现代大型无缝钢管生产线关键设备安装工艺技术
[摘 要]本文对现代大型无缝钢管生产线关键设备的结构、安装技术进行了介绍，可供同类工程参考借鉴。
[关键词]穿孔机、连轧管机、定径机、安装
中图分类号：TP322+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0044-02
1、项目概况
无缝管生产线的主要设备有穿孔机、连轧管机、定径机。其核心设备是连轧管机。安徽天大引进的连轧管机是目前世界上最先进的PQF连轧管机。另外，轧制线上的关键设备都安装在+6m的封闭高架平台上，高架平台形成后，所有设备安装都要依靠厂房现有行车来吊装完成，无法使用大型吊机直接吊装就位，其安装工艺没有可以直接借鉴的经验。因此，为了我们对现代大型无缝钢管生产线关键设备安装工艺技术进行研究，并在安徽天大无缝钢管技术改造项目中得以成功地应用，解决了穿孔机主机架、定径机主机架及主减速机设备安装就位的技术难题，保证了施工安全和质量，缩短了施工周期，降低了成本，提高了劳动效率，
2、主要技术特征（特点）
1）穿孔机吊装难度大
穿孔机机架共两片，分别重量为76吨和72吨，外型尺寸：4800*523*5263mm.厂房内有起重量为30t和50t行车各一台，+6m高架平台形成后，穿孔机主机架无法使用大型吊机吊装就位；同时，穿孔机2片机架为不规则结构，机架上没有吊点，起吊后要用4个倒链调整机架水平，两片机架就位在平行于轧制线的两个轨座上，两片机架由8颗M160液压螺栓连接，而且这8颗螺栓不能在机架对接后再对穿，需要预先穿进一片机架上，然后在采用平行滑动另一片机架，但是机架轨座上有8颗M100共用“T”型螺栓，两片机架不能落在机架轨座上对接，需要采用临时措施把两片机架悬空对接，然后整体下降。
2）PQF六机架限动芯棒连轧管机安装精度极高
安徽天大公司引进的是世界上最先进的侧向换辊式6机架三辊连轧管机，PQF大框架平台上安装的设备有3个上传动电机、减速机，6个主轴托架，2个H2液压站，承重约400T，均为动荷载，大框架安装在2根5673mm立柱、2根6378mm立柱的2根12670mm主梁上，用4根6740mm横梁连成一整体。PQF大框架平台的安装属于6m以上的高空作业，不仅要保证6个独立立柱的中心位置、柱顶表面的纵横水平度，而且还应确保6个柱顶表面的整体平面度，因此安装精度极高。
3）定径机就位困难
钢管的定径过程是通过一定量的空心减径，将钢管轧制到要求外径尺寸精度和椭圆度的成品管，定径机包括C型主机架和主减速机，C型主机架单重105吨、主减速机单重95吨，基础也坐落在+6米高架平台上，现场只有50t和30t行车各一台，无法通过双机抬吊完成。同时，平台边距离设备中心约20m，大型吊车也不能直接吊装设备就位；同时，滑移到设备基础位置后，需要垂直降落到基础上，滑移轨道和设备基础之间高差约1100mm，定径机垂直下降难度大。
3、项目关键技术操作要领
1）大型穿孔机机架单片吊装，高空对接，整体下降就位安装技术
通过设计组装工装和吊具，利用厂房内现有的两台30T和50T行车，采用单片吊装空间组装、液压整体下落就位的施工工艺，进行该机架的安装，即通过自主设计、发明双机不等重抬吊的吊具，合理设置不等重吊点位置，利用力矩平衡原理，把穿孔机的重量通过设计的偏心吊具合理分配到两台厂房内现有的起重能力不同（30T和50T）的行车上，以满足吊装的要求；设计在底座上搭设一个组装平台，为保护底座安装面，平台不得与底座接触，平台高度高于地脚螺栓顶面从而除去地脚螺栓对机架对接的影响，然后在平台上对接成整体后，再通过液压顶升装置使得机架整体下降就位到设备基础上。
本技术通过采用自主研发的双机不等重抬吊吊具，合理设置不等重吊点位置，满足现有行车的起吊能力，节约机械费用，保证了施工安全；通过机架悬空对接整体下降就位技术，保证了锥形穿孔机安装精度满足设计要求，提高了安装质量。
2、PQF六机架限动芯棒连轧管机安装技术
PQF连轧管机是整个无缝管生产线的核心设备，安徽天大引进的是目前世界最先进的SMSINNSE公司设计制造的侧向换辊式6机架三辊连轧管机（简称PQF连轧管机），连轧管机主要分为两部分：主机部分、传动部分；连轧管机的6个主机架由9片六边形板组装到尺寸为10320*2370*1095mm的大底座上形成，连轧机主传动上中下三个方向呈120度分布，上传动坐落在主机架上方的大框架平台上，因此，主机架大底座的安装和上传动大框架的安装是整个连轧管机安装基准，为此，制定了科学合理的安装工艺流程，使得各工序之间衔接合理，严格控制每道工序的安装精度，保证整体精度和安装质量。具体如下：
（1）PQF大底座找正工艺研究
