消除容器拼縫棱角的卷板機(jī)改造

伍家杰

[摘? ? 要]為消除容器拼縫棱角對(duì)卷板機(jī)進(jìn)行改造。分析對(duì)三輥卷板機(jī)改造設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，隨后介紹鋼板卷制圓筒時(shí)形成棱角的原因及圓筒拼縫的棱角對(duì)下工序的影響，提出有效消除棱角思路。闡述改進(jìn)后四輥傳動(dòng)卷板機(jī)的相關(guān)情況，采用新設(shè)備后能夠有效提升產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。

[關(guān)鍵詞]圓筒卷制;消除棱角;四輥傳動(dòng)卷板校圓機(jī)

[中圖分類號(hào)]TH49 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–00–02

Discussion on the Improvement of Plate Bending Machine?to Eliminate the Edge and Corner of Container Seam

Wu Jia-jie

[Abstract]This paper makes an in-depth study on the transformation of the plate bending machine to eliminate the edges and corners of the container seam. Firstly， it analyzes the relevant contents of the transformation design of the three roll plate bending machine， then introduces the causes of the edges and corners formed when the steel plate is rolled into the cylinder， and the influence of the edges and corners of the cylinder seam on the next process， and puts forward the effective ideas of eliminating the edges and corners， and finally expounds the relevant situation of the improved four roll drive plate bending machine， It is concluded that the new equipment can effectively improve the product quality and production efficiency. It can be seen that the improvement of the bending machine to eliminate the container splicing edges and corners has achieved good results.

[Keywords]cylinder rolling; Eliminate edges and corners; Four roll drive coiling machine

噴水式減溫器是高溫高壓參數(shù)鍋爐中的重要部件，減溫器里面有一個(gè)由不銹鋼鋼板卷成的內(nèi)圓筒。為有效防止高速的蒸汽流體通過內(nèi)圓筒時(shí)遇阻，產(chǎn)生氣流喘動(dòng)，要求該圓筒的焊縫平滑，利于蒸汽可以順暢流動(dòng)。傳統(tǒng)的鋼板圓筒由三輥卷板機(jī)卷制，卷制完后拼縫需經(jīng)過焊接和打磨，但是拼縫表面很難達(dá)到平整圓滑。原因是：圓筒校圓后，接口處會(huì)形成棱角，棱角會(huì)造成下道工序焊接缺陷問題。焊縫表面粗糙，普通打磨勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難達(dá)到勻稱平滑的效果。卷板機(jī)生產(chǎn)廠家計(jì)劃派給的任務(wù)：對(duì)現(xiàn)有三輥卷板機(jī)進(jìn)行四輥卷板機(jī)的改造，以解決卷板的質(zhì)量問題，達(dá)到消除拼縫棱角或減少棱角度的目的。

1 對(duì)三輥卷板機(jī)的改造設(shè)計(jì)

噴水式減溫器內(nèi)圓筒的材料為不銹鋼薄板，板厚3 mm。其主要生產(chǎn)工序是：圓筒卷圓、圓筒縱縫焊接、圓筒對(duì)接組裝、圓筒與圓筒環(huán)縫焊接。

1.1 鋼板卷制圓筒時(shí)形成棱角的原因

（1）圓筒是用平直的鋼板通過卷板機(jī)卷制而成，如果平鋼板卷圓之前兩端不預(yù)先彎曲，會(huì)造成卷圓后的圓筒接口處產(chǎn)生棱角超差。

（2）普通三輥卷板機(jī)的卷板過程中，上下轉(zhuǎn)輥在圓筒卷圓時(shí)并不接觸，并有一定的間距H，因上下輥未接觸，所以普通卷板機(jī)只能作筒體校圓，筒體校圓后在接口處形成的棱角未能消除。

（3）如平鋼板在卷板機(jī)上卷圓前兩端先預(yù)彎，對(duì)不銹鋼薄板來說，由于其邊緣彈性大，預(yù)彎效果不理想，即使預(yù)彎后卷圓也未能徹底清除棱角，同時(shí)增加了預(yù)彎工序，增加了生產(chǎn)時(shí)間，造成產(chǎn)品成本開高。

1.2 圓筒拼縫的棱角對(duì)下道工序的影響

圓筒棱角的存在會(huì)造成圓筒縱縫焊接、圓筒與圓筒對(duì)接環(huán)縫存在錯(cuò)位，這樣便容易使焊接時(shí)在拼縫錯(cuò)位處產(chǎn)生焊接缺陷，如焊縫容易燒穿，焊接不融合等焊接缺陷，并且焊縫成型差，影響流體順暢流動(dòng)。在高溫流體沖擊下還容易引起焊縫開裂。

