中型粗軋機精度恢復與控制

劉成軍 焦自金 劉會軍 魯繼峰

1.引言

萊鋼型鋼廠中型線是以生產H型鋼為主的現代化生產線，粗軋機（也叫開坯軋機或BD軋機）為單機座二輥閉口可逆式，作用是將加熱好的鋼坯軋制成萬能精軋機組需要的斷面。BD軋機牌坊為閉口式牌坊，具有剛度高、抗沖擊性能好的特點。軋機牌坊上部連接有軋機平臺，兩牌坊之間用鋼結構連接，組成BD軋機的機架。壓下和平衡機構的傳動部分固定在軋機平臺上，傳動側和工作側的壓下絲杠分別從各自的軋機牌坊上部穿過，兩牌坊的下部安裝機架輥，其作用是輔助軋件咬入。牌坊底部設有四個提升軌道及升降液壓缸，牌坊內壁裝有可拆卸的滑板，軋輥軸承座和滑板的間隙為0.5mm-0.8mm。

軋機牌坊是固定軋機的基本構件，承受著主要的軋制力，軋制精度的保證在主要靠牌坊和軸承座的定位精度來實現。

牌坊常見故障為：牌坊滑板磨損、牌坊與滑板接觸表面剝蝕。這些問題會導致軋機軸承座與牌坊滑板間間隙增大。型鋼廠今年大修之前，牌坊與滑板的接觸面單側磨損量一度超過5mm，造成牌坊滑板的磨損超量，最終導致軋制過程異常，沖擊了萬向接軸，大大降低接軸和平衡梁液壓缸的使用壽命，同時也造成軋機在線調整困難，無法保證軋制精度，嚴重降低軋件上翹下彎現象的可控性，加大了對工作輥道等異常沖擊，設備故障頻發。

BD軋機精度越高，設備運行就越可靠、越穩定，可以穩步提升整體生產線的軋制節奏。隨著型鋼廠中型生產線產能的不斷提升，中型BD軋機常年使用后，牌坊磨損嚴重，接軸支撐等精度下降，軋機運行不穩定，嚴重制約了產能，同時導致軋件對設備的異常沖擊，造成設備故障，停機率居高不下。例如軋機接軸十字包斷裂、壓下絲杠斷裂、牌坊間隙增大造成軋件下扣頭撞擊輥道致使輥道斷裂、輥道機架斷裂、軋件偏心等情況，影響了設備的穩定順行。因此，恢復BD軋件精度，對全面完成各項生產任務至關重要。

2.存在的問題及原因分析

萊鋼中型H型鋼生產線設計生產能力50萬噸/年，從1998年試生產以來，通過積極組織新技術應用和生產優化，產量逐年升高，2003-2005年分別生產型鋼86萬噸、107萬噸和110萬噸。同時，加大新產品開發力度，自主開發了H400*200、I40、C40、美標、歐標等規格品種。隨著生產的順行和產量的提升，設備精度逐漸下降，出現了軋機在線調整困難、孔型失真、軋件腹板偏心、軋件叩頭偏頭等問題。軋輥軸承承受的慣性力和沖擊相應增大，軋機軸承的在線使用壽命降低。軋機接軸十字包斷裂、壓下絲杠斷裂、牌坊間隙增大，造成了軋件下扣頭撞擊輥道使輥道斷裂、輥道機架斷裂等情況，設備故障率較高，生產成本居高不下，影響了產能的提高和成材率、合格率等綜合經濟指標的進一步提升。隨著產銷研一體化模式的規范運作，訂單式生產加大了現場生產組織難度，從而使現場職工的勞動強度大幅增加，迫切需要對現場設備精度進行恢復，近而對設備實施進一步改造。

造成牌坊與滑板接觸面及滑板本身磨損的主要原因有：1）工況差。由于牌坊滑板直接與軋機軸承座的側滑板接觸，承受著來自軋件的沖擊和軋制過程中巨大的傾翻力，導致在軋制過程中軸承座對滑板的搓動。隨著定位銷的磨損，滑板的松動與位移，使牌坊及滑板產生了磨損，并且隨著磨損后間隙的加大使其工況進一步，形成惡性循環。再加上上輥在軋制過程中的上下移動，也對滑板的磨損產生了一定影響。2）工作環境差、潤滑不良。由于上輥冷卻水的作用，滑板的潤滑效果大打折扣，銹蝕現象特別嚴重，在惡劣的工況條件下，加劇了牌坊及滑板的磨損速度。3）牌坊固定效果不良。牌坊通過定位銷定位，用螺栓固定，在長期負荷作用及銹蝕的影響下，定位銷及小孔的磨損會直接影響到定位效果。有些螺栓由于滑板超量磨損，尾部外露被碰斷，斷掉的螺栓頭由于銹蝕，在牌坊的螺栓孔中無法取出，影響固定效果。