PQF连轧管机大底板尺寸为10320*2370*1095mm，为箱型结构，横跨冲渣沟两侧各分布28颗M64“T”型螺栓，下传动侧由三个托架做支撑，整个PQF连轧管机主体部分都坐落在大底座上，所以对大底座的安装精度要求非常高，轧制线允许偏差±0.05mm。考虑到基础沉降，底座表面标高除3个支座支撑位置允许误差在+0.25mm外，其余各点标高允许误差为+0.2mm。大底座和基础之间的“T”型螺栓紧固轴力为1008～1170kN，由于下传动侧大底座由三个托架支撑，所以在大底座粗找后，先紧固大底座与托架之间的连接螺栓，然后在紧固所有基础与设备之间的地脚螺栓。
（2）六边形板和液压小仓安装就位控制
PQF连轧管机机架由9片六边形组成，每片六边形板都有2个定位键，机架安装顺序为：安装机架顶头装置→预先把下部3个液压仓放入铁皮沟→安装1#、2#六边形板及板间支撑→安装1#芯棒支撑导轨→安装3#、4#、5#六边形板及半间支撑→安装2#芯棒支撑导轨→安装6#、7#、8#六边形板及板间支撑→安装3#芯棒支撑导轨→安装8片六边形板间4颗长螺栓→紧固所有板与底座之间的连接螺栓→紧固4颗长螺栓→底座二次灌浆→安装底部液压仓→安装顶部液压仓→安装侧下部液压仓→安装侧上部液压仓→安装机架锁紧装置。 （3）PQF连轧管机大框架平台安装精度保证工艺研究
经过对图纸的仔细分析研究，决定采用如下的施工方法：首先在每个立柱上表面标记十字中心线，立柱吊装就位后，调整立柱的中心线和标高，由于立柱高度在+6000mm左右，所以控制立柱上表面标高需要准备一把5m铝尺和500mm平尺或精密水准仪，立柱找正误差范围：标高：±0.2mm、中心线：±0.2mm、对角线：±0.2mm、水平度：0.05mm/m、上表面整体平面度0.10mm。
安装放置上传动减速机的12670mm长两根主梁，每个立柱和主梁之间各有一个Φ100mm定位销，安装好后微调2根主梁标高和中心线，调好后紧固两根主梁与立柱连接螺栓，紧固时呈对角分次紧固，以防局部变形。
安装第一根和第三根横梁，一端与主梁之间连接紧固好，查看另一端接触面平行度情况，根据实际间隙加斜垫板后再紧固另一端，要求每个设备接触面间隙不超过0.05mm，最后对整个大框架做最终调整，用液压扳手紧固所有连接螺栓。上传动减速机和电机的找平、找正便已调整好的大框架主梁上表面为基准面。
根据PQF六机架限动芯棒连轧管机的结构特点和安装要求，科学、合理地制定了安装流程和工艺，严格控制每道工序的安装精度，确保了其安装精度和安装质量。
3）C形定径机就位安装技术
根据定径机的结构形式，并为保护设备底面不被划伤和磨损，首先，设计、发明了大型设备滑移安装可用拆卸台车，该台车是可拆卸的，既满足C型主机架、主减速机安装要求，又可使设备滑移到基础位置后，能快速拆卸台车后取出就位，而且拆卸后的台车便于搬运，再二次组装，反复使用，节约了第二台台车的制作成本，降低了施工成本，节约了施工时间；然后，根据大型吊机的起吊位置和C型机架的安装位置，以高架平台边缘作为起点（大型吊机可将C型机架吊装到高架平台上的区域），沿高架平台框架梁平行铺设2条“L”形滑移轨道，轨道延伸到定径机基础上方，为了减小滑移阻力，经研究决定：轨道可沿基础方向1/1000放坡，然后把可拆卸台车拼装到平台边缘位置，利用500T大型吊机将C型主机架吊上高架平台，放置在台车上，利用卷扬机和滑轮组做横向和纵向两个方向牵引，使C型定径机在滑移台车上的横向、纵向移动，把C型机架滑移到设备基础位置上；最后，因为滑移轨道和设备基础之间高差约1100mm，要垂直降落到基础上，必须拆卸台车，把C型机架通过安全稳定的液压顶升装置进行垂直下降并就位，然后再将台车投入主减速机安装中，如此反复一次即可。
通过采用本技术，在行车起重能力不满足吊装要求时，实现了C型定径机横向、纵向移动和液压动力设备实现顶升、下降安装就位的目的，保证了施工安全、施工进度和安装质量。
4、结束语
总之，该成果在安徽天大无缝钢管技术改造工程中获得成功应用，解决了大型穿孔机、C型定径机、六机架限动芯棒连轧机组安装难题，得到了业主的一致肯定，效果显著，取得了上百万元直接经济效益。同时，缩短了施工工期，该工程提前了8天时间投入生产，本轧线若按年产50万吨，8天即可生产10000多吨钢管，间接效益达上千万元。
无缝钢管是国民经济建设的重要原材料之一，是一种经济型钢材品种，被广泛应用于石油、电力、化工、煤炭、机械、军工、航空航天等行业，随着各行业的快速增长，带动了无缝钢管行业的快速发展，无缝钢管品种向高技术含量方向发展，促使我国无缝钢管整体装备水平快速提升，大量先进生产线的建设中将采用新工艺、新装备，因此，本工艺技术的成功研发和实施对于促进我国高质量无缝钢管的生产具有重大的现实意义，将为今后此类设备的安装施工提供强有力的技术支撑。