大型錐形穿孔機(jī)安裝調(diào)整技術(shù)

1、大型錐形穿孔機(jī)安裝調(diào)整技術(shù) 【摘要】包鋼無縫$ 159熱軋鋼管生產(chǎn)線設(shè)備安裝工 程，是包鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，釋放產(chǎn)能，增加高附加值的重要 項(xiàng)目。本文主要從穿孔機(jī)底座水平度；穿孔機(jī)機(jī)架對(duì)中及垂 直度；換輥裝置安裝角度；傳動(dòng)軸安裝接手角度等方面來介 紹穿孔機(jī)的安裝調(diào)整技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】大型錐形穿孔機(jī)；底座水平度；機(jī)架對(duì)中及 垂直度；換輥裝置角度；傳動(dòng)角度；調(diào)整技術(shù) 0 引言 本次安裝德國(guó)大型錐形穿孔機(jī)設(shè)備，工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 40萬噸，生產(chǎn)鋼管直徑范圍從 $ 38mm$ 168mm，最大壁 厚為20mm。錐形穿孔機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)兩軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì) 鋼棒圓周碾壓，軋輥形狀為錐形，入口小，出口大，穿孔速 度快

2、。自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，效率高。是熱軋 生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)中必備的軋制設(shè)備。 1 工程背景 包鋼無縫 $ 159 熱軋鋼管生產(chǎn)線設(shè)備安裝工程，是包鋼 進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，釋放產(chǎn)能，增加高附加值的重要項(xiàng)目。包頭 市誠(chéng)信達(dá)工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司進(jìn)行工程質(zhì)量、安全、 文明施工監(jiān)理，設(shè)計(jì)單位為中冶東方工程技術(shù)有限公司，其 中穿孔機(jī)的本體設(shè)備為德國(guó)西馬克集團(tuán) SMS 公司設(shè)計(jì)制造 2 技術(shù)路線、技術(shù)原理 2.1 采取精密水準(zhǔn)儀調(diào)整兩底座間標(biāo)高差，用框式水平 儀精調(diào)水平，從而滿足穿孔機(jī)底座水平度要求。調(diào)整中心距 時(shí)預(yù)先留出 T 形鍵凸出尺寸， 用經(jīng)緯儀配合內(nèi)徑千分桿測(cè)量 兩相鄰底座相對(duì)中心，從而滿足穿孔

3、機(jī)底座縱向相對(duì)中心距 離及平行度，既防止了中心調(diào)整誤差又加快了底座調(diào)整速 度。 2.2 換輥裝置吊裝過程中有基礎(chǔ)阻礙，安裝難度較大。 采用了無錨點(diǎn)變換設(shè)備角度方法，使鋼絲繩在空中可以隨時(shí) 變換長(zhǎng)度調(diào)整設(shè)備角度從而躲避阻礙物進(jìn)行設(shè)備安裝。有效 的縮短了安裝時(shí)間。 2.3 將穿孔機(jī)左、右兩側(cè)機(jī)架組裝到底座的內(nèi)側(cè)，并安 裝好內(nèi)部部件；利用液壓控制裝置控制一拖四同步液壓千斤 頂，實(shí)現(xiàn)底座連同機(jī)架同步推進(jìn)， 采用光柵位移傳感器定位。 最終達(dá)到機(jī)架對(duì)中精確、施工費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單安全。 2.4 以穿孔機(jī)縱橫中心為基準(zhǔn)，利用經(jīng)緯儀根據(jù)圖紙要 求高程差及水平轉(zhuǎn)角測(cè)量定位傳動(dòng)裝置中心，利用自制楔形 帶角度模塊量具