3.實施措施

3.1 工況及修復的必要性

根據現場實際測量，目前存在的問題是牌坊面磨損（2mm -5mm），螺栓孔損壞，螺栓斷裂，牌坊面出現工作面中間寬上下窄，單邊牌坊面傾斜，螺栓孔移位等問題。這些問題均可通過修復來解決，使牌坊煥然一新，不但能提高設備性能，減少維修量，加快換輥速度，提高勞動效率，提高設備運行的平穩性，同時還可大量減少備件消耗。

3.2 具體修復內容

1）BD軋機牌坊滑板安裝面磨損修復；2）所有拆卸后的失效螺栓孔修復。

4.修復方案

4.1 技術準備、測量

1）拆除牌坊上的設備。為方便正常施工和銑床的工作，需要提前拆除牌坊內的工作輥、支承輥、平衡梁、導衛等設施。

2）制作工作平臺。牌坊修復位置在線機械加工，需要采用公司特制的專業設備。可移動的設備保證了加工的穩定性。現場銑床固定平臺一般采用80mm-100mm鋼板制作。

3）根據技術要求制定測量方案。平衡缸安裝位置中心線要根據安裝位窗口的測量結果和安裝位兩側無機械摩擦位置來確定，并在牌坊做出永久的基準點。

測量原理：修復前尺寸測量時，吊墜線為壓下螺栓中心線的位置，也可以選擇與未磨損的牌坊面（尺寸測量間距磨損小的尺寸）一定間距的位置，然后測量同一側牌坊面的尺寸，對照圖紙比較差值，然后計算出牌坊面的單邊實際磨損量。簡言之最終磨損量的確定需要結合的鉛垂線（模擬壓下裝置虛擬中心線）、未磨損過的基準面、圖紙三者結合后得出最終的磨損量。

4）焊接實驗。根據牌坊的基體材料、牌坊磨損失效形式，選取適當的焊接材料，在軋機基體上焊接，確認焊接質量、焊接材料與軋機基體的冶金熔合、性能過度、硬度匹配等各參數，結合實驗結果，對預定的焊接工藝進行修正優化。

4.2 牌坊面的焊接

1）根據圖紙反饋的信息牌坊面尺寸約為2600*1430，共計6個面。

2）用機械手段清除牌坊面表面失效的疲勞層，然后重新測量，確定焊接量及焊接面積。

3）結合磨損量及未磨損的位置，在牌坊面分別制作焊接基準。

4）牌坊面的焊接采用網格焊接技術。該技術是在多年修復牌坊的基礎上，結合牌坊的失效形式而開發的一項新技術。采用該技術可在維護牌坊相關掛件壽命的基礎上，大大提高牌坊工作面的耐磨性能。該焊接方式是在牌坊面上采用專用牌坊焊接材料焊出一個一個方格，方格的中間焊接采用高強度耐磨焊材。

5）焊接完成后對焊接區域進行粗打磨檢查是否有焊量不足的凹坑。之后進行滲透探傷檢查是否有裂紋之類的焊接缺陷。

6）側面滑板面修復。待中間滑板面修復好后再進行修復。

4.3 軋機牌坊面的加工

依據牌坊面的單邊加工量，對牌坊面進行機械加工。機床采用專用動力設備，嚴格控制、執行機加工工藝，控制加工給進量，結合千分尺等測量工具，實時監測尺寸。機加工過程中，不斷測量牌坊面的尺寸公差及形位公差，并結果記錄。

4.4 軋機牌坊面螺栓孔修復再造

1）首先取出斷絲（以往的修復經驗，部分螺栓已經斷裂）；

2）依照圖紙及現場的實際情況畫出各螺栓孔的位置；

3）對于已經損壞的螺栓孔進行先擴孔后焊接封堵，封堵的材料與牌坊面相匹配；

4）螺栓孔底孔利用磁力鉆加工；

5）鉆削完成后，對螺栓孔進行攻絲，用專用設備加工絲孔，以保證加工后的螺栓孔的垂直度；

6）針對上一次修復中螺栓孔的位置，按照圖紙位置和技術要求進行修正，滿足滑板的互換性。

5 效果評價

項目的實施取得到了良好的效果，中型粗軋機精度得到良好恢復。軋機運行穩定性穩步提升，提高了型鋼成材率，解決了影響生產現場的一大瓶頸環節、延長軋輥及軸承使用壽命，為生產穩定、均衡、高產、順行奠定了基礎，設備停機率較以往下降了80%左右，維護成本較以往降低了約50%，創造了可觀的經濟效益（年創效73萬元）。滿足了現場生產的需求，同時，大大降低了現場職工的維護作業的勞動強度。型鋼產品的質量穩步提升，很好地滿足了客戶及市場對產品質量的要求。