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摘要天津钢管集团股份有限公司MPM机组穿孔机经过17年的运行使用，穿孔机存在着穿孔主机牌坊中心和标高与轧制中心线偏差较大；左、右导盘及减速机在轧制过程中外涨严重达5mm；穿孔主机上盖锁紧处08年开裂；三辊定心中心线与轧制中心线偏差较大等问题，这些问题对轧制生产的质量控制造成极大影响，就以上问题决定进行整套机组及前后附属设备进行升级改造。
关键词穿孔机 导盘减速机 轧制中心线 质量控制
中图分类号： O213.1 文献标识码： A 文章编号：
前言
天津钢管集团股份有限公司轧管厂自投产以来，穿孔机组作为轧管工艺的第一道变形机组，是决定产品质量的关键工序，对产品的壁厚产生直接的影响，可见轧管厂穿孔主机、导盘及穿孔机前后台附属设备的精度将直接影响产品质量。
根据公司领导对项目的要求和生产实际，以“设计理念先进、投资合理节约、提高毛管精度、同类世界领先”为指导思想，围绕质量控制的关键点，依据外方的图纸，对穿孔机牌坊和上盖局部重新设计，国内转化制造并能与现有的导盘减速机匹配；国内设计制造穿孔机机内、机外1#三棍定心及穿孔前台导槽底座等辅助设备；确保穿孔前台推钢机、前台导槽底座、穿孔主机、机内三棍定心、穿孔后台三棍定心、顶杆小车的中心线和标高一致；对穿孔机牌坊上下线的安全做到万无一失。
一、選题理由
轧管厂穿孔机组经过长达17年的运行，主要存在以下问题：
A、穿孔主机牌坊中心和标高与轧制中心线偏差较多，中心最大偏差3.2mm，标高最大偏差11.14mm；且穿孔牌坊出口侧导盘调整底座于98年开裂后一直未能对其有效处理。
B、左、右导盘及减速机在轧制过程中外涨严重达5mm。
C、穿孔主机上盖锁紧处08年开裂，设备的强度低造成轧制过程上盖的不稳定。
D、穿孔后台第一架三棍定心距轧制中心较远（2530mm），对毛管的头尾壁厚产生直接影响。
穿孔后台三棍定心及升降托辊的中心和标高与轧制中心线偏差较多，中心最大偏差2.5mm，标高最大偏差4mm。
F、穿孔前台导槽底座及7.1m推钢机轧制中心线偏差较多，导槽底座中心最大偏差14.5mm，推钢机标高最大偏差15mm。
由上述存在的主要问题可以看出，要达到同类机组世界领先，必须以先进的设计理念对轧管厂穿孔机组进行大手笔的改动，确保轧管厂穿孔机组安全稳定经济运行。
二、研究设计思路
首先，针对穿孔主机牌坊、上盖及左右导盘的连接进行加强设计，主要有如下内容：
㈠、穿孔上盖升级改造主要是，将上盖入口锁紧底座钢板加强设计，由140mm加厚设计为180mm，增加拉筋以加强上盖强度，并充分利用原有锁紧装置降低改造成本。如下图1、2所示：
图1 图2
、穿孔主机升级改造主要有以下方面：
左右导盘减速机连接强度的改进：一是对导盘减速机轴承座连接螺栓进行了改进，其中导盘减速机绞点轴承座与牌坊的连接轴由原设计的320mm加长至400mm，既保证了连接的稳定性能，又减少了轴及牌坊孔的磨损对设备带来的影响，如图3的4所示；另外对导盘减速机绞点轴承座与牌坊的连接螺栓进行了改进，其连接螺栓由M36改为M48且改为通孔，既增加了导盘减速机的强度，又给螺栓的安装和维护带来了方便，如下图3的3所示，二是对导盘减速机锁紧千斤顶与穿孔机牌坊的连接销轴由原设计的Ф90改为Ф105架的最大延伸系数一般控制在1.55以下，以保证轧机负荷和产品质量；与穿孔机牌坊连接的销轴孔板由原设计的厚70mm改为厚120mm等部分钢结构的调整保证了穿孔机导盘减速机的安装位置的正确性如，下图3的1号位所示。以上几个方面的改进，充分利用原有零部件，特别是导盘锁紧千斤顶及原导盘减速机仍然可以使用，穿孔机主机轧制工具不需要任何改变，可见以上的设备改进既提高了导盘减速机绞点轴承座与牌坊的连接的强度及导盘锁紧千斤顶与牌坊的连接销轴的强度，又保证了设备的可维护性，限制了导盘减速机在轧制过程中的向外倾斜，保证了导盘减速机及导盘稳定性及穿孔机轧制孔型的封闭性，有效控制了毛管的椭圆度基本消除了壁厚不均的现象。