4、配合精密水準(zhǔn)儀對(duì)中。 3 采用的主要施工工藝新技術(shù) 3.1 穿孔機(jī)兩相臨底座調(diào)整采用精密儀器綜合測(cè)量技術(shù) 采取精密水準(zhǔn)儀測(cè)兩底座間標(biāo)高差，用精度w0.02/1000 的框式水平儀配合水準(zhǔn)儀 24 點(diǎn)調(diào)整水平。調(diào)整好底座的水 平度后，調(diào)整中心距時(shí)預(yù)先留出 T 形鍵凸出尺寸，用經(jīng)緯儀 配合內(nèi)徑千分桿測(cè)量?jī)上噜彽鬃鄬?duì)中心，從而滿足穿孔機(jī) 底座縱向相對(duì)中心距離及平行度。點(diǎn)焊底座調(diào)整墊板，以防 止穿孔機(jī)機(jī)架設(shè)備組裝完畢后，兩側(cè)底座向中心均勻同步推 移到原位時(shí)標(biāo)高及水平的變動(dòng)。通過采用內(nèi)徑千分桿配合經(jīng) 緯儀測(cè)量中心距離比傳統(tǒng)的拉尺測(cè)量精確。內(nèi)徑千分桿的應(yīng) 用既解決了傳統(tǒng)測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)產(chǎn)生的撓度誤差又提高了了

5、測(cè) 量精度，從而滿足穿孔機(jī)底座縱向相對(duì)中心距離及平行度， 加快了底座調(diào)整速度。 3.2 換輥裝置吊裝采用了無錨點(diǎn)變換設(shè)備角度方法安裝 換輥裝置吊裝過程中有基礎(chǔ)阻礙，安裝難度較大。采用 了無錨點(diǎn)變換設(shè)備角度方法，使鋼絲繩在空中可以隨時(shí)變換 長(zhǎng)度調(diào)整設(shè)備角度從而躲避阻礙物進(jìn)行設(shè)備安裝。通過采用 了無錨點(diǎn)變換設(shè)備角度方法比傳統(tǒng)的鋼絲繩雙股打松緊環(huán) 方法安全可靠， 且提高了施工效率。 有效的縮短了安裝工期。 3.3 穿孔機(jī)采用同步對(duì)中平移技術(shù)安裝進(jìn)行整體定位安 裝 采用一拖四液壓千斤頂同步對(duì)整體設(shè)備進(jìn)行對(duì)中平移， 光柵位移傳感器定位。 最終達(dá)到機(jī)架對(duì)中精確、 施工費(fèi)用低、 操作簡(jiǎn)單安全?？s短了中心調(diào)整

6、時(shí)間。此項(xiàng)技術(shù)專利申請(qǐng)已 得到國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理并進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段。 3.4 傳動(dòng)裝置安裝采用空間角度測(cè)量法安裝 以穿孔機(jī)縱橫中心為基準(zhǔn)，利用經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)角測(cè)量水平 角，利用自制楔形帶角度模塊量具配合精密水準(zhǔn)儀測(cè)量傳動(dòng) 中心標(biāo)高水平。創(chuàng)造了空中測(cè)量體系，具有一定的創(chuàng)造性。 4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 4.1 工藝描述 該工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 40萬噸，鋼管直徑范圍從 $ 38mm$ 168mm，最大壁厚為 20mm。159mm生產(chǎn)線的 原材料是直徑為 150mm 和 210mm 的軋制或連鑄圓坯。 然后 將這些圓坯鋸切成最大長(zhǎng)度為 4500mm 的定尺管坯。在環(huán)形 爐內(nèi)將管坯加熱到要求的溫度。為了使穿孔機(jī)毛管和

