張毅勃，張宇飛，康春

（1.河鋼股份有限公司唐山分公司一鋼軋廠，河北 唐山 063016；2.江南大學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214000）

1 粗軋機(jī)機(jī)架輥安裝面磨損的分析

（1）機(jī)架輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。機(jī)架輥?zhàn)鳛榇周垯C(jī)的核心設(shè)備之一，是熱連軋軋制工藝過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是將板坯順利送入至下一道軋制工序，對(duì)粗軋機(jī)咬鋼和拋鋼、提高成品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。機(jī)架輥位于軋機(jī)機(jī)架內(nèi)部，分為入口機(jī)架輥和出口機(jī)架輥（見(jiàn)圖1）。機(jī)架輥受高壓水除磷的循環(huán)水及氧化鐵皮侵入影響，其工況環(huán)境惡劣，受沖擊載荷較大，由于軋機(jī)形式不同、板坯規(guī)格不同、產(chǎn)品規(guī)格不同，其設(shè)計(jì)方式也有所不同，唐鋼1700熱連軋生產(chǎn)線機(jī)架輥的固定形式采用了嵌入式固定方法設(shè)計(jì)，在機(jī)架輥軸承座兩端設(shè)有定位部分，機(jī)架輥軸承座頂部與牌坊采用楔鍵固定。

圖1 機(jī)架輥結(jié)構(gòu)

（2）設(shè)備問(wèn)題和原因分析。1700熱軋線自2005年投產(chǎn)，粗軋機(jī)牌坊出、入口4個(gè)與機(jī)架輥軸承座所配合的面都出現(xiàn)磨損問(wèn)題，尤其入口處的磨損較為嚴(yán)重，磨損量達(dá)6mm，出口處的磨損量平均在3mm左右。安裝面磨損后，機(jī)架輥標(biāo)高與軋機(jī)窗口中心線平行度均無(wú)法保證。機(jī)架輥傳動(dòng)接軸穿牌坊與機(jī)架輥通過(guò)內(nèi)外齒連接，由于輥側(cè)內(nèi)齒與傳動(dòng)軸外齒不同心，使用中經(jīng)常卡死，造成機(jī)架輥不轉(zhuǎn)動(dòng)。由于輥不轉(zhuǎn)，軋制過(guò)程中造成中間坯氧化鐵皮壓入及劃傷，需停產(chǎn)搶修。由于受空間位置及設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，每次搶修都在24h以上，嚴(yán)重影響產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。在軋制過(guò)程中，由于機(jī)架輥工況的環(huán)境惡劣，在咬鋼和拋鋼時(shí)機(jī)架輥承受較大的沖擊力，由于機(jī)架輥的軸承座采用楔鍵進(jìn)行固定，其裝配方式容易造成預(yù)緊力不足，在咬鋼時(shí)受沖擊容易造成楔鍵松動(dòng)，使機(jī)架輥軸承座與牌坊配合面出現(xiàn)間隙，造成磨損現(xiàn)象，另外由于機(jī)架輥長(zhǎng)期處于1100℃左右的高溫和高壓水除鱗的環(huán)境下工作，一旦機(jī)架輥軸承座和牌坊配合面出現(xiàn)配合間隙后，高溫水汽及氧化鐵皮的侵入會(huì)進(jìn)而加劇牌坊的磨損與腐蝕問(wèn)題。

2 牌坊本體安裝面磨損的傳統(tǒng)修復(fù)方法與高分子材料修復(fù)的可行性分析

（1）針對(duì)軋機(jī)牌坊安裝面的磨損，傳統(tǒng)的修復(fù)方法主要有：機(jī)械加工去除法。用可移動(dòng)式銑床在線機(jī)加工牌坊磨損面，保證原始形位公差，通過(guò)加墊片的方式來(lái)補(bǔ)差達(dá)到裝配尺寸的要求。但此次修復(fù)的粗軋機(jī)架輥安裝面為12°的斜面，且在牌坊內(nèi)側(cè)，受牌坊空間結(jié)構(gòu)的影響，移動(dòng)式銑床刀盤與牌坊干涉，通過(guò)機(jī)加工的方法不能解決磨損面的問(wèn)題。需要補(bǔ)焊后在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工，加工出結(jié)合面。該方法也得需要機(jī)加工步驟，受牌坊結(jié)構(gòu)的影響不能實(shí)現(xiàn)。機(jī)加工后，激光熔覆。與傳統(tǒng)的堆焊、噴涂、電鍍相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好等特點(diǎn)。

