萊鋼再制造項目研究與實踐

高 峰

（萊蕪鋼鐵集團有限公司設備檢修中心，山東萊蕪 271100）

0 前言

再制造是指將機電產品運用高科技進行專業化修復或升級改造，使其恢復到像新品一樣或優于新品的批量化制造過程。其重要特征是再制造產品的質量和性能不低于新品，與新品相比，節約成本50%，節能60%，節材70%，對環境的不良影響與制造新品相比顯著降低。我國的再制造是在維修工程、表面工程基礎上發展起來的，主要基于復合表面工程技術、納米表面工程技術和自動化表面工程技術。這些先進的表面工程技術是國外再制造時尚未采用的，為發展我國現代化生產性服務業增加了新的內容。

目前，冶金設備檢修只是簡單的以更換備件、實現設備運行為目標。這樣的檢修因為沒有分析設備故障的原因、沒有針對故障原因進行備件升級、未制定相關的設備運行保養維護制度，因此設備故障會重復發生，造成檢修惡性循環直至設備完全損壞。

1 生產線故障原因分析

萊鋼設備檢修中心主要負責10余個生產單位主體設備的檢修工作。成立的第一年，共進行十萬余次檢修，發生檢修費用13 000余萬元。

自2012年7月份統計開始至2012年11月份，共統計故障停機次數555次，因機械故障停機423次，因電氣故障停機132次。在各生產線發生故障后，各單位按要求組織開展設備檢修，檢修只停留在設備故障消除和備件更換。在檢修過程中發現，同一設備同一備件重復檢修率在70%以上，其中50%以上是由于設備備件原因導致。

針對萊鋼設備檢修特點和開展再制造項目的優勢，檢修中心不斷探索將再制造技術應用于檢修過程中，不斷提升設備檢修效率，延長設備使用壽命。

2 導衛件、軋輥堆焊再制造

2.1 項目背景

軋機導衛裝置是安裝在軋鋼機械的入口和出口處，輔助軋件按既定方向和狀態準確穩定進入和導出的軋鋼專用設備。導衛裝置對軋鋼生產線的正常運轉非常重要，能防止纏輥、堵鋼、飛鋼、倒鋼等事故發生，保證軋制順利進行，是提高鋼材質量、增加產量、提高成材率、節約能源的保障。特別是對于長材（如線材、棒材、型材）來說，導衛裝置對于保證產品的公差和屈服強度起到了主要作用。

萊鋼集團下屬各軋鋼廠共有17條軋材生產線，其中板材有4條生產線，分別是窄帶鋼、中寬帶、寬厚板、冷軋薄板；棒材有4條生產線，分別是中小型、一軋、二軋、小型；750粗軋機改造的大圓鋼生產線1條，水壓機—大鍛件生產線1條，專業生產螺紋鋼筋、圓鋼、鍛件及錨桿鋼等產品；特鋼生產線3條，分別是大型、中型、小型；特大圓鋼生產線1條；H形鋼有大型、中型、小型3條生產線。17條生產線具備年產1400萬t鋼材的產能，按實際軋制1000萬t鋼計算，年消耗導衛件3000多噸，導衛的失效形式主要有表面磨損、R角磨損，以及安裝、連接部位變形。

2.2 再制造過程

2.2.1 導衛失效原因分析

以大H形鋼串列軋鋼導衛為例（圖1）。失效位置主要在圖示1安裝孔，主要表現為安裝孔潤滑不良、變形超差，造成導衛安裝精度降低。圖示2位置磨損過度，造成導衛與軋輥間距增大，生產過程中易出現跑鋼等生產事故。

圖1 大H形鋼串列軋鋼導衛安裝示意

圖示1位置安裝孔潤滑主要依靠裝配前涂抹黃油。鋼材軋制過程中，安裝孔受紅鋼輻射熱長時間烘烤，黃油變質失效，造成安裝孔與安裝銷軸硬接觸而產生機械磨損，導致安裝孔失效。