7、成品鋼 管的壁厚公差較小，基本的前提條件是加熱后管坯的溫度非 常均勻。管坯從環(huán)形爐的出口運(yùn)往穿孔機(jī)。管坯送入穿孔機(jī) 前，對(duì)管坯的尾端進(jìn)行熱定心（對(duì)于碳鋼和低合金鋼種） ， 以改善毛管尾端的幾何形狀。穿孔機(jī)完成無縫管生產(chǎn)中的第 一步重要變形， 芯棒頂頭將管坯軋制成毛管。 在穿孔機(jī)出口， 通過氮?dú)鈱⒖寡趸勰┐等朊?，然后將毛管運(yùn)往軋機(jī)軋 線。毛管可以在線或離線完成穿棒。芯棒循環(huán)系統(tǒng)對(duì)芯棒進(jìn) 行冷卻和石墨潤(rùn)滑。 4.2 技術(shù)參數(shù) 表 1 技術(shù)性能參數(shù) 4.3 設(shè)備裝備概述 構(gòu)成穿孔機(jī)主要部件 （見圖 1）：由兩底座、 入口側(cè)機(jī)架、 出口側(cè)機(jī)架、下壓上裝置、換輥裝置、十字頭、轉(zhuǎn)鼓、上壓 下裝置、傳動(dòng)

8、裝置和液壓系統(tǒng)等組成。穿孔機(jī)區(qū)域主體設(shè)備 重575000kg。主機(jī)重260000kg，外形尺寸為 4710mm X 3624mm X 7244mm。最大吊裝件機(jī)架重 100850kg。分解安裝 過程中首先要對(duì)設(shè)備安裝初步定位，設(shè)備外部組裝結(jié)構(gòu)為左 右對(duì)稱機(jī)架拼接，內(nèi)部組裝結(jié)構(gòu)為上下排列并與穿孔機(jī)左右 機(jī)架成十字鍵連接形式。 4.4 檢測(cè)手段 按計(jì)量法的要求對(duì)檢驗(yàn)、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格控 制，項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)兼職計(jì)量員，工程所需的計(jì)量器具的配備 率達(dá) 100% ，凡屬計(jì)量器具都進(jìn)行周期檢定，其它設(shè)備進(jìn)行 定期校準(zhǔn)和測(cè)試。 圖1 1.下壓上裝置； 2.入口側(cè)機(jī)架； 3.出口側(cè)機(jī)架； 4.入口側(cè) 底座

9、；5.出口側(cè)底座； 6.上壓下裝置； 7.換輥裝置； 8.十字頭 5 安裝調(diào)整技術(shù)要點(diǎn) 5.1 施工程序工藝流程 座漿墊板及調(diào)整墊板的選擇復(fù)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)置標(biāo) 高及中心基準(zhǔn)標(biāo)板底座安裝調(diào)整對(duì)中定位安裝調(diào) 整（機(jī)架安裝一一下壓上裝置安裝一一換輥裝置安裝一一十 字裝置安裝同步對(duì)中推移換輥傳動(dòng)裝置安裝 本體配管安裝上壓下裝置安裝）下壓上傳動(dòng)裝置安 裝調(diào)整穿孔機(jī)主傳動(dòng)裝置安裝調(diào)整穿孔機(jī)轉(zhuǎn)鼓裝 置安裝調(diào)整穿孔機(jī)區(qū)傳動(dòng)設(shè)備齒輪箱注油單體試運(yùn)轉(zhuǎn) 5.2 操作要點(diǎn) 5.2.1 設(shè)備基礎(chǔ) （1）基礎(chǔ)施工應(yīng)符合機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收 通用規(guī)范的規(guī)定，結(jié)構(gòu)施工應(yīng)滿足相應(yīng)施工及驗(yàn)收通用規(guī) 范規(guī)定的要求； （2）安裝準(zhǔn)備

10、，復(fù)測(cè)基礎(chǔ)，交接工序資料。座漿平墊 板、調(diào)整墊板選擇； （ 3）穿孔機(jī)標(biāo)高及中心基準(zhǔn)測(cè)量。 5.2.2 底座安裝技術(shù) （1）穿孔機(jī)分解安裝，首先要將兩底座中心及標(biāo)高定 位。在底座安裝時(shí)就留出 T 形鍵凸出尺寸。在上述設(shè)備均組 裝完畢后，東西兩側(cè)設(shè)備預(yù)聯(lián)接后整體向穿孔機(jī)橫向中心均 勻同步推移。 （ 2）根據(jù) T 形鍵厚度及機(jī)架鍵槽深度計(jì)算出預(yù)留尺寸 為 54mm 。穿孔機(jī)東西兩底座距橫向中心線距離調(diào)整按圖紙 尺寸左右各加 27mm 。 （3）兩底座間距為 3000mm，底座規(guī)格為 3950mm X 950mm，穿孔機(jī)中心標(biāo)板示意（見圖 2）,架設(shè)中心鋼線調(diào)整 底板縱橫中心。 圖2 （4）架鋼線用