（2）高分子復(fù)合材料現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)模式的優(yōu)勢(shì)與可行性分析。①所用材料性能及數(shù)據(jù)。高分子復(fù)合材料是一種由納米材料、金屬粉末、高性能環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合而成的材料。具有耐高溫260℃，抗化學(xué)腐蝕，固化后硬度達(dá)到Hs70,同時(shí)具有高抗壓、抗拉伸及抗剪等特點(diǎn)（抗壓曲線及抗拉曲線見(jiàn)圖2、3）。②現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的優(yōu)勢(shì)。使用高分子復(fù)合材料進(jìn)行修復(fù)其原理是在不進(jìn)行機(jī)加工的前提下，采用高分子復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)。

圖2 抗壓曲線

圖3 抗拉伸、剪切曲線

3 粗軋機(jī)機(jī)架輥安裝面采用高分子材料的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工藝及施工

（1）修復(fù)方案的制定。針對(duì)1700粗軋機(jī)機(jī)架輥安裝面磨損的問(wèn)題，經(jīng)與相關(guān)設(shè)備專家討論分析后，決定采用福世藍(lán)高分子復(fù)合材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的方案，利用修復(fù)模板對(duì)牌坊機(jī)架輥部位進(jìn)行修復(fù)。此方案的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)精度通過(guò)幾個(gè)環(huán)節(jié)保證：依靠加工模板修精度保證修復(fù)部位的平面度和光潔度；依靠模板定位螺栓及調(diào)節(jié)螺栓保證材料厚度及機(jī)架輥標(biāo)高；修復(fù)過(guò)程采用激光跟蹤儀測(cè)量，確保修復(fù)面恢復(fù)原始精度；依靠材料本身具有的抗壓、抗腐蝕、延展、抗溫等性能進(jìn)行磨損部位填充，保證修復(fù)后的使用壽命（見(jiàn)圖4）。

圖4 方案示意圖

（2）現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程。根據(jù)機(jī)架輥軸承座的配合尺寸加工30mm的模板，打磨清理表面氧化層后，再進(jìn)行表面噴砂處理，清洗干凈模板表面，將模板放置到待需修復(fù)的部位并焊接定位螺桿，同時(shí)在牌坊上焊接與模板定位螺桿對(duì)應(yīng)的定位塊、擋塊，使用激光跟蹤儀選取四點(diǎn)測(cè)量標(biāo)高尺寸（見(jiàn)圖5）及選取兩點(diǎn)測(cè)量模板垂直度（見(jiàn)圖6）。

圖5 標(biāo)高測(cè)量

圖6 垂直度測(cè)量

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照原設(shè)計(jì)要求，調(diào)整標(biāo)高尺寸及垂直尺寸，調(diào)整完成后鎖住定位螺桿備帽，用塞尺測(cè)量模板與牌坊配合面的間隙并計(jì)算材料用量，調(diào)和涂抹材料，安裝模板并再次測(cè)量尺寸，保證安裝誤差在設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)，材料固化后拆卸模板，用砂紙打磨表面，去除材料表面光滑層，清理多余材料。機(jī)架輥軸承座刷涂脫模劑，再次調(diào)和材料，薄薄一層涂抹至牌坊需修復(fù)的表面，以達(dá)100%面的配合，安裝機(jī)架輥及楔鍵，待材料固化后再次緊固楔鍵，核實(shí)尺寸，完成修復(fù)。

4 修復(fù)后的效果

通過(guò)本次配合面修復(fù)，進(jìn)行機(jī)架輥安裝面修復(fù)前后的對(duì)比。本次修復(fù)僅用24h，修復(fù)后安裝斜面經(jīng)復(fù)測(cè)斜面角度及表面粗糙度均符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。機(jī)架輥設(shè)備安裝后，采用激光跟蹤儀對(duì)安裝尺寸進(jìn)行復(fù)測(cè)，輥標(biāo)高滿足±0.2mm,輥中心線滿足圖紙的安裝要求，機(jī)架輥接軸安裝后與輥同軸度良好，投產(chǎn)使用后運(yùn)轉(zhuǎn)正常。解決了由于傳動(dòng)接軸與機(jī)架輥不同心，而造成機(jī)架輥不轉(zhuǎn)或自由輥對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次對(duì)粗軋機(jī)機(jī)架輥安裝面的修復(fù)，驗(yàn)證了高分子復(fù)合材料在軋機(jī)牌坊安裝面磨損后使用的可行性，滿足生產(chǎn)工藝所要求的抗壓、抗沖擊性能。打破了傳統(tǒng)修復(fù)工藝修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，修復(fù)時(shí)需拆除周邊關(guān)聯(lián)設(shè)備等缺點(diǎn)。另外，高分子復(fù)合材料修復(fù)后的表面是100%面的配合，避免了因冷卻水的侵入所造成設(shè)備的二次銹蝕，不僅縮短了修復(fù)時(shí)間，更延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，因此該材料可以應(yīng)用于其它設(shè)備的靜配合面的磨損面上。