徐寶英 宋 磊

（中國(guó)二冶集團(tuán)機(jī)裝公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

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(wàn)噸，生產(chǎn)鋼管直徑范圍從φ38mm～φ168mm，最大壁厚為20mm。錐形穿孔機(jī)通過(guò)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。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(wú)縫φ159 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?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，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(guò)程中有基礎(chǔ)阻礙，安裝難度較大。采用了無(wú)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≤0.02/1000 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(guò)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(wú)錨點(diǎn)變換設(shè)備角度方法安裝

換輥裝置吊裝過(guò)程中有基礎(chǔ)阻礙，安裝難度較大。采用了無(wú)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(guò)采用了無(wú)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(wàn)噸，鋼管直徑范圍從φ38mm～φ168mm，最大壁厚為20mm。Φ159mm 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(wú)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(guò)氮?dú)鈱⒖寡趸勰┐等朊埽缓髮⒚苓\(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(jiàn)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)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×3624mm×7244mm。最大吊裝件機(jī)架重100850kg。分解安裝過(guò)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

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——下壓上裝置安裝——換輥裝置安裝——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，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×950mm，穿孔機(jī)中心標(biāo)板示意（見(jiàn)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(mén) 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≤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)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：

①兩機(jī)架與兩底板間裝配，通過(guò)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)。

②分別將穿孔機(jī)左右機(jī)架運(yùn)至廠房西門(mén)1 線BC 跨環(huán)形路西側(cè)平臺(tái)上。

③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)檢查各處，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后繼續(xù)起鉤。使穿孔機(jī)機(jī)架離開(kāi)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(wú)污物，準(zhǔn)備吊裝至底座上。

④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(wú)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)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：

①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)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(jiàn)圖3）。

圖3 一拖四液壓千斤頂同步對(duì)中平移示意圖

②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(kāi)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)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(lái)。將驅(qū)動(dòng)油缸件和棘輪連接件連接起來(lái)，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(jiàn)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(kāi)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(kāi)始研制錐形穿孔機(jī)。1992 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(wàn)元

工程投入金額=人工費(fèi)+機(jī)械費(fèi)+材料費(fèi)

=9 萬(wàn)元+9.6 萬(wàn)元+0.5 萬(wàn)元=19.1 萬(wàn)元

工程管理費(fèi)=營(yíng)業(yè)收入×13%=8.97 萬(wàn)元

稅費(fèi)=營(yíng)業(yè)收入×3.34%=2.3 萬(wàn)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(wàn)元-19.1 萬(wàn)元-8.97 萬(wàn)元-2.3 萬(wàn)元=38.63 萬(wàn)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(guò)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)效益。

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(guò)預(yù)留裝配尺寸、無(wú)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)械設(shè)備安裝，應(yīng)用該施工工藝施工，操作簡(jiǎn)單，能夠達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效的效果，極大地縮短了安裝工期。不但降低了施工成本，同時(shí)設(shè)備提前投產(chǎn)為生產(chǎn)單位創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。為今后國(guó)內(nèi)大型設(shè)備安裝提供了簡(jiǎn)單易行的新技術(shù)安裝方法。具有較好的推廣應(yīng)用前景。

11 本項(xiàng)目存在的問(wèn)題及待改進(jìn)的方面

設(shè)備找平時(shí)，采用框式水平儀找平。但框式水平儀與設(shè)備的接觸面積較小，找平的精度不是很高。建議以后采用一個(gè)平尺配合框式水平儀進(jìn)行設(shè)備的找平，這樣設(shè)備的安裝水平度會(huì)相應(yīng)提高。

［1］WX 系列中空液壓扳手操作與維護(hù)手冊(cè)[S].

［2］GB50386-2006 軋機(jī)機(jī)械設(shè)備工程安裝驗(yàn)收規(guī)范[S].