張減機架剛度測試裝置的研發

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

張減機架剛度測試裝置的研發

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

張力減徑機作為無縫熱軋鋼管生產的最后一道塑性成形工序，對無縫鋼管產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品大綱中成品管外徑上限到139.7mm（5.5in），引進的2個主孔型為119和152.5孔型。為滿足市場需求，陸續開發成功了169，195和200孔型，使管子最大外徑達到200mm；寶鋼鋼管原產品品種設計的重點是Cr含量在2.25%以下，特點是生產節奏快，產量高，產品立足于碳鋼，各機組孔型設計及設備性能也考慮的是碳鋼的變形特點。為滿足市場對高端產品的需求，提升寶鋼鋼管的技術水平和競爭力，寶鋼鋼管逐年提高高鉻鋼產品比例，逐步摸索高鉻鋼產品生產技術，不管是規格還是鋼級都大大超出了原機組的設計能力，生產的負荷也隨著加大；熱工具規格尺寸指標沒有大的變化，但性能狀態及負荷發生了巨大的變化，因此我們很有必要掌握真實的機架情況，否則就很難保證產品的質量和設備的安全。

熱軋無縫鋼管生產中經常出現的外表質量缺陷一般認為是由張減機架造成。隨著用戶對鋼管產品質量的要求越來越嚴，青線、輥印等外表質量缺陷日益成為鋼管產品質量的重大隱患，系統分析鋼管外表質量缺陷的形態及其產生機制,對指導生產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生竄動現象，軋輥的竄動與機架殼體剛度和裝配質量有關。解決外表問題應重點從張減機架殼體質量、機架的裝配質量、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量影響很大，剛性較差的機架軋制過程中很容易產生彈性變形，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。

根據研究內容，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，通過計算機系統實時記錄受力和位移過程，如圖1所示。

在此設計方案中，核心部件為水平測力桿及液壓油缸的選型，如圖2所示。根據張減機性能參數，按照每個輥額定軋制力為180kN，每個軋輥受力為180kN，根據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。

結合現場實際工況和理論方案，我們設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場所有張減機架逐一進行檢測，并分出相應等級，針對不同的鋼級使用，減少鋼管產品外表質量缺陷。

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）法蘭盤尺寸設定。法蘭盤作用主要是與液壓缸活塞桿之間進行連接，根據液壓缸活塞桿尺寸，設定法蘭盤凸臺部分為Ф150mm的圓臺，長為125mm內有直徑為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，用于放置銅質球面墊。

（2）球面墊尺寸的設定。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。水平測力桿在推進張減機機架的過程中，如果受到微小力作用時，會沿著銅質球面墊發生相應的轉動，從而消除力對水平推力桿的作用保證測量精度和設備的使用壽命。

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。