1.3 消除棱角的思路

（1）由于普通卷板機(jī)卷圓時(shí)是單輥接觸圓筒棱角，因而不能消除圓筒棱角，造成棱角超差。

（2）圓筒棱角只有多次經(jīng)過兩條緊密接觸的轉(zhuǎn)輥，可左右轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過兩輥之間的擠壓，才能減小圓筒的棱角使其不超差，通過改進(jìn)設(shè)備，增加一條下接觸轉(zhuǎn)輥可消除棱角。

（3）下接觸轉(zhuǎn)輥沿導(dǎo)軌通過油缸傳遞動(dòng)力，并做上升或下降運(yùn)動(dòng)。當(dāng)待消除棱角的圓筒放在上下轉(zhuǎn)輥之間時(shí)，提升下接觸轉(zhuǎn)輥與上轉(zhuǎn)輥接觸，形成棱角消除基準(zhǔn)線，圓筒棱角多次經(jīng)過該棱角消除基準(zhǔn)線時(shí)。就會(huì)減少棱角，直至消除圓筒棱角。

2 改進(jìn)后的四輥傳動(dòng)卷板機(jī)

2.1 工作原理

改進(jìn)后的四輥傳動(dòng)卷板機(jī)工作原理見圖1。

由電機(jī)1（型號(hào)為Y132M-6，功率4 kW，轉(zhuǎn)速960 r/min）帶動(dòng)蝸輪桿減速箱2（WD型，傳動(dòng)比i=40∶1），在減速箱的輸出軸端通過聯(lián)軸器3直接帶動(dòng)上轉(zhuǎn)輥4轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)通過上轉(zhuǎn)輥4上的大齒輪5帶動(dòng)與其相齒和的3個(gè)小齒輪6、7、8轉(zhuǎn)動(dòng)，與3個(gè)小齒輪軸相聯(lián)接的3條萬向軸輥（左下輥13、中間下輥14、右下輥15）轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)液壓油缸16（壓力7t，行程200 mm）上行時(shí)，推動(dòng)下輥?zhàn)貙?dǎo)軌17上行，使鋼板壓緊于上轉(zhuǎn)輥與3條下轉(zhuǎn)輥之間，開動(dòng)電機(jī)，上下轉(zhuǎn)輥轉(zhuǎn)動(dòng)就可卷制出圓筒;液壓油缸下行時(shí)，下輥?zhàn)貙?dǎo)軌下滑可拿出圓筒。此外，也可以將縱縫已焊好的其它圓筒（例如，各種風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)口鋼板圓筒）進(jìn)行校圓。通過調(diào)整螺桿18、19的高度使中間下輥沿微調(diào)導(dǎo)軌21上行緊貼上轉(zhuǎn)輥，校圓時(shí)能將圓筒縱縫的棱角徹底消除，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，這也是此設(shè)備的一大優(yōu)點(diǎn)。

2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）萬向軸采用萬向節(jié)，中間為花鍵結(jié)構(gòu)。花鍵軸在套件之間可以自由伸縮，利用萬向軸這種可自由伸縮結(jié)構(gòu)，可使液壓油缸快速一次性上行（進(jìn)給）或下行，大大提高了效率。由于液壓油缸是一次性進(jìn)給，因此只適用于4 mm以下板料的卷圓或校圓。對(duì)于4 mm以上的板料卷圓，只能采用緩慢逐步的進(jìn)給方式（如普通三輥卷扳機(jī)是通過絲桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)上輥的下行進(jìn)給）。

（2）中間下輥軸可上下調(diào)節(jié)改變卷板直徑，左右兩條下輥固定在下輥?zhàn)希螺佔(zhàn)?個(gè)角都經(jīng)過精加工，下輥?zhàn)谝簤河透鬃饔孟驴裳厮臈l導(dǎo)向塊17帶動(dòng)左右兩條下輥上下移動(dòng)。中間下輥可通過微調(diào)18、19沿下輥?zhàn)系膶?dǎo)軌21上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同圓筒直徑的卷圓和校圓。

（3）上輥采用懸臂結(jié)構(gòu)和限位桿相配合，采用懸臂結(jié)構(gòu)可將圓筒快速插入上下輥之間校圓，通過調(diào)整螺桿18、19的高度使中間下輥沿微調(diào)導(dǎo)軌上行緊貼上轉(zhuǎn)輥，校圓時(shí)能將圓筒縱縫出現(xiàn)的棱角徹底清除，如上轉(zhuǎn)輥采用普通卷板機(jī)只有兩條下轉(zhuǎn)輥的結(jié)構(gòu)方式不能將圓筒縱縫棱角徹底消除，同時(shí)普通卷板機(jī)只有兩條下輥的結(jié)構(gòu)方式雖然上輥剛度加強(qiáng)了，但安裝和退出圓筒時(shí)都要拆除上輥側(cè)面支承才能取出卷好的圓筒，花費(fèi)大量的輔助時(shí)間，極大降低了生產(chǎn)效率。為了解決上懸臂輥剛度小的問題，避免液壓油缸長期沖擊使其變形，特在基座上安裝兩條限位桿20。如圖2所示，限制下輥?zhàn)纳仙罡唿c(diǎn)。

