周艦，賀懷君

（河鋼集團唐鋼公司檢修分公司，河北 唐山 063000）

1 概述

軋機是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)板帶產(chǎn)品的重要單元，無論是鍍鋅線、酸洗線、熱軋線都有軋機的存在。軋機剛度是反映軋機結(jié)構(gòu)性能的重要參數(shù)，它對熱軋板帶的質(zhì)量控制、板型控制、輥系的穩(wěn)定性等方面有重要影響。軋機剛度可以為軋鋼工藝的編制提供數(shù)據(jù)支撐，并且可以給自動化控制提供依據(jù)，因此提高軋機剛度、改善軋機剛度的特性具有重要的意義。

2 軋機剛度的定義

軋機剛度是表示該軋機抵抗軋制壓力引起彈性變形的能力，又稱軋機模數(shù)或軋機模量，是反映軋機結(jié)構(gòu)性能的重要參數(shù)。

為便于理解軋機剛度，采用一個容易理解的名詞，即軋機彈跳。在軋制過程中，軋機軋制產(chǎn)生作用力，軋輥受力后傳給軋件，軋件受力發(fā)生形變，使得軋件外觀和尺寸發(fā)生變化，同時，軋件的反作用力會使軋機機架中的軋輥、滾子軸承、軋輥軸承座、襯板、AGC缸、軋機機架等零部件產(chǎn)生彈性變形，所以軋制時軋輥之間實際間隙比非軋制狀態(tài)時大，這種軋制時軋機輥縫增加的情況就是軋機彈跳。軋機彈跳的總變形量不定，隨著軋制壓力的增加逐漸增大，當(dāng)軋制壓力增大到一定數(shù)值后，間隙達到最大值，不會再繼續(xù)增加，它主要包括軋機機架、軋輥系統(tǒng)以及液壓缸壓下系統(tǒng)的彈性變形，軋機彈跳越大，變形越大，軋機剛度越差。

3 軋機剛度的評定

軋機剛度評定主要包括軋機剛度保持、對向剛度、零點差、同向剛度差。

（1）軋機剛度保持是指軋機牌坊的設(shè)計剛度，通常實測剛度因間隙等問題比設(shè)計剛度低，所以一般以設(shè)計剛度的90%作為一般標(biāo)準(zhǔn)，較高標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計剛度的92%，高標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計剛度的95%，其理由有軋機剛度的誤差導(dǎo)致軋機的彈性變形計算錯誤，會造成厚度計算錯誤；機架間軋制過程不穩(wěn)定； 因剛度影響造成軋制壓力預(yù)報誤差，影響了軋輥的彎曲計算，板形將受到影響。

（2）對向剛度是指軋機機架操作側(cè)與傳動側(cè)的剛度偏差，標(biāo)準(zhǔn)情況下，兩側(cè)的剛度應(yīng)相等，但是軋制過程中，軋輥交叉生產(chǎn)狀態(tài)會導(dǎo)致兩側(cè)剛度產(chǎn)生差異，造成剛度出現(xiàn)偏差，造成軋制過程中產(chǎn)生楔形、軋制不穩(wěn)定等問題。當(dāng)軋機機架兩側(cè)剛度偏差超過規(guī)定值時，軋制時就會出現(xiàn)軋制不穩(wěn)定、板型不良、厚度不均等問題，嚴(yán)重情況下，軋機還容易出現(xiàn)甩尾、廢鋼、波浪等問題。

（3）零點差是指軋機機架兩側(cè)AGC(HGC)壓下液壓缸桿伸長量的偏差。在自動化操作界面，有使AGC缸兩側(cè)壓力差值為零的功能按鈕，經(jīng)過軋機AGC缸標(biāo)零操作后，會出現(xiàn)軋機兩側(cè)液壓缸的伸長量不同的現(xiàn)象，此時的差值即為零點差。零點差越小說明軋機機架兩側(cè)壓下距離偏差越小，軋機軋制性能越好。

AGC缸伸長量包含軋機壓下系統(tǒng)的各設(shè)備部件的尺寸偏差、各設(shè)備部件間的配合偏差、軋機交叉的偏差、軋機各部件間隙等。由于設(shè)備制造時偏差比較小，因此偏差可能均來自軋機的間隙，所以要保證軋機間隙的偏差小，零點差就會小。

