺圍欄和負13.4 m層欄桿；

17)根據(jù)電機輸出軸和齒輪箱輸入軸的聯(lián)軸器精度調(diào)整電機位置并進行電機固定；

18)待連接支架安裝完成后，安裝聯(lián)軸節(jié)并進行固定。

驅(qū)動部分是主輥動力所在，通過鼓形聯(lián)軸器與主輥連接，重量大，且氧化皮溜槽等輔助設(shè)備多。由于整個環(huán)軋機太長，分布于三跨之中，考慮檢修等問題，主齒輪箱需要從北跨裝配完后整體移動到中跨安裝位置，然后氧化皮溜槽、罩子等設(shè)備需要在上面生根，其正上方是徑向機架主輥部分，因此主齒輪箱安裝順序優(yōu)先。

3.2.2.3 徑向機架部分

徑向機架作為環(huán)軋機工作的主要驅(qū)動部件，其相關(guān)組成部件精度積累次數(shù)多(約6級)，安裝精度要求高。其組成部件：徑向機架(含4個大件)，芯軸滑移上(含4個大件)，芯軸滑移下(含4個大件)，芯軸軸承座(含1個大件)，芯軸高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，芯軸升降裝置，徑向除磷單元上，徑向除磷單元下，對中裝置底部，對中裝置頂部，對中輥箱，徑向機架走臺，徑向軋制工作臺，主輥組件，芯輥，徑向機架上的閥臺。徑向機架部分安裝順序如下：

1)將芯軸升降裝置在地面組裝完成后，預放到負20 m地坑內(nèi)并進行固定支撐；

2)安裝連接支架上的部件；

3)安裝徑向機架下部、中下部、中上部、上部組件進行初步螺栓預緊固定(即消除貼合面間隙即可)，復檢尺寸；

4)平面度、孔中心標高、工件對中偏差合格后按照預緊力進行預緊并做好放松標記；

5)依次安裝導向桿、后橫梁組件、前橫梁組件；

6)連接對接部位并對連接位置的螺栓按照預緊力進行預緊(消除貼合面間隙即可)；

7)提升芯軸升降裝置，將其與前橫梁進行連接固定，并將連接部位的螺栓按照預緊力預緊；

8)調(diào)整芯軸滑移上下部的軸承座位置，檢查同心度，合格后對連接位置的螺栓按照預緊力進行預緊；

9)安裝徑向軋制工作臺；

10)將對中裝置底部中基座、底座組件、液壓缸安裝到徑向機架上，并通過螺栓預緊；

11)將下部的4件對中輥箱安裝到位；

12)將對中裝置頂部中的基座、底座組件、液壓缸安裝到徑向機架上，并通過螺栓預緊；

13)將下部的兩件對中輥箱安裝到位；

14)從下往上安裝徑向除磷單元上、徑向除磷單元下部件；

15)安裝主傳動裝置；

16)安裝徑向機架走臺；

17)安裝徑向機架上的閥臺；

18)安裝芯輥；

19)安裝主輥組件。

徑向機架是固定在基礎(chǔ)框架上的，是整個軋機設(shè)備最核心也是最重的組件，其上機構(gòu)眾多，是環(huán)件產(chǎn)品徑向部分成型，包括圓度精度的保障單元。剩余主機設(shè)備的安裝比如軸向機架等均以此延伸展開。

3.2.2.4 軸向機架部分

軸向機架部分包括：軸向軋制機架、軸向滑移、軸向機架平移、軸向軋制工作臺、環(huán)件支撐梁、環(huán)件限位、環(huán)件外徑測量、軸向測量裝置、環(huán)件溫度測量裝置、錐輥移動設(shè)備下、錐輥移動設(shè)備、軸向軋輥、軸向軋制機架的走臺、裝配夾具、下軸向齒輪安裝單元、軸向安裝吊具、錐輥更換平衡裝置、軸向除磷單元、隔熱裝置、軸向軋制機架上的閥臺等。

安裝順序：

1)安裝裝配夾具；

2)將4套車輪組預放到軌道上，將軸向軋制機架底座安裝到車輪組上，并通過工裝預支撐固定；

將軸向軋制機架延伸部分吊裝到車輪組上，在不松鉤的情況下將延伸部分與底座通過鍵與螺栓預緊方式連接固定，檢查底座上平面的標高尺寸與平面度，合格后螺栓按照預緊力預緊到位；

3)安裝裝配夾具，將軸向機架固定到基礎(chǔ)框架上；

4)安裝軸向軋制機架的斜支撐和立柱，通過螺栓初步預緊(消除貼合面間隙即可)；

5)預放軸向滑移；

6)安裝軸向機架橫梁，并將軸向軋制機架所有螺栓按照預緊力進行預緊，并做好防松標記；

7)通過液壓缸將軸向滑移與橫梁連接固定；

8)從下往上依次安裝軸向軋制工作臺、環(huán)件支撐梁、環(huán)件限位、環(huán)件外徑測量、軸向測量裝置、環(huán)件溫度測量裝置；

9)安裝軸向除磷單元；

10)從下往上的順序安裝軸向機架走臺以及機上閥臺；

11)安裝下部錐輥組件；

12)安裝上部錐輥。

3.2.2.5 安裝隔熱裝置

考慮整機重量及保障環(huán)件軸向高度、水平功能的實施，軸向機架結(jié)構(gòu)整體為三角形框架，結(jié)構(gòu)簡單實用，但在安裝過程中組裝困難，包括上下錐輥的吊裝，需要輔助工裝。

3.2.2.6 輔助部分

輔助部分包含氧化鐵皮溜槽、氧化皮收集小車、環(huán)件支撐輥部分。此部分設(shè)備需要先放在基礎(chǔ)坑內(nèi)，但不能定位，必須根據(jù)驅(qū)動部分、軸向機架位置進行固定，最終定位，中間涉及高度整改、支座位置的調(diào)整等。

3.2.2.7 裝配臺部分

裝配臺部分主要由：裝配臺機架、裝配臺夾緊單元、裝配臺的走臺三個部分組成。功能主要涉及主輥拆裝，可以放在最后或者中間穿插安裝。

4 結(jié)束語

該環(huán)軋機結(jié)構(gòu)復雜，零部件繁多，安裝過程難度大，且現(xiàn)場空間有限，制定的安裝工藝方案達到了安裝精度，此工藝對同類型環(huán)軋機的安裝有指導作用。