馮映科

（寶武裝備智能科技有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524000）

卷取機在冶金領域是重要設備之一，通常卷取機具備不同規(guī)格型號的帶鋼收卷功能。隨著軋鋼技術的發(fā)展，對卷取機的要求越來越高。卷取機效率更高、功能更加完善是未來發(fā)展趨勢。

1 鉗口扇形板

每個卷取機零部件都具有不同的作用，其中鉗口有固定和活動兩種類型。本文涉及的是活動類型鉗口扇形板，其截面形狀如圖1所示，鉸接式連接在卷取機其他部件，其表面具有兩個不同圓的弧度，不同弧度間過渡平順。為了滿足卷取的工況要求，鉗口扇形板進行了調質處理，并且表面鍍鉻。鉗口扇形板處于卷取機帶鋼入口處，當帶鋼進入卷取機時，鉗口扇形板與相關部件配合咬合鋼帶，保證卷筒高速運轉時帶鋼的平穩(wěn)。卷取機裝配如圖2所示。

圖1 鉗口扇形板

圖2 卷取機裝配截面

2 鉗口扇形板改造原因

某熱軋廠的卷取機隨著生產(chǎn)產(chǎn)品的多樣性，當產(chǎn)線增加了7mm厚度某種的帶鋼時，發(fā)現(xiàn)帶鋼開始部位內弧側有明顯擦傷痕跡。當卷取較厚的帶鋼時，為了保證鋼帶頭與卷筒緊貼合，鉗口部位施加力更大，同時帶鋼的剛性增強，在卷取過程，兩者的高速摩擦，導致帶鋼發(fā)生擦傷的痕跡。基于該產(chǎn)線的需要，必然改造鉗口扇形板，在降低硬度的同時盡可能保證鉗口扇形板表面的耐磨性，以消除帶鋼的擦傷風險。

3 鉗口扇形板改造關鍵點

鉗口扇形板改造工藝流程：車削鉗口扇形板表面鍍鉻層；車削后鉗口扇形板表面探傷；激光熔覆鉗口扇形板的表面；通過專用輔助工裝裝配鉗口扇形板，并做靜平衡試驗；車削激光熔覆后鉗口扇形板的表面；著色探傷修復好的鉗口扇形板表面；檢測表面硬度。

本次改造涉及到兩個關鍵問題，第一個是鉗口扇形板的表面硬度匹配，第二個是鉗口扇形板的表面車削。后續(xù)著重論述。

（1）鉗口扇形板的表面硬度匹配。經(jīng)現(xiàn)場人員對帶鋼卷取前硬度檢測確認，帶鋼的表面硬度為24HRC，鉗口扇形板的表面硬度為高于55HRC。兩者的硬度對比分析，由此可知兩者的硬度差比較懸殊。隨著帶鋼的厚度增加，帶鋼也在剛性增強，超出原來產(chǎn)線設計的極限。在原有卷取機高轉速情況下，鉗口扇形板表面降低與帶鋼表面硬度一致，可有效減弱帶鋼擦傷的風險。

激光熔覆通過所需類型的材料在基體上沉積，實現(xiàn)對熔覆層與基體材料之間的冶金結合，保證了表面無缺陷以及熔覆層具有良好的機械性能。激光熔覆過程速熱速冷，由此得到較為致密的組織以及良好的力學性能。相對于傳統(tǒng)的氬弧焊相比，結合扇形板外形尺寸，采用激光熔覆的方式處理鉗口扇形板的表面是最優(yōu)的方式。

目前，激光熔覆常用的材料有鐵基。鎳基和鈷基合金粉末及陶瓷材料。在冶金行業(yè)，鐵基和鎳基較為常用。鐵基材料相對低廉，但鐵基材料的耐磨性和耐熱性沒鎳基材料好，因此本次采用鎳基材料進行激光熔覆。

