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(dǎo)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(dǎo)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)組裝，具體預(yù)組裝內(nèi)容分為：基礎(chǔ)框架預(yù)組裝，軸向機架預(yù)組裝，徑向機架預(yù)組裝，芯軸滑移預(yù)組裝，環(huán)件支撐輥預(yù)組裝，對中裝置預(yù)組裝，芯軸軸向移動部件預(yù)組裝。

3.2.1.1 基礎(chǔ)框架預(yù)組裝

預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)組裝

預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)組裝

預(yù)組裝內(nèi)容：將4件機架組裝在一起。

預(yù)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(dǎo)向。

預(yù)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(dǎo)向槽是否齊平，垂直度是否達到要求；

3)檢查組裝后四個導(dǎo)向孔的相對位置度偏差。

3.2.1.4 芯軸滑移的預(yù)組裝

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

預(yù)組裝方案：

1)單獨在徑向機架下部、徑向機架上部上進行預(yù)裝；

2)首先將4件導(dǎo)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(dǎo)向桿上；

4)將各種缸安裝到設(shè)備上。

預(yù)組裝目的：

1)檢查導(dǎo)向桿孔的同心度；

2)導(dǎo)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(dǎo)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(yù)組裝

預(yù)組裝內(nèi)容：將環(huán)件支撐輥組裝成整體。

預(yù)組裝方案：按照圖紙進行組裝。

預(yù)組裝目的：

1)檢查導(dǎo)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(yù)組裝

預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)組裝

預(yù)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(yù)裝；

3)芯軸高度調(diào)整裝置的組裝，芯軸升降裝置的組裝。

預(yù)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(yù)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(dǎo)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(yù)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(yù)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(fù)查，地腳螺栓最終預(yù)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(yù)放到位；

2)將8件M100地腳螺栓預(yù)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(yù)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(yù)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(fù)檢；

9)預(yù)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(yù)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(yù)緊固定(即消除貼合面間隙即可)，復(fù)檢尺寸；

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

5)依次安裝導(dǎo)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(yù)緊力進行預(yù)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(yù)緊力預(yù)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(yù)緊力進行預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)緊力預(yù)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(yù)緊(消除貼合面間隙即可)；

5)預(yù)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(yù)緊力進行預(yù)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(fù)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(dǎo)作用。