图3
三是为机内三辊定心提供合理的空间：穿孔机机内三辊定心的升级改造需要一定的空间，我们通过对穿孔机牌坊的结构改进，即把穿孔机上转鼓调整装置向上移动了200mm，确保了穿孔机机内三辊定心升级改造的成功。如图4-2所示：
㈢三辊定心升级改造全部采用国内设计制造，减少投资；主要分工艺和设备两个方面：
1、工艺方面：穿孔后台重新布局，机内三辊定心尽量靠近轧制起始中心点，提高穿孔咬入时的稳定性，改善毛管头部壁厚，降低切头长度；原机外1#三辊定心后移，1#升降托辊前移，便于机内三辊定心的拆装；机内、机外1#三辊定心均采用比例闭环控制液压缸实现顶杆位、毛管位的精确定位，提高毛管精度，并消除Φ181孔型穿孔抛钢时的甩尾现象，改善毛管尾部壁厚，降低切尾长度，提高钢坯使用率。
图4-1 图4-2
2、设备方面：
①机内三辊定心国内设计制造，并将机内三辊定心加高、加厚（原机内四辊定心总体尺寸为1970/840/540，改造后机内三辊定心总体尺寸为2490/1700/890），增加它的强度和抗冲击能力；②辊子采用锥形辊子轴承与其他三辊定心为同型号以减少备件储备数量；③增加机内三辊定心与穿孔牌坊的连接强度确保机内三辊定心的稳定性。如图5
图5
三、生产实践
轧管厂穿孔机组升级科研攻关项目实施后，经过一年的生产运行，通过对毛管和产品质量的跟踪可以看出效果非常显著，产品壁厚控制有了大幅度改善，
下表是升级前后热轧管质量对比：
同时由于产品壁厚的改善，有效降低了切头尾长度，升级前切头尾长度为5.8%，升级后切头尾长度降低为4.6%，降低幅度达1.2%。
另外，由于穿孔机组中心线和标高的精心调整，有效降低了设备负荷，下表是升级前后设备负荷对比：
四、孔型改进设计后产生的效益
1．经济效益
穿孔机机组升级科研攻关后产生了巨大的经济效益，穿孔机组升级后产品毛管壁厚超差品降低了1.278%，按每月生产钢管7万吨，共创造效益70000×1.278%×10000≈894万元
2. 社会效益
轧管厂穿孔机组升级科研攻关不仅使钢管实物质量得到提高，降低轧制成本，提高了合同完成率，而且保证了设备的良好运行，消除了设备隐患，增强了公司产品的竞争力。
关键词穿孔机 导盘减速机 轧制中心线 质量控制
中图分类号： O213.1 文献标识码： A 文章编号：
前言
天津钢管集团股份有限公司轧管厂自投产以来，穿孔机组作为轧管工艺的第一道变形机组，是决定产品质量的关键工序，对产品的壁厚产生直接的影响，可见轧管厂穿孔主机、导盘及穿孔机前后台附属设备的精度将直接影响产品质量。
根据公司领导对项目的要求和生产实际，以“设计理念先进、投资合理节约、提高毛管精度、同类世界领先”为指导思想，围绕质量控制的关键点，依据外方的图纸，对穿孔机牌坊和上盖局部重新设计，国内转化制造并能与现有的导盘减速机匹配；国内设计制造穿孔机机内、机外1#三棍定心及穿孔前台导槽底座等辅助设备；确保穿孔前台推钢机、前台导槽底座、穿孔主机、机内三棍定心、穿孔后台三棍定心、顶杆小车的中心线和标高一致；对穿孔机牌坊上下线的安全做到万无一失。
一、選题理由
轧管厂穿孔机组经过长达17年的运行，主要存在以下问题：
A、穿孔主机牌坊中心和标高与轧制中心线偏差较多，中心最大偏差3.2mm，标高最大偏差11.14mm；且穿孔牌坊出口侧导盘调整底座于98年开裂后一直未能对其有效处理。
B、左、右导盘及减速机在轧制过程中外涨严重达5mm。
C、穿孔主机上盖锁紧处08年开裂，设备的强度低造成轧制过程上盖的不稳定。
D、穿孔后台第一架三棍定心距轧制中心较远（2530mm），对毛管的头尾壁厚产生直接影响。
穿孔后台三棍定心及升降托辊的中心和标高与轧制中心线偏差较多，中心最大偏差2.5mm，标高最大偏差4mm。
F、穿孔前台导槽底座及7.1m推钢机轧制中心线偏差较多，导槽底座中心最大偏差14.5mm，推钢机标高最大偏差15mm。