11、帶螺紋內(nèi)外絲扣配套加工而成，以便于 左右調(diào)整線墜與中心標(biāo)板的對(duì)中。 （5）用檢測(cè)尺及經(jīng)緯儀配合調(diào)整底板預(yù)留中心。穿孔 機(jī)機(jī)架中間所有設(shè)備與機(jī)架間為 T 形鍵及緊配合螺栓聯(lián)接， 底座的水平度調(diào)整就成為關(guān)鍵點(diǎn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求精度為 0.05/1000。調(diào)整好底座的水平度后，用經(jīng)緯儀配合內(nèi)徑千分 桿測(cè)量?jī)上噜彽鬃鄬?duì)中心，從而滿足穿孔機(jī)底座縱向相對(duì) 中心距離及平行度。點(diǎn)焊底座調(diào)整墊板，以防止穿孔機(jī)中間 設(shè)備組裝完畢后，兩側(cè)底座向中心均勻同步推移到原位時(shí)標(biāo) 高及水平的變動(dòng)。為確保安裝質(zhì)量要求，利用精密水準(zhǔn)儀配 合精度w 0.02/1000框式水平儀多點(diǎn)調(diào)整標(biāo)高及水平。 調(diào)整好 底座的水平度后，點(diǎn)焊底座調(diào)

12、整墊板，以防止機(jī)架中間設(shè)備 組裝完畢后，兩側(cè)底座向中心均勻同步推移到原位時(shí)標(biāo)高及 水平的變動(dòng)。 5.2.3 對(duì)中定位安裝技術(shù) （ 1 ）機(jī)架安裝： 兩機(jī)架與兩底板間裝配，通過底座水平支撐面及垂直 加工止口面嚴(yán)密接觸機(jī)架，從而達(dá)到底板對(duì)機(jī)架實(shí)現(xiàn)y 軸方 向的支撐力及 x 軸方向水平對(duì)中力。止口主要目的是防止機(jī) 架受鋼管運(yùn)行及芯棒運(yùn)行影響產(chǎn)生東西方向竄動(dòng)。 分別將穿孔機(jī)左右機(jī)架運(yùn)至廠房西門 1線 BC 跨環(huán)形 路西側(cè)平臺(tái)上。 底板按技術(shù)要求調(diào)整好后，將底板用力矩扳手將地腳 螺栓預(yù)緊。提前做好機(jī)架吊裝護(hù)角。在機(jī)架翻起角度達(dá)到 65 70時(shí)，穿孔機(jī)機(jī)架底面與防傾翻道木已基本接觸 后，停止起鉤，仔細(xì)檢查

13、各處，確認(rèn)無問題后繼續(xù)起鉤。使 穿孔機(jī)機(jī)架離開道木，垂直置于空中，撤掉道木，清洗穿孔 機(jī)底座上表面及機(jī)架底部下表面，保證兩結(jié)合面光潔無污 物，準(zhǔn)備吊裝至底座上。 吊裝機(jī)架到相應(yīng)左右底板，吊裝時(shí)注意防止機(jī)架與底 座止口間不能磕碰損傷，吊裝時(shí)控制好大車運(yùn)行速度，保證 制動(dòng)系統(tǒng)無異常。用洗油將機(jī)架與底板接觸面清洗擦拭，用 螺旋千斤頂頂住底板外側(cè)，緩緩將機(jī)架止口與底板止口緊密 配合，將穿孔機(jī)機(jī)架平穩(wěn)地吊到調(diào)整好的對(duì)應(yīng)的底板上，吊 裝結(jié)束后用提前準(zhǔn)備好的導(dǎo)鏈及水平支撐梁將穿孔機(jī)左右 機(jī)架初步固定。 （2）下壓上裝置安裝：將穿孔機(jī)機(jī)架下部下壓上裝置 吊裝到位。用 8 根連接螺栓將下壓上裝置與左右機(jī)架之間預(yù)

