馮楷榮
(攀鋼冷軋廠,四川 攀枝花617000)
攀鋼冷軋廠為了改善成品帶鋼板形質(zhì)量,新建一條配置拉伸矯直機的重卷機組,該機組主要設(shè)備有開卷和卷取機、焊機、拉伸喬直機、活套、圓盤剪和涂油機等。在機組建成試運行過程中,發(fā)現(xiàn)帶鋼在活套處產(chǎn)生了輥印缺陷,該缺陷有時表現(xiàn)特別嚴重,使帶鋼因表面質(zhì)量不合而降級,造成較大的經(jīng)濟損失。
輥印在帶鋼上、下表面都有,寬度方向上集中于兩個位置,操作側(cè)和中部,操作側(cè)的輥印比較輕,而中部的輥印比較重。缺陷在現(xiàn)場觀察為亮點,用相機照出來表現(xiàn)為暗點,如圖1所示。
對活套輥子用不同的方式進行處理時,缺陷微觀表現(xiàn)又不同:用非常細的砂紙進行拋光打磨時,輥印底部為光滑曲面;用較粗的砂紙進行打磨,輥印底部就會出現(xiàn)擦痕,開始擦痕方向比較混亂,當統(tǒng)一砂紙打磨方向時,可觀察到輥印底部擦痕與砂紙打磨方向一致。
圖1 帶鋼表面輥印缺陷
活套區(qū)域的主要工藝參數(shù)有速度、張力與活套量,在初期曾懷疑缺陷為帶鋼打滑產(chǎn)生的擦劃傷??刂茙т撍俣燃凹铀俣群?,發(fā)現(xiàn)缺陷無變化,排除缺陷為擦劃傷就排除了與速度和活套量的關(guān)系。輥印只與張力有關(guān)系,對張力的大小進行調(diào)節(jié),輥印有一定的變化,但改變不明顯,而且也不能消除。
現(xiàn)場對比跟蹤了輥印與帶鋼厚度的關(guān)系,當厚度小于等于0.8mm時,沒有輥??;當厚度達到1.0mm時,出現(xiàn)了比較明顯的輥??;當厚度達到1.2mm時,輥印就嚴重了,且隨著帶鋼厚度的增加,輥印越來越嚴重。同時發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)輥印缺陷后,隨著帶鋼厚度的增加,其數(shù)量也有所增加。由此可以得出如下結(jié)論:輥印與帶鋼厚度密切相關(guān),達到一定厚度時就會出現(xiàn),且隨著厚度的增加,缺陷表現(xiàn)得越嚴重。
當發(fā)現(xiàn)活套產(chǎn)生輥印后,跟蹤了帶鋼表面變化情況,帶鋼入活套前沒有輥印,經(jīng)過第一根輥子后就產(chǎn)生該缺陷,每經(jīng)過一根輥子,缺陷數(shù)量就增加,說明所有輥子都存在問題。立即對活套內(nèi)的七根轉(zhuǎn)向輥輥面進行清理,并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的雜物與粉塵,而是有較多細小的凹坑。
對凹坑進行打磨后,觀察輥印缺陷數(shù)量及特征沒有變化。在帶鋼寬度方向上標記缺陷位置,反向查找產(chǎn)生缺陷輥面情況,與輥面的凹坑沒有對應(yīng)關(guān)系,用手摸也沒有異常。
通過帶鋼表面輥印的微觀表現(xiàn)特征進行分析,認為應(yīng)該是由活套輥局部輥面表面結(jié)構(gòu)復(fù)制而成,所以用不同的方式處理輥面時,輥印會有不同的表現(xiàn),且與輥面具有很強的對應(yīng)性。
要將輥面結(jié)構(gòu)復(fù)制到帶鋼表面,必須有一定的壓應(yīng)力,該應(yīng)力遠大于帶鋼張力產(chǎn)生的平均應(yīng)力,所以輥面應(yīng)該存在局部點狀凸起。并且輥面的局部凸起高度應(yīng)該很小,凸起處有比較平緩的過度,機組建張后輥子局部凸起處與帶鋼仍為全接觸,帶鋼在此處的變形量是固定的。
壓應(yīng)力的集中度與帶鋼的抗彎模量成正比關(guān)系,即與帶鋼的厚度的立方、強度成正比關(guān)系,而帶鋼抵抗產(chǎn)生輥印的能力與其強度成正比關(guān)系。最終影響輥印缺陷的因素是帶鋼厚度,當帶鋼較薄時壓應(yīng)力集中小,沒有輥印缺陷,帶鋼厚度達到一定值時就會出現(xiàn)輥印缺陷,且隨著厚度的增加而迅速加重。由于局部凸起的高度及過渡的平緩性差異,其應(yīng)力集中必然不同,導(dǎo)致出現(xiàn)輥印缺陷對應(yīng)的帶鋼厚度也不同,所以輥印缺陷的數(shù)量也會隨著帶鋼的厚度增加而增加。
通過對輥印缺陷的特征及產(chǎn)生條件進行分析后,仔細地觀察活套輥的輥面形貌(如圖2),發(fā)現(xiàn)在其周向(帶鋼寬度方向)存周期性的折印,與帶鋼上中部的輥印相對應(yīng)處有兩圈凸起。用圓度計對活套輥進行檢測時,發(fā)現(xiàn)輥面存在折印處圓度計有明顯的跳動,且與折印的周期有很好的對應(yīng)性。
圖2 輥面的形貌
