消除容器拼缝棱角的卷板机改造

伍家杰

[摘    要]为消除容器拼缝棱角对卷板机进行改造。分析对三辊卷板机改造设计的相关内容，随后介绍钢板卷制圆筒时形成棱角的原因及圆筒拼缝的棱角对下工序的影响，提出有效消除棱角思路。阐述改进后四辊传动卷板机的相关情况，采用新设备后能够有效提升产品质量以及生产效率。

[关键词]圆筒卷制;消除棱角;四辊传动卷板校圆机

[中图分类号]TH49 [文献标志码]A [文章编号]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

喷水式减温器是高温高压参数锅炉中的重要部件，减温器里面有一个由不锈钢钢板卷成的内圆筒。为有效防止高速的蒸汽流体通过内圆筒时遇阻，产生气流喘动，要求该圆筒的焊缝平滑，利于蒸汽可以顺畅流动。传统的钢板圆筒由三辊卷板機卷制，卷制完后拼缝需经过焊接和打磨，但是拼缝表面很难达到平整圆滑。原因是：圆筒校圆后，接口处会形成棱角，棱角会造成下道工序焊接缺陷问题。焊缝表面粗糙，普通打磨劳动强度大，很难达到匀称平滑的效果。卷板机生产厂家计划派给的任务：对现有三辊卷板机进行四辊卷板机的改造，以解决卷板的质量问题，达到消除拼缝棱角或减少棱角度的目的。

1 对三辊卷板机的改造设计

喷水式减温器内圆筒的材料为不锈钢薄板，板厚3 mm。其主要生产工序是：圆筒卷圆、圆筒纵缝焊接、圆筒对接组装、圆筒与圆筒环缝焊接。

1.1 钢板卷制圆筒时形成棱角的原因

（1）圆筒是用平直的钢板通过卷板机卷制而成，如果平钢板卷圆之前两端不预先弯曲，会造成卷圆后的圆筒接口处产生棱角超差。

（2）普通三辊卷板机的卷板过程中，上下转辊在圆筒卷圆时并不接触，并有一定的间距H，因上下辊未接触，所以普通卷板机只能作筒体校圆，筒体校圆后在接口处形成的棱角未能消除。

（3）如平钢板在卷板机上卷圆前两端先预弯，对不锈钢薄板来说，由于其边缘弹性大，预弯效果不理想，即使预弯后卷圆也未能彻底清除棱角，同时增加了预弯工序，增加了生产时间，造成产品成本开高。

1.2 圆筒拼缝的棱角对下道工序的影响

圆筒棱角的存在会造成圆筒纵缝焊接、圆筒与圆筒对接环缝存在错位，这样便容易使焊接时在拼缝错位处产生焊接缺陷，如焊缝容易烧穿，焊接不融合等焊接缺陷，并且焊缝成型差，影响流体顺畅流动。在高温流体冲击下还容易引起焊缝开裂。

1.3 消除棱角的思路

（1）由于普通卷板机卷圆时是单辊接触圆筒棱角，因而不能消除圆筒棱角，造成棱角超差。

（2）圆筒棱角只有多次经过两条紧密接触的转辊，可左右转动，经过两辊之间的挤压，才能减小圆筒的棱角使其不超差，通过改进设备，增加一条下接触转辊可消除棱角。

（3）下接触转辊沿导轨通过油缸传递动力，并做上升或下降运动。当待消除棱角的圆筒放在上下转辊之间时，提升下接触转辊与上转辊接触，形成棱角消除基准线，圆筒棱角多次经过该棱角消除基准线时。就会减少棱角，直至消除圆筒棱角。

2 改进后的四辊传动卷板机

2.1 工作原理

改进后的四辊传动卷板机工作原理见图1。

由电机1（型号为Y132M-6，功率4 kW，转速960 r/min）带动蜗轮杆减速箱2（WD型，传动比i=40∶1），在减速箱的输出轴端通过联轴器3直接带动上转辊4转动。同时通过上转辊4上的大齿轮5带动与其相齿和的3个小齿轮6、7、8转动，与3个小齿轮轴相联接的3条万向轴辊（左下辊13、中间下辊14、右下辊15）转动。当液压油缸16（压力7t，行程200 mm）上行时，推动下辊座沿导轨17上行，使钢板压紧于上转辊与3条下转辊之间，开动电机，上下转辊转动就可卷制出圆筒;液压油缸下行时，下辊座沿导轨下滑可拿出圆筒。此外，也可以将纵缝已焊好的其它圆筒（例如，各种风箱的进风口钢板圆筒）进行校圆。通过调整螺杆18、19的高度使中间下辊沿微调导轨21上行紧贴上转辊，校圆时能将圆筒纵缝的棱角彻底消除，实现一机多用，这也是此设备的一大优点。

