连铸框架冷却水管设计优化

邱 焱

(常州宝菱重工机械有限公司， 江苏 常州 213019)

连铸框架冷却水管设计优化

邱 焱

(常州宝菱重工机械有限公司， 江苏 常州 213019)

摘要：介绍了对封水槽工序涉及的冷却水管进行的结构优化设计，大幅度降低质量风险、制作周期以及生产成本。

关键词：连铸框架； 冷却水管； 设计优化

1 概 述

某项目连铸框架有89个段，其中涉及封水槽工序的有77个段，每个段有上框架、下框架和驱动框架；主要涉及三种形式需要拼接的冷却水管，其中上框架与驱动框架涉及的水管品种和数量与下框架一样。如图1，2所示。

图1 封水槽工序连铸框架

图2 冷却水管品种

按上框架、下框架、驱动框架分别计算，各类冷却水管的数量分别是：

TYPE1：(36+42+6)×77=6468件；TYPE2：(12+14+0)×77=2002件；TYPE3：(12+14+0)×77=2002件。

2 原冷却水管设计的特点分析

1)各类水管涉及数量庞大，且材料不单一，需要钢管和弯头(且弯头需要改制加工)。

2)拼装焊接难度大，弯头数越多，越难保证产品外形尺寸和焊接质量。

弯头处对接焊缝均要求单面焊接、双面成型，且不允许存在气孔等缺陷(会引起漏水)，对焊工的技能要求很高，且施焊难度也很大；即便小心施工，后续仍难以避免较大数量的外形整形和局部焊缝挖补。

(1)对接焊缝数量统计

TYPE1：6468件×6条/件=38808条

TYPE2：2002件×4条/件=8008条

TYPE3：2002件×2条/件=4004条

合计：38808+8008+4004=50820条(要求单面焊接、双面成型的焊缝)。

(2)关于插入式焊缝

即上述每种冷却水管与轴承座座块及方形主水管连接处均会涉及，不论该三种水管是不是拼接形式。

3)拼装焊接制作周期长，制造成本高。

弯头采购和改制需要时间，各种长度的钢管切割需要时间，拼装点焊和焊接施工需要很长时间；最终在长制作周期的同时产生了较高的制造成本。

3 冷却水管的设计优化探索

1)对照原设计的冷却水管，考虑采用整体弯管方式制作(如图3所示)。

图3 冷却水管设计优化

不改变原设计钢管的牌号和规格(Φ26.9 mm×4 m)，试验性进行与原设计形状的弯曲；结果完全符合要求，不但外形尺寸可以满足，还不存在弯曲面瘪凹的现象。

2)水管功能性质量对照：整体式弯管本身不存在焊缝，因此不存在由于焊接质量不好而引起的质量风险。

3)制作周期和制造成本对照：整体式弯管由于不存在原设计水管需要的焊缝(共计50820条)，省下了大量拼装焊接人工和时间。

(1)缩短周期测算

TYPE1：铆、焊 45 min/件×6468件=291060 min(计4851 h，按8 h制换算成606个人工);

TYPE2：铆、焊 35 min/件×2002件=70070 min(计1168 h，按8 h制换算成146个人工);

TYPE3：铆、焊 15 min/件×2002件=30030 min(计500h，按8 h制换算成63个人工);

合计：606+146+63=815个人工。

(2)成本降低测算

拼接式水管涉及的弯头需要改制，整体式弯管也需要费用；咨询下来评价，基本持平。人工和辅耗按照500元/人工计算，则为815×500=407500元。

4)对该三种冷却水管进行设计优化，并实际实施，封水槽后装配前水压测试，漏水点平均<1点/框架，在装配后整体试压未出现漏水点；而且，按预测制作周期比设计优化前缩短了50天，成本也降低了近40万元；

4 结束语

(1)设计优化后的冷却水管相对于原设计的拼接式水管其质量容易保证，整个制作过程及后续装配过程中的质量风险明显低。

(2)设计优化后，制作周期和制造成本有明显降低。

该冷却水管的优化设计及实施，对该项目来讲无论是质量与交货期保证还是制造成本的控制都有着非常重要的意义。

参考文献：

[1] 成大先.机械设计手册[M].第五版.北京：化学工业出版社，2008.

[2] 田锡唐.焊接结构[M].北京:机械工业出版社，1996.

收稿日期：2017-10-27

作者简介：邱 焱(1979—)，男，工程师。电话：13776834705

中图分类号：TG23； TG244+.3； TH122