針對現(xiàn)有生產(chǎn)帶鋼的表面硬度，本次選用鎳基牌號625，熔覆后的硬度范圍在24±3HRC。由于鎳基材料具有良好的熔覆性和耐高溫性能，因此采用多層熔覆保證一定的機械加工余量即可。其激光熔覆的粉末主要化化學成分C：0.03%、Mo：8%～10%、Fe：1.5%、Mn：0.2%～0.5%、Cr：20%～23%、Si：0.3%～0.5%、Nb：3.15%～3.85%。

本次鉗口扇形板的激光熔覆設備功率為3kW；采用純度大于99.99%的氬氣為保護氣體，流量為13～25L/min；送粉量為5～7g/min，熔覆槍頭移動的速度為1100～1200mm/min。激光熔覆前將粉末烘烤干燥，鉗口扇形板的表面采用氧乙炔進行加熱，并且防止過燒，鉗口扇形板的表面預熱的溫度為160～180℃。為防止熔覆的缺陷出現(xiàn)，采用多層熔覆時保證層間溫度為170℃左右。鉗口扇形板的外表面是比較窄但比較長，熔覆外表面采用類似跳焊法進行，分段熔覆表面，以最大程度減少其變形。鉗口扇形板激光熔覆操作如圖3所示。

圖3 激光熔覆操作

鉗口扇形板的表面激光熔覆宏觀圖像如圖4所示，經(jīng)過激光熔覆2層熔覆的效果圖。從宏觀上觀察，激光增材層成形較為良好的表面，熔覆區(qū)域未出現(xiàn)孔洞、裂紋等外觀可視缺陷，熔覆的寬度較為穩(wěn)定，每層激光增材層較為均勻。激光熔覆后的激光增材層經(jīng)車削表面，再進行磁粉探傷，無發(fā)現(xiàn)裂紋，說明熔覆的效果良好。

圖4 激光熔覆的宏觀面貌

（2）鉗口扇形板的表面車削。鉗口扇形板的表面由R337.5和R381弧形組成，且弧度的圓心不在同一個點上，在漲徑和縮徑時都能滿足使用功能的需求。在激光熔覆后對R337.5和R381弧形進行車削。每套卷取機只有一塊鉗口扇形板，設計專用輔助工裝上完成車削工序。

鉗口扇形板的外徑較為不規(guī)則，無法直接上車床裝夾加工，必須通過專用工裝輔助進行車削加工。針對該情況，對鉗口扇形的兩側面的部位進行定位，利用鉸接部位的形狀特點，用螺栓進行緊固。

然后對其靜平衡配種，按照圖5所示鉗口扇形板的對面位置開螺紋孔進行螺紋連接配重塊，結合實際的生產(chǎn)情況，本次改造的靜平衡標準為G16，以保證車削過程轉動的可靠性。

圖5 鉗口扇形板車削前的裝配

先粗車后精車，車削后的表面粗糙為3.2，車削完成后借助專用工裝的基準，對車削面的外圓進行檢測，保證車削的弧度符合圖紙要求。經(jīng)車削后的表面進行著色探傷，并符合圖紙要求。檢測表面硬度，并符合要求。該改造后的鉗口扇形板回裝，并上線使用，經(jīng)過不同規(guī)格帶鋼卷取試驗，證明本次改造方法的可行性，從而消除原來7mm帶鋼摩擦痕跡的問題（圖6）。

圖6 車削過程的圖

4 結語

根據(jù)鉗口扇形板的改造要求，分析卷取機鉗口扇形板技術難點，利用激光熔覆的優(yōu)勢，對鉗口扇形板的表面進行改變，滿足改造的鉗口扇形板的表面技術要求；同時結合鉗口扇形板的外形特點，有針對性的制定車削方案，保證車削的平穩(wěn)性，并在同一個工裝上具備兩個弧度的加工方式，增強了工裝設計的靈活性，滿足改造的需求。通過這改造方式，實現(xiàn)了卷取機鉗口扇形的表面改造，經(jīng)現(xiàn)場的使用反饋，該改造取得預期效果，為該類設備改造提供切實有效的方法。