圖示2位置按照設備理論安裝標準，需要與軋輥保持5 mm左右間隙，實際生產過程中，因設備結構變形導致裝配精度下降、鋼材軋制過程中導衛件振動等原因制約，5 mm間隙無法保證，導致導衛與軋輥硬接觸而發生磨損，當導衛磨損量達到15 mm左右時，導衛就因不能滿足鋼材軋制需要而報廢。

2.2.2 導衛失效后的處理措施

導衛安裝孔失效時，各單位基本不采取修復措施，只對表面磨損部分進行簡單處理。一般采用的方法為補焊，即：將磨損部位切割打磨后，視磨損量補焊一定長度的鋼板。這種處理方法一方面不能保持或提高導衛件的安裝精度，另一方面在對磨損部位進行切割時，浪費了部件材料，提高了設備修復成本。同時，補焊鋼板為一般材料鋼板，不具備提升修復件本身質量從而延長使用壽命的性能。

依據再制造“兩型產品、五六七”的工作特征（再制造產品的質量和性能達到或超過原型新品，成本不超過原型新品的50%，節能60%、節材70%，對環境的不良影響顯著降低，有力促進了資源節約型、環境友好型社會的建設），提出以下4種導衛修復再制造措施。

（1）耐磨材料表面堆焊。導衛件的表面磨損主要是因為與軋輥接觸摩擦造成。如果整體提高導衛件耐磨性，在提高使用壽命的同時，也大幅增加了備件成本。采用在主要磨損表面堆焊厚10 mm的耐磨層，低于軋輥表面硬度，使用過程中不會對軋輥表面產生劃傷而降低軋輥使用壽命。此種表面堆焊方法已經實施，經過后期硬度測試，完全達到目標要求。本方法不僅可以在廢舊導衛件實施，在新件制作時，同樣可以在磨損部分提前堆焊耐磨層，在本質上提高導衛件的使用壽命。

（2）安裝成品耐磨件。按照粉末成形的產品制造原理，以石墨基等自潤滑材料作為耐磨基質，通過其他材料配比后壓制成成品的耐磨件，與廢舊導衛件通過焊接、螺栓連接等方式連接，達到修復再制造的目的。因為石墨基的自潤滑特性，修復的導衛件表面摩擦系數降低，在降低導衛本身磨損量、提高導衛使用壽命的同時，可以大幅降低對軋輥的磨損，提高軋輥的使用壽命。本方法已具備成熟的生產工藝。

（3）導衛表面貼膜法。在導衛修復時，可使用該種太空紡織布，采用膠接方法與導衛連接，作為導衛表面的耐磨層與軋輥接觸。鋼材軋制過程中，軋輥表面在冷卻水作用下，溫度較低，不會對紡織布產生熱損傷。導衛下線后，在生產現場即可實現紡織布的更換，方便快捷。

（4）對安裝孔鑲嵌自潤滑銅套。導衛安裝孔經過擴徑后，鑲嵌含石墨基的銅套，提高潤滑性能，降低因磨損導致的安裝孔損壞。

2.3 實施效果

（1）恢復并提高了導衛件的性能，延長了導衛的使用壽命，降低了生產成本。

（2）進行導衛件的修復再制造研究，設備檢修中心可以逐步介入到設備再制造領域。通過多種設備再制造研究的積累，獲得地方相關部門的認可，獲得國家政策和資金支持，在提高中心核心競爭力的同時，為中心創造可觀的效益。

（3）設備檢修中心在2013年可實現輥道修復產值600萬元以上，有效降低萊鋼輥道修復的外委費用。目前正在開拓行車、冶金車輛車輪修復等大量潛在的堆焊市場，經濟效益前景廣闊。

3 電機修復再制造

3.1 項目背景

2012年萊鋼主業外委電機修理費用約600萬元，且存在維修質量不高的現象。部分進口電機需返廠維修，國內生產的高壓電機也需委托有維修資質的電機維修廠家進行維修，這種電機維修方式導致維修費用較高，同時造成電機維修時間過長，經常出現影響主業生產線正常運行的情況。