對折印的檢測結(jié)果說明輥面存在線狀凸起,但由于線狀凸起接觸面積仍然較大,且過渡很平緩不會產(chǎn)生輥印缺陷。線狀凸起與兩圈周向凸起相互交匯,產(chǎn)生點狀凸起,在點狀凸起處應(yīng)力集中發(fā)生了明顯的變化,在帶鋼張力作用下就產(chǎn)生了輥印缺陷。
在機組的操作側(cè),輥面沒有中部那樣明顯的點狀凸起。仔細對輥面折印進行觀察,可發(fā)現(xiàn)折印不是平直的,存在小角度的轉(zhuǎn)折點,在轉(zhuǎn)折處有較小的點狀凸起,而這種點狀凸起存在于整個輥面。
觀察帶鋼進入和拉出活套的運行狀況,發(fā)現(xiàn)不論帶鋼進入時的位置如何,帶鋼總是向傳動側(cè)偏移,說明活套輥的運行存在問題。用水平儀檢查發(fā)現(xiàn),輥子操作側(cè)比傳動側(cè)高,導(dǎo)致帶鋼在操作側(cè)邊部受力較大,將帶鋼推向傳動側(cè)。同時,導(dǎo)致該位置帶鋼應(yīng)力集中,在輥面局部點狀凸起共同作用下產(chǎn)生了輥印。
活套輥的輥面是由熱軋中厚板冷滾壓制作的,中厚板在常溫下存在呂德斯帶,滾壓加工是不穩(wěn)定變形過程,當加工工藝參數(shù)不當時,就會產(chǎn)生屈服現(xiàn)象,出現(xiàn)前文所述的折印。這種折印現(xiàn)象在冷軋帶鋼的生產(chǎn)過程中也存在,如酸洗機組對熱軋來料進行開卷作業(yè)時,工藝控制不當就會產(chǎn)生折?。唤?jīng)罩式爐退火的帶鋼,在平整機組開卷時也存在同樣的現(xiàn)象。
輥面周向兩條凸起應(yīng)該與輥子生產(chǎn)廠家設(shè)備加工能力不足有關(guān),即滾壓設(shè)備的長度小于輥身長度。對輥子進行加工的方式受設(shè)備的局限,只能多道次、換方向進行滾壓,在滾壓設(shè)備的端部就留下了兩圈加工的印跡,該印跡在位置上對稱。因加工的先后順序的影響,兩圈凸起的高度存在較大的差異。
對活套所在輥子的水平進行檢測,發(fā)現(xiàn)活動框架上所有輥子傾斜方向和角度一致,固定輥子水平度符合要求,確定不是安裝問題。
對卷揚相關(guān)設(shè)備進行檢查,發(fā)現(xiàn)系活套輥框架操作側(cè)與傳動側(cè)的鋼繩長度不一致,分析認為應(yīng)該是鋼繩在運行一定時間后張緊后拉伸長度不相等所造成。對兩側(cè)鋼繩高度同步進行調(diào)整,保證輥子的水平度,運行后檢查確認帶鋼在操作側(cè)的輥印、帶鋼在活套內(nèi)跑偏現(xiàn)象消除。
由于輥面的局部高點不明顯,用肉眼無法查找和分辨,不能逐個進行打磨。而且輥子是經(jīng)過鍍鉻處理的,目的是增加其硬度和耐磨性,打磨的高度及程度控制不好會對輥子造成損傷。研究后采取以下措施進行處理,固定打磨器具于產(chǎn)生輥印處,轉(zhuǎn)動輥子對局部高點進行沖擊式打磨,然后用細砂紙進行處理。
輥面經(jīng)簡單打磨后,輥印缺陷有明顯減輕,生產(chǎn)帶鋼厚度達到1.2mm時也沒有輥印。
輥子在運行過程中必然存在磨損現(xiàn)象,特別是機組進行加、減速時。有局部高點處應(yīng)力較大,磨損就比其它部位大,在生產(chǎn)過程中帶鋼會自行對局部高點進行消磨。
根據(jù)輥面處理后的結(jié)果,先將機組生產(chǎn)帶鋼的厚度限定在1.2mm以下。精整工序有三條卷線,原料比較充足,如此限定后再合理安排,也能保證機組的全負荷生產(chǎn)。機組運行6個月以后,試生產(chǎn)厚度為1.5mm的帶鋼,檢查確認沒有輥印。機組運行12個月以后,試生產(chǎn)厚度為2.0mm的帶鋼,檢查確認沒有輥印。至此,雖然機組活套輥子還存在折印和周向條狀凸起,但其產(chǎn)生的輥印缺陷得到有效解決。
(1)活套輥產(chǎn)生的缺陷,是其加工制造過程中工藝控制不當產(chǎn)生的局部高點所造成的。由于其高度不明顯、過渡較平緩,給原因的查找和處理造成了一定的困難,導(dǎo)致最終解決該問題的時間很長。
(2)本次發(fā)現(xiàn)的輥印缺陷,其特征與規(guī)律與之前的認識相矛盾,主要表現(xiàn)為張力對其影響較小、隨帶鋼厚度增加而嚴重的現(xiàn)象,與輥面粘有異物產(chǎn)生輥印的表現(xiàn)相反。所以解決現(xiàn)場的問題,不能完全依靠經(jīng)驗和正向推理,而是要根據(jù)問題的具體特征與規(guī)律進行反推,提出假設(shè)后進行驗證,方能找出其真正的原因。
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