限位桿的調(diào)整方法：液壓油缸上行，當(dāng)中間下輥和上懸臂輥剛剛接觸時(shí)，限位塊與下輥?zhàn)砻骈g距離H=板厚+0.6 mm。

（4）傳統(tǒng)的三輥卷板機(jī)在卷圓將要完成時(shí)，首端及尾端會(huì)剩余較大間隙，圓筒容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。但是采用四輥傳遞動(dòng)力，由于有上下兩輥的壓緊，就可以避免打滑。同時(shí)因?yàn)椴捎昧怂妮亗鬟f動(dòng)力，確保了上懸臂輥與下輥的外圓線速度相同。

（5）由于采用鋼輥表面擠壓成型的工藝，對(duì)輥面的硬度提出了要求，輥面需要采用冷硬鑄鐵輥或Q345材料處理后磨制，輥面檢測(cè)硬度要求達(dá)到HRC350以上。

3 采用新設(shè)備后對(duì)生產(chǎn)的影響

3.1 對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

（1）對(duì)產(chǎn)品外觀的影響。原來棱角造成焊接表面不平整的現(xiàn)象基本上消失了，焊接表面平整光滑，外觀合格率可以達(dá)到100%。

（2）產(chǎn)品焊接質(zhì)量也有了顯著提高。原來存在的多種焊接缺陷都因?yàn)槔饨堑南А０凑崭脑煸O(shè)備前一個(gè)月統(tǒng)計(jì)的焊接檢驗(yàn)不合格情況見表1。

按照表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，改造設(shè)備前產(chǎn)品不良率為25%，生產(chǎn)過程中存在大量的返修工作，造成了巨大的成本浪費(fèi)。改造設(shè)備后一個(gè)月統(tǒng)計(jì)的焊接檢驗(yàn)不合格情況如表2所示。

從表2數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)備改進(jìn)后，消除了卷筒棱角問題，焊接質(zhì)量大幅度提升，原來75%的合格率提升到98%，這種數(shù)量級(jí)的提升是由，設(shè)備工藝提升帶來的。

3.2 對(duì)生產(chǎn)效率的影響

按照常規(guī)產(chǎn)品規(guī)格φ400×3 mm不銹鋼內(nèi)圓筒的生產(chǎn)情況，在原有生產(chǎn)工藝設(shè)備條件下，卷圓和焊接工序時(shí)間為50min/個(gè)，按照合格率75%計(jì)算，每返工一件產(chǎn)品的工時(shí)為30min/個(gè)，每100件產(chǎn)品工時(shí)：（100×50+25×30）/60=95.8h。

改造后，同樣規(guī)格的產(chǎn)品因?yàn)橄死饨菃栴}，卷圓和焊接工序的時(shí)間降低到45min/個(gè)，返修每個(gè)產(chǎn)品的工時(shí)保持30min/個(gè)不變，按照合格率98%計(jì)算100件產(chǎn)品工時(shí)：（100×45+2×30）/60=76h。

按照以上統(tǒng)計(jì)和計(jì)算的結(jié)果，生產(chǎn)效率η在改造設(shè)備工藝后獲得提升：η=（95.8-76）/95.8×100%=20.7%。

通過以上計(jì)算，生產(chǎn)過程中工時(shí)的節(jié)省，可以得出結(jié)論：該項(xiàng)設(shè)備工藝的改進(jìn)，不但提升了產(chǎn)品質(zhì)量，還最終極大地降低了生產(chǎn)成本，使該工序的生產(chǎn)效率獲得了20%的提升。

4 小結(jié)

傳統(tǒng)卷板機(jī)只能用作校圓，在傳統(tǒng)卷板機(jī)加一條下接觸轉(zhuǎn)動(dòng)輥可形成棱角消除線，卷制筒體時(shí)多次轉(zhuǎn)動(dòng)筒體經(jīng)過消除線，可有效消除棱角或棱角度。改進(jìn)后的回輥傳動(dòng)卷板校圓機(jī)采用四輥傳遞動(dòng)力，可避免板料卷圓成形結(jié)束，首端及尾端將近銜接時(shí)容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。同時(shí)據(jù)發(fā)電廠客戶的反饋，大大減少了噴水減溫器內(nèi)筒在高溫蒸汽沖擊下焊縫開裂的事故。這提高了我廠的卷板機(jī)質(zhì)量和聲譽(yù)，進(jìn)而使我廠贏得了更多的生產(chǎn)訂單。

參考文獻(xiàn)

[1] 于海洋，韓曉敏.鋼板卷制卷筒壁厚的選擇計(jì)算[J].設(shè)備管理與維修，2019（5）：144-146.