14、 聯(lián)接。 （3）十字頭安裝：將十字頭下直鍵及凹形鍵提前放入 機(jī)架內(nèi)。將 2 套十字頭各吊至機(jī)架內(nèi)南北側(cè)，用 24 根連接 螺栓將十字裝置與左右機(jī)架之間預(yù)聯(lián)接。 （4）整體同步對(duì)中平移定位技術(shù)安裝： 首先將穿孔機(jī)左、右底座吊裝至設(shè)備安裝的基礎(chǔ)上， 左、右底座相對(duì)，之間預(yù)留出機(jī)架與內(nèi)部部件連接 T 形鍵尺 寸（中心距 +鍵高尺寸）的組裝空間，然后分別將左、右兩 側(cè)機(jī)架組裝到底座的內(nèi)側(cè)，將左、右兩側(cè)機(jī)架分別與下壓上 裝置、上壓下裝置、換輥裝置及十字頭用螺栓預(yù)組裝，測(cè)量 調(diào)整設(shè)備標(biāo)高、水平度、平行度及垂直度；在將四臺(tái)液壓千 斤頂分別對(duì)稱放置在穿孔機(jī)左、右底座與設(shè)備安裝的兩側(cè)基 礎(chǔ)之間，每側(cè)水平布置兩臺(tái)

15、液壓千斤頂，四臺(tái)液壓千斤頂由 一個(gè)液壓控制裝置控制同步動(dòng)作；機(jī)架內(nèi)側(cè)間距應(yīng)為 2180mm ，拆除側(cè)拉倒鏈及橫支撐，利用一拖四同步液壓千 斤頂將左右兩側(cè)同時(shí)向穿孔機(jī)橫向中心推移（見圖3）。 圖 3 一拖四液壓千斤頂同步對(duì)中平移示意圖 采用經(jīng)緯儀確定左、右底座的精確安裝位置，設(shè)置光 柵發(fā)射器，將兩條光柵傳感線分別發(fā)射到經(jīng)緯儀確定的左、 右底座的精確安裝位置，將兩套光柵位移傳感器分別固定在 左、右兩側(cè)底座內(nèi)側(cè)邊緣上，光柵位移傳感器的信號(hào)線與液 壓控制裝置的斷路器連接；給液壓控制裝置供電，四臺(tái)液壓 千斤頂同時(shí)開始做伸出動(dòng)作，推動(dòng)底座及與底座連接的機(jī)架 同時(shí)向穿孔機(jī)設(shè)備中心移動(dòng)，當(dāng)光柵傳感器隨底座運(yùn)動(dòng)

16、到光 柵傳感線位置時(shí)， 傳感器連接的斷路器立即斷路， 電源關(guān)閉， 導(dǎo)致液壓控制裝置閉鎖，液壓千斤頂停止運(yùn)動(dòng)，完成穿孔機(jī) 左、右機(jī)架同步推移對(duì)中安裝。 （5）將穿孔機(jī)機(jī)架內(nèi)上壓下裝置及橫梁、 2 套穿孔機(jī)導(dǎo) 板梁、2 套穿孔機(jī)導(dǎo)板梁托架安裝及換輥傳動(dòng)裝置全部安裝 到位。用液壓扳手緊固機(jī)架連接內(nèi)部各部件。用軟管將液壓 扳手和泵連接起來。將驅(qū)動(dòng)油缸件和棘輪連接件連接起來， 根據(jù)各部螺栓型號(hào)設(shè)定扭矩，操作扳手獲得所需扭矩值。主 機(jī)機(jī)架與上壓下裝置及橫梁對(duì)鍵后利用配套液壓扳手按第 一次用 30%預(yù)緊力聯(lián)接，第二次達(dá)到 70%，最終 100%，底 座地腳螺栓最終預(yù)緊力為 6800Nm ；機(jī)架連接緊固螺栓最