（4）同向剛度差是指用軋板法或壓靠法，采用2種方法，用專業(yè)的傳感器分別對軋機進行測試，得到軋機具體的剛度數(shù)值，計算得到剛度差。同向剛度可以間接反映軋機機架的彈性變形、軋機與軋輥配合間隙、軋機輥系的精度水平。

4 軋機剛度的構(gòu)成

在軋制時，由于軋制力的作用，軋機機座會產(chǎn)生一定的彈性變形，特別是寬而厚的板帶軋機上，軋制時軋輥會出現(xiàn)受力彎曲，所以軋件會呈腰鼓形，而且軋件厚度也要大于原始輥縫厚度，所以軋機的彈性變形大小與軋件設(shè)定軋制厚度、軋輥設(shè)定輥縫有關(guān)。因此要想得到設(shè)定厚度的板帶，軋輥輥縫的設(shè)置應(yīng)比軋件厚度小，數(shù)值為軋機的彈性變形值。

軋機的彈性變形分為2個部分：一部分為軋輥的彎曲變形，另一部分為除軋輥彎曲變形以外各受力零件的彈性變形。軋輥的彎曲變形使軋輥軸線發(fā)生彎曲，使軋輥輥縫要比原始輥縫大，而且輥縫在寬度方向也產(chǎn)生了不均勻的變化。各受力零件的彈性變形是由軋輥軸承座、墊板、壓下螺絲、機架的拉伸等零部件產(chǎn)生的變形造成的。

由此可知軋機的剛度主要由軋機機架剛度和輥系剛度組成。機架剛度取決于機架的制造工藝、機架橫截面積的大小、基礎(chǔ)穩(wěn)固強度、地腳螺栓直徑、安裝精度，輥系剛度取決于軸承座的剛度、軸承間隙的大小、軋輥直徑、軋輥的材質(zhì)、軋輥襯板的配合、軋輥與機架之間的配合等。

機架剛度為軋機機架的剛度，剛度較大不易發(fā)生改變，而輥系剛度會隨著軋機的使用、設(shè)備維護、備件更換存在波動，因此軋機剛度控制主要在于控制輥系剛度的變化。

輥系剛度主要受2種情況影響，分為垂直系及水平系2個方向。

4.1 垂直系影響軋機剛度的部件

影響垂直剛度的零部件有AGC缸（HGC缸）、模擬塊、上階梯墊、軟硬襯板、上支撐輥、上工作輥、下工作輥、下支撐輥、底面襯板、下階梯墊、換輥車、下底面。

4.2 水平系影響剛度的部件

支撐輥軸承座、支撐輥軸承座襯板、工作輥軸承座、工作輥軸承座襯板、機架襯板、夾緊板、彎輥缸、平衡缸、竄輥缸。

5 軋機剛度的檢測

軋機剛度的檢測有2種方法，即直接法和間接法，但是這2種方法都存在一定缺陷，第一種方法需要斷開AGC等功能，這樣會直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和軋機的穩(wěn)定性；第二種方法主要是對軋制數(shù)據(jù)的分析，對數(shù)據(jù)解析時，結(jié)果難免會產(chǎn)生誤差。目前，普遍采用的是測壓頭（LC）和壓力傳感器（PT），通過2種方法對軋機進行壓靠檢測，用以上2種方法分別對操作側(cè)（OS）、傳動側(cè)（DS）進行檢測，得到軋機相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1

對數(shù)據(jù)進行分析，得到表2的分析結(jié)果。

表2

6 原因分析

影響垂直系剛度的有AGC缸與模擬塊之間裝配超差、模擬塊與上階梯墊之間結(jié)合面超差、上階梯墊與軟襯板之間結(jié)合面超差、硬襯板與支承輥軸承座頂面之間結(jié)合面超差、上支撐輥與工作輥接觸情況、工作輥的軋輥圓度、工作輥與下支撐輥接觸情況、下支撐輥與軋機底面結(jié)合面超差、底面襯板與下階梯墊結(jié)合面超差、下階梯墊與換輥車襯板腐蝕磨損等情況。

影響水平系剛度的有軋機機架變形、軋機牌坊襯板磨損超差、支撐輥軸承座襯板磨損超差、工作輥軸承座襯板磨損超差、軋輥軸承座的磨損或變形、軋機牌坊襯板空間位置、軸承座襯板空間位置、彎輥缸與平衡杠壓力不穩(wěn)、竄輥缸動作偏差、軋輥交叉。