設備檢修中心成立了電機修復再制造基地，基地內具有豐富的人力資源和先進的設備資源，有較強的電機修復再制造能力。

3.2 再制造過程

（1）對損壞電機進行編號登記，通過故障表現初步判斷故障原因。

（2）對損壞電機進行拆檢，對故障原因進行詳細分析，制定再制造方案。

（3）對電機損壞部位進行升級改造，提高電機的使用性能。

3.3 項目效益分析

設備檢修中心從2013年5月至2013年12月實現電機維修產值300萬元以上，通過再制造完成的電機在各生產線使用壽命明顯延長，適應環境能力大幅提高。

4 焦罐底部結構與襯板形狀再制造

以焦罐襯板改造為例，焦罐故障主要體現為襯板損壞，經過改造和襯板材料的選用，2#襯板使已經相對穩定，現階段主要問題集中在4#襯板損壞、4#襯板基礎板變形等問題上，尤其表現在底部閘門兩頂弧頂位置的襯板經常性損壞。通過現場次故障檢查發現：在底閘門、4#襯板及4#襯板基礎板組成一個相對密封的三角形，當滿載紅焦的焦罐在干熄焦裝焦口放焦時，有些焦炭會積存這個三角形區域內，當底部閘門關閉時，此處存留部分焦炭就會阻礙底部閘門的關閉，最終在最大的力量作用下，引起基礎板和襯板變形，襯板掛鉤和螺絲斷裂并最終導致襯板脫落。

4.1 焦罐底部襯板損壞原因（圖2）

4#襯板下半部分開裂、變形等損壞，主要是由于焦罐底閘門開關過程中焦炭進入了由閘門底板、基礎板和4#襯板下部所組成的相對密封的區域，當底閘門在關閉時如有粘罐現象會造成閘門底板、基礎板和4#襯板相互擠壓，巨大的作用力會導致底閘門弧頂的4#襯板、基礎板和底部6#襯板變形開裂，甚至造成襯板脫落。

4.2 再制造措施

圖2 焦罐底部襯板損壞原因

針對這種情況，攻關小組成員經過仔細的分析、論證，最終決定對現有焦罐進行改造，以達到減少甚至避免夾焦現象發生的目的（圖3）。該結構包括4#A襯板、4#B襯板、加強筋、螺栓緊固套筒。4#A襯板、4#B襯板分別用螺栓、掛鉤、圓柱銷固定在基礎板上，基礎板呈直角梯形，內部由加強筋加固，并用石棉隔熱材料填充。

結合以上幾種情況，提出將4#襯板改為斜板與立板的形式：每一組4#襯板由一塊斜板與一塊立板組成，由于立板的存在減少底部基礎板的寬度，減小下部基礎板的寬度，由原來的350 mm減少到現在的220 mm。這樣可以大大降低夾焦的機率。

此外，襯板下部的基礎板內用25 mm鋼板做成加強筋，防止基礎板變形；采用石棉材料將基礎板內部空間填實，減少基礎板由于受熱發生變形；用50 mm鋼管做成固定螺栓的通道，方便襯板、螺栓的固定；在設計的過程中將4#襯板的立板增加倒角形成切削刃，可以切碎夾焦，減少大塊焦炭對襯板的損壞。

4.3 實施效果

此種改造是在現有焦罐2塊4#襯板改造的基礎上進行，可以有效保護4#襯板。改造后的4#立板尺寸更小，即使在特殊情況下脫落也不會影響干熄焦爐的正常生產。由于采用加強筋及結構設計，焦罐的原有結構強度及容量均不會受影響。改造完成后，實際使用的反饋結果表明，焦罐易損壞襯板使用壽命明顯增強，4#襯板易損壞的問題得到了解決。

圖3 焦罐底部改造立體圖

5 結語

修復再制造技術以優質、高效、節能、節材、環保為主要目標，是企業降低運行成本、提高市場競爭力的主要手段。萊鋼設備檢修中心開展設備再制造業務以來，依靠檢修資源，充分發揮再制造項目的性能優勢，不斷提升設備檢修水平，設備故障率呈現逐步下降趨勢，對冶金檢修行業的再制造業務具有指導意義。