2.2 设备结构特点

（1）万向轴采用万向节，中间为花键结构。花键轴在套件之间可以自由伸缩，利用万向轴这种可自由伸缩结构，可使液压油缸快速一次性上行（进给）或下行，大大提高了效率。由于液压油缸是一次性进给，因此只适用于4 mm以下板料的卷圆或校圆。对于4 mm以上的板料卷圆，只能采用缓慢逐步的進给方式（如普通三辊卷扳机是通过丝杆传动实现上辊的下行进给）。

（2）中间下辊轴可上下调节改变卷板直径，左右两条下辊固定在下辊座上，下辊座的4个角都经过精加工，下辊座在液压油缸作用下可沿四条导向块17带动左右两条下辊上下移动。中间下辊可通过微调18、19沿下辊座上的导轨21上下移动，以适应不同圆筒直径的卷圆和校圆。

（3）上辊采用悬臂结构和限位杆相配合，采用悬臂结构可将圆筒快速插入上下辊之间校圆，通过调整螺杆18、19的高度使中间下辊沿微调导轨上行紧贴上转辊，校圆时能将圆筒纵缝出现的棱角彻底清除，如上转辊采用普通卷板机只有两条下转辊的结构方式不能将圆筒纵缝棱角彻底消除，同时普通卷板机只有两条下辊的结构方式虽然上辊刚度加强了，但安装和退出圆筒时都要拆除上辊侧面支承才能取出卷好的圆筒，花费大量的辅助时间，极大降低了生产效率。为了解决上悬臂辊刚度小的问题，避免液压油缸长期冲击使其变形，特在基座上安装两条限位杆20。如图2所示，限制下辊座的上升最高点。

限位杆的调整方法：液压油缸上行，当中间下辊和上悬臂辊刚刚接触时，限位块与下辊座表面间距离H=板厚+0.6 mm。

（4）传统的三辊卷板机在卷圆将要完成时，首端及尾端会剩余较大间隙，圆筒容易出现打滑现象。但是采用四辊传递动力，由于有上下两辊的压紧，就可以避免打滑。同时因为采用了四辊传递动力，确保了上悬臂辊与下辊的外圆线速度相同。

（5）由于采用钢辊表面挤压成型的工艺，对辊面的硬度提出了要求，辊面需要采用冷硬铸铁辊或Q345材料处理后磨制，辊面检测硬度要求达到HRC350以上。

3 采用新设备后对生产的影响

3.1 对产品质量的影响

（1）对产品外观的影响。原来棱角造成焊接表面不平整的现象基本上消失了，焊接表面平整光滑，外观合格率可以达到100%。

（2）产品焊接质量也有了显著提高。原来存在的多种焊接缺陷都因为棱角的消除而消失。按照改造设备前一个月统计的焊接检验不合格情况见表1。

按照表1统计数据可以看出，改造设备前产品不良率为25%，生产过程中存在大量的返修工作，造成了巨大的成本浪费。改造设备后一个月统计的焊接检验不合格情况如表2所示。

从表2数据可以看出，设备改进后，消除了卷筒棱角问题，焊接质量大幅度提升，原来75%的合格率提升到98%，这种数量级的提升是由，设备工艺提升带来的。

3.2 对生产效率的影响

按照常规产品规格φ400×3 mm不锈钢内圆筒的生产情况，在原有生产工艺设备条件下，卷圆和焊接工序时间为50min/个，按照合格率75%计算，每返工一件产品的工时为30min/个，每100件产品工时：（100×50+25×30）/60=95.8h。

改造后，同样规格的产品因为消除了棱角问题，卷圆和焊接工序的时间降低到45min/个，返修每个产品的工时保持30min/个不变，按照合格率98%计算100件产品工时：（100×45+2×30）/60=76h。

按照以上统计和计算的结果，生产效率η在改造设备工艺后获得提升：η=（95.8-76）/95.8×100%=20.7%。

通过以上计算，生产过程中工时的节省，可以得出结论：该项设备工艺的改进，不但提升了产品质量，还最终极大地降低了生产成本，使该工序的生产效率获得了20%的提升。

4 小结

传统卷板机只能用作校圆，在传统卷板机加一条下接触转动辊可形成棱角消除线，卷制筒体时多次转动筒体经过消除线，可有效消除棱角或棱角度。改进后的回辊传动卷板校圆机采用四辊传递动力，可避免板料卷圆成形结束，首端及尾端将近衔接时容易出现打滑现象。同时据发电厂客户的反馈，大大减少了喷水减温器内筒在高温蒸汽冲击下焊缝开裂的事故。这提高了我厂的卷板机质量和声誉，进而使我厂赢得了更多的生产订单。

参考文献

[1] 于海洋，韩晓敏.钢板卷制卷筒壁厚的选择计算[J].设备管理与维修，2019（5）：144-146.