由上述存在的主要问题可以看出，要达到同类机组世界领先，必须以先进的设计理念对轧管厂穿孔机组进行大手笔的改动，确保轧管厂穿孔机组安全稳定经济运行。
二、研究设计思路
首先，针对穿孔主机牌坊、上盖及左右导盘的连接进行加强设计，主要有如下内容：
㈠、穿孔上盖升级改造主要是，将上盖入口锁紧底座钢板加强设计，由140mm加厚设计为180mm，增加拉筋以加强上盖强度，并充分利用原有锁紧装置降低改造成本。如下图1、2所示：
图1 图2
、穿孔主机升级改造主要有以下方面：
左右导盘减速机连接强度的改进：一是对导盘减速机轴承座连接螺栓进行了改进，其中导盘减速机绞点轴承座与牌坊的连接轴由原设计的320mm加长至400mm，既保证了连接的稳定性能，又减少了轴及牌坊孔的磨损对设备带来的影响，如图3的4所示；另外对导盘减速机绞点轴承座与牌坊的连接螺栓进行了改进，其连接螺栓由M36改为M48且改为通孔，既增加了导盘减速机的强度，又给螺栓的安装和维护带来了方便，如下图3的3所示，二是对导盘减速机锁紧千斤顶与穿孔机牌坊的连接销轴由原设计的Ф90改为Ф105架的最大延伸系数一般控制在1.55以下，以保证轧机负荷和产品质量；与穿孔机牌坊连接的销轴孔板由原设计的厚70mm改为厚120mm等部分钢结构的调整保证了穿孔机导盘减速机的安装位置的正确性如，下图3的1号位所示。以上几个方面的改进，充分利用原有零部件，特别是导盘锁紧千斤顶及原导盘减速机仍然可以使用，穿孔机主机轧制工具不需要任何改变，可见以上的设备改进既提高了导盘减速机绞点轴承座与牌坊的连接的强度及导盘锁紧千斤顶与牌坊的连接销轴的强度，又保证了设备的可维护性，限制了导盘减速机在轧制过程中的向外倾斜，保证了导盘减速机及导盘稳定性及穿孔机轧制孔型的封闭性，有效控制了毛管的椭圆度基本消除了壁厚不均的现象。
图3
三是为机内三辊定心提供合理的空间：穿孔机机内三辊定心的升级改造需要一定的空间，我们通过对穿孔机牌坊的结构改进，即把穿孔机上转鼓调整装置向上移动了200mm，确保了穿孔机机内三辊定心升级改造的成功。如图4-2所示：
㈢三辊定心升级改造全部采用国内设计制造，减少投资；主要分工艺和设备两个方面：
1、工艺方面：穿孔后台重新布局，机内三辊定心尽量靠近轧制起始中心点，提高穿孔咬入时的稳定性，改善毛管头部壁厚，降低切头长度；原机外1#三辊定心后移，1#升降托辊前移，便于机内三辊定心的拆装；机内、机外1#三辊定心均采用比例闭环控制液压缸实现顶杆位、毛管位的精确定位，提高毛管精度，并消除Φ181孔型穿孔抛钢时的甩尾现象，改善毛管尾部壁厚，降低切尾长度，提高钢坯使用率。
图4-1 图4-2
2、设备方面：
①机内三辊定心国内设计制造，并将机内三辊定心加高、加厚（原机内四辊定心总体尺寸为1970/840/540，改造后机内三辊定心总体尺寸为2490/1700/890），增加它的强度和抗冲击能力；②辊子采用锥形辊子轴承与其他三辊定心为同型号以减少备件储备数量；③增加机内三辊定心与穿孔牌坊的连接强度确保机内三辊定心的稳定性。如图5
图5
三、生产实践
轧管厂穿孔机组升级科研攻关项目实施后，经过一年的生产运行，通过对毛管和产品质量的跟踪可以看出效果非常显著，产品壁厚控制有了大幅度改善，
下表是升级前后热轧管质量对比：
同时由于产品壁厚的改善，有效降低了切头尾长度，升级前切头尾长度为5.8%，升级后切头尾长度降低为4.6%，降低幅度达1.2%。
另外，由于穿孔机组中心线和标高的精心调整，有效降低了设备负荷，下表是升级前后设备负荷对比：
四、孔型改进设计后产生的效益
1．经济效益
穿孔机机组升级科研攻关后产生了巨大的经济效益，穿孔机组升级后产品毛管壁厚超差品降低了1.278%，按每月生产钢管7万吨，共创造效益70000×1.278%×10000≈894万元
2. 社会效益
轧管厂穿孔机组升级科研攻关不仅使钢管实物质量得到提高，降低轧制成本，提高了合同完成率，而且保证了设备的良好运行，消除了设备隐患，增强了公司产品的竞争力。