通過分析及掌握的數(shù)據(jù)得出，影響輥系剛度的關(guān)鍵因素為軋輥輥系與軋機之間的間隙配合和對中情況，其余為次要因素。產(chǎn)生間隙超差和對中偏差的原因主要有以下幾點。

（1）襯板腐蝕：軋輥軸承座安裝面與襯板之間、軋機機架的安裝面與襯板之間，均為金屬直接接觸，各安裝面雖然達到設(shè)計圖紙要求的平面度，但是仍然無法達到百分之百的接觸，所以配合面間會有細(xì)小的間隙。軋制過程中溫度過高，水會變成水汽狀態(tài)，水汽便會進入配合面間的間隙中，水汽長時間在內(nèi)部存在，使配合面造成嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致配合間隙越來越大，從而導(dǎo)致軋輥在軋機機架內(nèi)無規(guī)律竄動，影響剛度。

（2）襯板表面粗糙度：襯板表面粗糙度制造精度低，表面粗糙度越差，軋輥穩(wěn)定性越差，剛度越差。

（3）襯板緊固螺栓松動：軋機襯板緊固螺栓需要定期檢查和緊固，緊固螺栓無法及時檢查緊固，襯板和軋機牌坊之間便會產(chǎn)生間隙，影響軋輥在牌坊中的穩(wěn)定性，造成剛度下降。

（4）軋輥彎輥缸、軸承座平衡杠如果油壓不穩(wěn)，會使軸承座出現(xiàn)偏斜：彎輥缸及平衡缸一側(cè)有8根，操作側(cè)4根、傳動側(cè)4根，軋制過程中，如果油壓不同、響應(yīng)出現(xiàn)延遲，會造成輥系受力不同，導(dǎo)致軸承座產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩，造成工作輥穩(wěn)定性降低，影響剛度。

7 控制對策

（1）通過激光跟蹤儀測量的方式，定期測量軋機窗口襠距和軋輥軸承座襠距，對軋機窗口襠距尺寸和軋輥軸承座襠距進行調(diào)整控制，制定合理有效的調(diào)整方案。

對軋機機架襯板和軋輥軸承座襯板進行測量，得到各個襯板空間位置，運用激光跟蹤儀的三維測量軟件，根據(jù)軋機的實際位置和設(shè)計圖紙，設(shè)定一個軋機的虛擬中分面，通過三維軟件對測量點進行分析和計算，得到軋機機架襯板和軋輥軸承座的襯板襠距尺寸距離偏差、上下前后傾斜狀態(tài)，將測量數(shù)據(jù)填入表格，依照表格偏差進行加減墊片，即可保證軋機襠距的精度，減小軋機襠距對軋機剛度的影響。

同時對軋輥軸承座的無襯板和有襯板情況進行測量，按照偏差對其進行調(diào)整，保證軋輥襠距的精度，使之與軋機牌坊配合時，間隙在誤差范圍內(nèi)，并減小軋輥的交叉情況出現(xiàn)。

（2）根據(jù)現(xiàn)有剛度檢測結(jié)果及要因確定的主要因素，從潤滑、防護及精度調(diào)整等方面優(yōu)先排查剛度欠佳的機架，并逐步處理。

（3）對關(guān)鍵部件如襯板、墊板尋求材質(zhì)改變或修復(fù)方式改變，提升備件剛性，延長使用壽命。

（4）通過過程控制，完善點檢標(biāo)準(zhǔn)、維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高剛度差保持率。

8 結(jié)語

軋機在軋制過程中，由于軋機窗口尺寸偏差超標(biāo)，會導(dǎo)致輥系工作時位置無法定位精度差，使得輥系處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，導(dǎo)致軋機剛度下降，此外，軋機軋制過程中，軋輥輥系會在窗口內(nèi)出現(xiàn)無規(guī)律竄動，長時間振動將導(dǎo)致軸承座受力變形、軸承磨損加劇、軋輥襯板磨損加劇、軋機機架襯板磨損加劇等問題，這些問題會導(dǎo)致備件的使用壽命大大降低，而且對板帶質(zhì)量影響較大，因此提高軋機剛度非常關(guān)鍵。

為此，在日常生產(chǎn)維修過程中，要積極分析影響軋機和輥系的因素，針對關(guān)鍵因素，對相應(yīng)材料、備件進行檢查、修復(fù)、更換，采用適當(dāng)?shù)姆椒?，定期測量軋機的剛度，從而保證軋機在軋制過程中穩(wěn)定運行。