17、終 預(yù)緊力為 1100bar。（ 6）在穿孔機(jī)軋制中心線上架 設(shè)經(jīng)緯儀，將內(nèi)徑千分尺一端放至機(jī)架內(nèi)側(cè)垂直加工面上下 各 4 點(diǎn)，復(fù)測(cè)穿孔機(jī)兩機(jī)架內(nèi)側(cè)垂直度，以保證穿孔機(jī)整體 設(shè)備的垂直度。穿孔機(jī)安裝效果（見圖4）。 圖4 穿孔機(jī)安裝效果圖 6 勞動(dòng)力用量計(jì)劃（表 2 ） 表2 勞動(dòng)力計(jì)劃表 7 主要施工機(jī)具設(shè)備表（表 3 ） 表 3 主要施工機(jī)具設(shè)備表 8 國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較 大型錐形穿孔機(jī)設(shè)備為德國(guó)西馬克集團(tuán) SMS 公司設(shè)計(jì) 制造。錐形穿孔機(jī)在國(guó)內(nèi)的研制工作開展較晚，一直到 20 世紀(jì) 90 年代初，成都、大冶分別從美國(guó)、德國(guó)、意大利引 進(jìn)了錐形穿孔機(jī)后， 國(guó)內(nèi)才開始研制錐形穿孔機(jī)。 19

18、92 年至 1994 年，太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司研制出了 TZC200 錐形 穿孔機(jī)組。 因此，我們所采用的先進(jìn)的施工技術(shù)保證了大型錐形穿 孔機(jī)工程質(zhì)量，施工技術(shù)先進(jìn)、可靠，安裝質(zhì)量較高，達(dá)到 了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 9 對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的作用意義 9.1 經(jīng)濟(jì)效益 營(yíng)業(yè)收入 =69 萬元 工程投入金額 =人工費(fèi) +機(jī)械費(fèi) +材料費(fèi) =9 萬元 +9.6 萬元 +0.5 萬元 =19.1 萬元 工程管理費(fèi)=營(yíng)業(yè)收入X 13%=8.97萬元 稅費(fèi)=營(yíng)業(yè)收入X 3.34%=2.3萬元 經(jīng)濟(jì)效益 =營(yíng)業(yè)收入 -工程投入金額 -工程管理費(fèi) -稅費(fèi) =69 萬元-19.1 萬元-8.97 萬元 -2.3 萬元=38.63 萬元 9.2 社會(huì)效益 采用了合理的安裝程序和切實(shí)可行的施工新技術(shù)，優(yōu) 質(zhì)、高速完成安裝任務(wù)。設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要 求，達(dá)到同行業(yè)的先進(jìn)水平。設(shè)備安裝質(zhì)量?jī)?yōu)良，通過了冶 金部創(chuàng)魯班獎(jiǎng)穿孔機(jī)安裝專檢檢查，得到甲方和監(jiān)理單位的 好評(píng)，為包鋼創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益，收到了良好的社會(huì)效 10 成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用的條件及前景 在錐形穿孔機(jī)的安裝中，采取分解吊裝施工方法，解決 了現(xiàn)有施工條件不足的難題。通過預(yù)留裝配尺寸、無錨點(diǎn)變 換設(shè)備角度組裝、一拖四液壓對(duì)中定位推移及自制模塊等施 工方法除應(yīng)用于穿孔機(jī)的安裝，還可應(yīng)用于大型框架間以螺 栓及鍵連接的機(jī)