張減機架剛度測試裝置的研發(fā)

馮　原,劉　 晶（.寶鋼股份鋼管條鋼事業(yè)部; .上海金藝檢測技術(shù)有限公司,上海 0900）

張減機架剛度測試裝置的研發(fā)

馮原1,劉 晶2
（1.寶鋼股份鋼管條鋼事業(yè)部; 2.上海金藝檢測技術(shù)有限公司,上海 201900）

張力減徑機作為無縫熱軋鋼管生產(chǎn)的最后一道塑性成形工序，對無縫鋼管產(chǎn)品尺寸精度起著重要作用。張力減徑工序不僅決定了鋼管的外徑精度，而且對鋼管的壁厚也有著重要影響，鋼管產(chǎn)品外表面缺陷同樣主要來源于張力減徑工序。

張力減徑機；幾何精度；剛度

寶鋼鋼管Φ140mm全浮動芯棒連軋管機組的原產(chǎn)品大綱中成品管外徑上限到139.7mm（5.5in），引進(jìn)的2個主孔型為119和152.5孔型。為滿足市場需求，陸續(xù)開發(fā)成功了169，195和200孔型，使管子最大外徑達(dá)到200mm；寶鋼鋼管原產(chǎn)品品種設(shè)計的重點是Cr含量在2.25%以下，特點是生產(chǎn)節(jié)奏快，產(chǎn)量高，產(chǎn)品立足于碳鋼，各機組孔型設(shè)計及設(shè)備性能也考慮的是碳鋼的變形特點。為滿足市場對高端產(chǎn)品的需求，提升寶鋼鋼管的技術(shù)水平和競爭力，寶鋼鋼管逐年提高高鉻鋼產(chǎn)品比例，逐步摸索高鉻鋼產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，不管是規(guī)格還是鋼級都大大超出了原機組的設(shè)計能力，生產(chǎn)的負(fù)荷也隨著加大；熱工具規(guī)格尺寸指標(biāo)沒有大的變化，但性能狀態(tài)及負(fù)荷發(fā)生了巨大的變化，因此我們很有必要掌握真實的機架情況，否則就很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的安全。

熱軋無縫鋼管生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的外表質(zhì)量缺陷一般認(rèn)為是由張減機架造成。隨著用戶對鋼管產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)，青線、輥印等外表質(zhì)量缺陷日益成為鋼管產(chǎn)品質(zhì)量的重大隱患，系統(tǒng)分析鋼管外表質(zhì)量缺陷的形態(tài)及其產(chǎn)生機制,對指導(dǎo)生產(chǎn)具有重大的實際意義。軋輥在參與減徑變形過程中受到壓力時會產(chǎn)生竄動現(xiàn)象，軋輥的竄動與機架殼體剛度和裝配質(zhì)量有關(guān)。解決外表問題應(yīng)重點從張減機架殼體質(zhì)量、機架的裝配質(zhì)量、孔型加工方法等方面下手來加以控制。張減機架的剛度對鋼管的外表質(zhì)量影響很大，剛性較差的機架軋制過程中很容易產(chǎn)生彈性變形，使機架的孔型保持能力大大減弱，極易造成鋼管在減徑過程中金屬溢出輥縫形成外表缺陷。因此我們需要實測張減機架剛度。

根據(jù)研究內(nèi)容，張減機要模擬在軋制過程張減機軋輥受力，如何把三個軋輥施加力是設(shè)計的難點，利用水平桿體通過液壓油缸沿軋制方向插入，把三個軋輥撐開，然后施加不同的力，檢測每個軋輥上的受力和位移，通過計算機系統(tǒng)實時記錄受力和位移過程，如圖1所示。

在此設(shè)計方案中，核心部件為水平測力桿及液壓油缸的選型，如圖2所示。根據(jù)張減機性能參數(shù)，按照每個輥額定軋制力為180kN，每個軋輥受力為180kN，根據(jù)力傳感器的額定載荷以及固定架所能承受的載荷范圍，取超過每個輥額定軋制力的2.25倍，來設(shè)計張開每個軋輥需要的最大力，即張開軋輥的最大力大小為405KN。假定圓錐體錐度為α，則垂直于錐面的力為405/cosα，按照α=5°考慮，則405/cosα=407kN；水平分力為405×tgα=35.4kN，則水平方向三個軋輥的總水平分量為35.4×3=106.3kN。因此，需要液壓缸提供的推力大小為106.3KN。

結(jié)合現(xiàn)場實際工況和理論方案，我們設(shè)計出一套可移動式張減機架剛度測試裝置。我們希望能夠利用這套裝置將現(xiàn)場所有張減機架逐一進(jìn)行檢測，并分出相應(yīng)等級，針對不同的鋼級使用，減少鋼管產(chǎn)品外表質(zhì)量缺陷。

柔性連接部件主要包括法蘭盤、球面墊、水平測力桿三部分。

（1）法蘭盤尺寸設(shè)定。法蘭盤作用主要是與液壓缸活塞桿之間進(jìn)行連接，根據(jù)液壓缸活塞桿尺寸，設(shè)定法蘭盤凸臺部分為Ф150mm的圓臺，長為125mm內(nèi)有直徑為Ф90mm的螺紋孔，螺紋長度為100mm。底部為Ф300mm的圓盤，厚度為25mm，底面有Ф132mm的圓形凹槽，用于放置銅質(zhì)球面墊。

（2）球面墊尺寸的設(shè)定。球面墊的球冠投影面直徑為Ф132mm，球面直徑為Ф292mm，球冠頂部到投影面的距離為25mm。

（3）水平測力桿的尺寸設(shè)定。水平測力桿主要是用于放置并固定測力傳感器，并與法蘭盤之間采用螺栓連接。水平測力桿在推進(jìn)張減機機架的過程中，如果受到微小力作用時，會沿著銅質(zhì)球面墊發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，從而消除力對水平推力桿的作用保證測量精度和設(shè)備的使用壽命。

水平測力桿的前端為直徑為Ф130mm，長為350mm的圓柱體，在距前端50mm處，沿截面均勻分布三個安裝力傳感器的孔槽。底端為直徑是Ф300的圓臺，厚度為20mm。