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(chǎn)H型鋼為主的現(xiàn)代化生產(chǎn)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(jié)構(gòu)連接，組成BD軋機的機架。壓下和平衡機構(gòu)的傳動部分固定在軋機平臺上，傳動側(cè)和工作側(cè)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(nèi)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(gòu)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(xiàn)。

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(cè)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(diào)整困難，無法保證軋制精度，嚴重降低軋件上翹下彎現(xiàn)象的可控性，加大了對工作輥道等異常沖擊，設備故障頻發(fā)。

BD軋機精度越高，設備運行就越可靠、越穩(wěn)定，可以穩(wěn)步提升整體生產(chǎn)線的軋制節(jié)奏。隨著型鋼廠中型生產(chǎn)線產(chǎn)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(wěn)定，嚴重制約了產(chǎn)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(wěn)定順行。因此，恢復BD軋件精度，對全面完成各項生產(chǎn)任務至關(guān)重要。

2.存在的問題及原因分析

萊鋼中型H型鋼生產(chǎn)線設計生產(chǎn)能力50萬噸/年，從1998年試生產(chǎn)以來，通過積極組織新技術(shù)應用和生產(chǎn)優(yōu)化，產(chǎn)量逐年升高，2003-2005年分別生產(chǎn)型鋼86萬噸、107萬噸和110萬噸。同時，加大新產(chǎn)品開發(fā)力度，自主開發(fā)了H400*200、I40、C40、美標、歐標等規(guī)格品種。隨著生產(chǎn)的順行和產(chǎn)量的提升，設備精度逐漸下降，出現(xiàn)了軋機在線調(diào)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(chǎn)成本居高不下，影響了產(chǎn)能的提高和成材率、合格率等綜合經(jīng)濟指標的進一步提升。隨著產(chǎn)銷研一體化模式的規(guī)范運作，訂單式生產(chǎn)加大了現(xiàn)場生產(chǎn)組織難度，從而使現(xiàn)場職工的勞動強度大幅增加，迫切需要對現(xiàn)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(cè)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(chǎn)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(huán)。再加上上輥在軋制過程中的上下移動，也對滑板的磨損產(chǎn)生了一定影響。2）工作環(huán)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(xiàn)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(jù)現(xiàn)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(xiàn)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(wěn)性，同時還可大量減少備件消耗。

3.2 具體修復內(nèi)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(shù)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(nèi)的工作輥、支承輥、平衡梁、導衛(wèi)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(yè)設備?？梢苿拥脑O備保證了加工的穩(wěn)定性。現(xiàn)場銑床固定平臺一般采用80mm-100mm鋼板制作。

3）根據(jù)技術(shù)要求制定測量方案。平衡缸安裝位置中心線要根據(jù)安裝位窗口的測量結(jié)果和安裝位兩側(cè)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(cè)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(jié)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(jié)合后得出最終的磨損量。

4）焊接實驗。根據(jù)牌坊的基體材料、牌坊磨損失效形式，選取適當?shù)暮附硬牧?，在軋機基體上焊接，確認焊接質(zhì)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(shù)，結(jié)合實驗結(jié)果，對預定的焊接工藝進行修正優(yōu)化。

4.2 牌坊面的焊接

1）根據(jù)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(jié)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(wǎng)格焊接技術(shù)。該技術(shù)是在多年修復牌坊的基礎(chǔ)上，結(jié)合牌坊的失效形式而開發(fā)的一項新技術(shù)。采用該技術(shù)可在維護牌坊相關(guān)掛件壽命的基礎(chǔ)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(qū)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(cè)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(jù)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(zhí)行機加工工藝，控制加工給進量，結(jié)合千分尺等測量工具，實時監(jiān)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(jié)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(jīng)驗，部分螺栓已經(jīng)斷裂）；

2）依照圖紙及現(xiàn)場的實際情況畫出各螺栓孔的位置；

3）對于已經(jīng)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(shù)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(wěn)定性穩(wěn)步提升，提高了型鋼成材率，解決了影響生產(chǎn)現(xiàn)場的一大瓶頸環(huán)節(jié)、延長軋輥及軸承使用壽命，為生產(chǎn)穩(wěn)定、均衡、高產(chǎn)、順行奠定了基礎(chǔ)，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(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益（年創(chuàng)效73萬元）。滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)的需求，同時，大大降低了現(xiàn)場職工的維護作業(yè)的勞動強度。型鋼產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)步提升，很好地滿足了客戶及市場對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。