蔡茗宇

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司中厚板廠，山東日照 276800）

0 引言

中厚板產(chǎn)線、爐卷產(chǎn)線、熱連軋產(chǎn)線等板材生產(chǎn)線的核心設(shè)備是可逆式四輥軋機(jī)[1]，鋼坯通過其軋輥的變形延展，軋制成成品鋼板并達(dá)到要求的厚度、組織和性能。軋制過程中巨大軋制力反作用于軋機(jī)本體和輥系產(chǎn)生彈跳[2]。軋機(jī)影響彈跳的指標(biāo)為剛度，現(xiàn)代四輥板材軋機(jī)的設(shè)計(jì)綜合剛度一般為600～950 t/mm，最大軋制力7000～9000 t。有研究表明，軋機(jī)綜合剛度越高，軋制過程中軋輥的彈跳越小，厚度越容易控制；軋機(jī)操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的分剛度偏差越小，兩側(cè)的彈跳偏差越小，鋼板橫向的厚度偏差就越小，對(duì)鐮刀彎等板型控制越穩(wěn)定[3-5]。穩(wěn)定和高精度軋制不但對(duì)軋機(jī)的綜合剛度、操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的分剛度均有非?？量痰囊螅瑒偠鹊淖兓瘜?duì)鋼板的凸度控制、鐮刀彎控制、厚度控制及軋制穩(wěn)定性等有很大影響，甚至直接影響軋機(jī)二級(jí)模型的計(jì)算和產(chǎn)品的尺寸精度，嚴(yán)重時(shí)造成軋制不穩(wěn)定產(chǎn)生次品和事故。因此，對(duì)軋機(jī)剛度的研究和改善具有重要的意義。

1 影響剛度的組件

為改善軋機(jī)剛度，首先需要辨識(shí)出影響軋機(jī)剛度的組件。根據(jù)軋機(jī)結(jié)構(gòu)，由上至下依次為牌坊本體、壓下系統(tǒng)、壓頭、支撐輥及軸承座（裝配）、工作輥及軸承座（裝配）、彎竄輥滑板、球面墊、階梯墊、HGC（液壓壓下控制）系統(tǒng)等（圖1）。

圖1 影響剛度組件

由于潤(rùn)滑不暢，氧化鐵皮等污物積累較多時(shí)各組件內(nèi)外部的滑動(dòng)和配合面會(huì)發(fā)生磨損、間隙增大、空間位置及受力作用點(diǎn)偏離等情況，這會(huì)影響軋機(jī)的綜合剛度，并使傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的分剛度偏差變大，影響產(chǎn)品尺寸精度控制和操控穩(wěn)定性。這些不利的變化很難追溯其根源，成為軋機(jī)剛度管理和改善的難題。

2 剛度改善方法

軋機(jī)剛度改善方法由剛度測(cè)量技術(shù)、剛度分析技術(shù)、周期管理技術(shù)、軋輥裝配技術(shù)、牌坊測(cè)量技術(shù)和間隙管理技術(shù)構(gòu)成。更換支撐輥和工作輥之后，分別對(duì)軋機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)標(biāo)定和短標(biāo)定，軋制力分別為65 000 kN 和20 000 kN。將總壓力和兩側(cè)平均輥縫數(shù)據(jù)復(fù)制到軋機(jī)總剛度Excel 表中，用數(shù)值復(fù)制到目標(biāo)位置，利用公式擬合出綜合剛度和兩側(cè)剛度曲線。通過長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累，類比不同支撐輥和工作輥組合下的剛度曲線，可推斷出某一套輥系或軋機(jī)本體組件可能存在異常，然后對(duì)所推斷異常的組件按照預(yù)設(shè)方案進(jìn)行測(cè)量檢查，進(jìn)一步鎖定問題點(diǎn)，然后對(duì)問題點(diǎn)進(jìn)行糾偏處理，重新上線標(biāo)定，驗(yàn)證剛度變化。如此循環(huán)，最終將軋機(jī)剛度恢復(fù)和改善到最好水平。

2.1 剛度測(cè)量技術(shù)

在更換支撐輥或工作輥后做長(zhǎng)標(biāo)，即軋輥標(biāo)定力達(dá)到最大軋制力的60%以上、最大軋制力90 000 kN 的爐卷軋機(jī)，標(biāo)定力需達(dá)到50 000 kN 以上。標(biāo)定后導(dǎo)出標(biāo)定數(shù)據(jù)，并用Excel 軟件通過設(shè)定數(shù)組公式，分別對(duì)總的綜合剛度、操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的分剛度在不同軋制力下分別進(jìn)行曲線擬合。

2.2 剛度分析技術(shù)

根據(jù)不同的輥系上機(jī)、牌坊間隙調(diào)整后的剛度變化，評(píng)估軋機(jī)和輥系綜合狀態(tài)，可以反應(yīng)出軋機(jī)總剛度的變化。比較操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)剛度偏差，結(jié)合對(duì)比多套軸承座上機(jī)時(shí)剛度產(chǎn)生的偏差，可以排查出有問題的軸承座，同時(shí)還可以識(shí)別牌坊或壓下系統(tǒng)存在的問題。

圖2 為新設(shè)備所做的綜合剛度擬合曲線，該軋機(jī)設(shè)計(jì)剛度900 t/mm，實(shí)測(cè)最大剛度達(dá)到930 t/mm，剛度曲線隨著標(biāo)定力的增大緩慢升高，逐步達(dá)到最大值并保持基本穩(wěn)定，狀態(tài)比較理想。圖3 為操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)剛度曲線，在總標(biāo)定力65 000 kN（單側(cè)32 500 kN）時(shí)，操作側(cè)呈現(xiàn)向下叩頭形狀，剛度值與傳動(dòng)側(cè)出現(xiàn)偏離。這個(gè)偏離異?？赡芘c操作側(cè)軸承座、EGC（電動(dòng)壓下控制）等組件出現(xiàn)異常有關(guān)。

圖2 綜合剛度曲線

圖3 操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)剛度曲線

經(jīng)排查分析，確定操作側(cè)支撐輥軸承座為異常組件，存在油膜軸承進(jìn)水的問題。拆解后發(fā)現(xiàn)，該軸承座油膜軸承透蓋法蘭連接螺栓松動(dòng)，在大標(biāo)定力下軸承座存在微移動(dòng)、縫隙加大導(dǎo)致進(jìn)水。

2.3 軋輥裝配技術(shù)

軋輥裝配包含支撐輥裝配和工作輥裝配，其中前者對(duì)剛度的貢獻(xiàn)大于后者。針對(duì)不同的軋輥裝配，制定了關(guān)鍵影響因素的重點(diǎn)管控要素，在鎖定異常軸承座的情況下按照預(yù)設(shè)的檢查要素逐項(xiàng)檢查測(cè)量，就能找到異常的零件或組件。其中，支撐輥裝配重點(diǎn)管控要素有錐套鎖緊、軸承座鎖緊，壓力墊磨損、滑板磨損、密封磨損，透蓋端蓋緊固；工作輥裝配重點(diǎn)管控要素有4 列圓錐軸承、止推軸承游隙，大面滑板磨損、彎輥?zhàn)晕换瑝K磨損、軸端滑板磨損，以及柱銷變形、小護(hù)板間隙和水平。

2.4 牌坊測(cè)量技術(shù)

牌坊間隙測(cè)量采用激光跟蹤測(cè)量技術(shù)，測(cè)量牌坊與工作輥、支撐輥配合滑板平面的空間位置，得出間隙值，保證輥系中心線共面，不存在工作輥之間及工作輥與支撐輥之間交叉；存在交叉的輥系在軋鋼時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力，在標(biāo)定時(shí)表現(xiàn)為輥系受力撓曲。壓下系統(tǒng)的柱面墊不允許出現(xiàn)偏磨、磨平、開裂，壓下球面墊配合面不允許出現(xiàn)臺(tái)階。

2.5 間隙管理技術(shù)

間隙管理技術(shù)主要管理各滑板水平面的平行度、間隙和水平度。其中，滑板主要評(píng)估工作輥和支撐輥兩側(cè)滑板與牌坊滑板空間平行度、間隙和基準(zhǔn)偏差；壓下系統(tǒng)主要管理壓下球面墊、支撐輥柱面墊水平面。

2.6 周期管理技術(shù)

周期管理技術(shù)是建立組件實(shí)時(shí)狀態(tài)與剛度曲線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，包含支撐輥軸承座、工作輥軸承座、球面墊、牌坊滑板、輥系滑板、牌坊間隙等，通過設(shè)定合理測(cè)量周期實(shí)施數(shù)據(jù)測(cè)量跟蹤，形成磨損劣化趨勢(shì)分析，數(shù)據(jù)越豐富越容易找出這些測(cè)量數(shù)據(jù)與剛度差異存在的因果關(guān)系，越能夠精準(zhǔn)鎖定異常單元。

對(duì)以上技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)，采用比較差異法對(duì)剛度進(jìn)行分析，對(duì)大量不同組合的剛度曲線和各組件實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行記錄跟蹤，最終鎖定異常組件（圖4）。

圖4 軸承座跟蹤記錄

3 結(jié)論

軋機(jī)剛度改善方法的6 項(xiàng)技術(shù)包括剛度測(cè)量、剛度分析、軋輥裝配、牌坊測(cè)量、間隙管理和周期管理等。本文利用差異比較法分析綜合剛度和兩側(cè)剛度偏差的原因，從復(fù)雜的軋機(jī)系統(tǒng)中準(zhǔn)確診斷并鎖定造成軋機(jī)剛度劣化的異常組件，準(zhǔn)確溯源軋機(jī)剛度劣化原因。另外，通過更換或維修異常組件，快速恢復(fù)和改善軋機(jī)的綜合剛度以及傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)分剛度，保證軋制過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品精度。