1.前言

當(dāng)前形勢下，隨著熱軋板帶的廣泛應(yīng)用及市場競爭的日益激烈，熱軋企業(yè)對產(chǎn)品精度與質(zhì)量的要求也越來越高，為適應(yīng)市場需求，提高自身產(chǎn)品的競爭力，軋機間隙管理是控制軋線設(shè)備精度的有效手段，由于對帶鋼形狀及規(guī)格質(zhì)量的要求越來越高，因此整條軋線的軋機各部分都要保持相對準(zhǔn)確的尺寸公差，一旦軋機出現(xiàn)尺寸超差問題后，將會導(dǎo)致軋機牌坊襯板間隙異常，導(dǎo)致軋輥出現(xiàn)軸向交叉及水平傾斜，直接影響軋線的軋機穩(wěn)定性、降低軋機剛度，嚴(yán)重影響產(chǎn)品精度與質(zhì)量。熱軋板帶軋機在生產(chǎn)過程中工況惡劣，長期受冷卻水及水汽的侵蝕，加上軋制過程中承受總軋制力，因此在長期連續(xù)軋制過程中水汽腐蝕及軋制過程中受軋制力沖擊往往會導(dǎo)致牌坊腐蝕磨損。導(dǎo)致配合間隙超差，由于生產(chǎn)節(jié)奏制約往往不能長時間停機進行修復(fù)，傳統(tǒng)激光熔覆修復(fù)時間長，無法第一時間現(xiàn)場解決此類問題。

高分子復(fù)合材料技術(shù)是一種針對軋機牌坊無損修復(fù)的一種現(xiàn)場修復(fù)方式，該修復(fù)工藝一是避免了傳統(tǒng)補焊機加工方式對軋機牌坊的熱影響，二是避免了使用激光熔覆修復(fù)后的襯板配置工作。該修復(fù)工藝是直接將牌坊恢復(fù)至原始設(shè)計尺寸的一種現(xiàn)場修復(fù)工藝。另外該修復(fù)工藝與傳統(tǒng)修復(fù)工藝相比還具有修復(fù)時間短，修復(fù)面100%面配合，并且具有良好的抗壓強度及耐腐蝕性，從根本上解決了牌坊腐蝕磨損問題的產(chǎn)生。某熱軋企業(yè)針對750mm軋線進行全線間隙檢測及修復(fù)，通過使用激光跟蹤儀針對全線軋機設(shè)備進行間隙檢測，并使用高分子復(fù)合材料技術(shù)進行現(xiàn)場修復(fù)。第一時間快速高效的解決了軋機間隙超差問題?；謴?fù)了軋機空間間隙精度，提高了軋制穩(wěn)定性，保證了軋線產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品精度，提升了產(chǎn)品競爭力。

2.設(shè)備問題

某企業(yè)750軋線于2004年建成投產(chǎn)，設(shè)計年生產(chǎn)能力60萬噸，整條軋線由1架粗軋和8架精軋組成，其中粗軋R1及精軋F1、F2為二輥軋機，精軋F3~F8為四輥軋機，該軋線經(jīng)過多年服役后頻繁出現(xiàn)軋制不穩(wěn)定情況，造成軋制效率低、廢鋼多、帶鋼頭部鐮刀彎、塔形嚴(yán)重的情況，且軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)甩尾及復(fù)雜浪型、軋機剛度降低等情況，嚴(yán)重影響板型控制及產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)之前一直使用掛線測量及補焊研磨方式進行過牌坊修復(fù)，但軋制穩(wěn)定性提升并不明顯。

3.設(shè)備問題分析

針對該軋線出現(xiàn)的以上諸多軋制問題，進行分析后發(fā)現(xiàn)，軋制穩(wěn)定性與軋機剛度系數(shù)偏差存在直接聯(lián)系，而軋機剛度系數(shù)偏差又與軋輥水平、軸向偏差呈線型直接關(guān)系，導(dǎo)致軋機剛度降低的主要原因是軋機空間間隙的超差問題。而間隙產(chǎn)生的原因就是軋機牌坊工況環(huán)境決定的腐蝕及磨損情況。在熱連軋生產(chǎn)過程中，板型控制技術(shù)是影響板帶成材率的關(guān)鍵因素，在軋鋼過程中鋼坯對軋機的反復(fù)咬鋼、拋鋼。在反復(fù)的咬鋼與拋鋼過程中，軋輥軸承座會對牌坊形成較大的沖擊，一旦襯板螺栓出現(xiàn)松動情況，將會導(dǎo)致在軋制過程中，襯板與牌坊底面形成配合間隙，造成拍擊，導(dǎo)致配合面出現(xiàn)磨損情況，再疊加上軋制冷卻水的腐蝕，進一步加劇了磨損情況，總結(jié)起來，導(dǎo)致軋機牌坊磨損、產(chǎn)生配合間隙的主要因素有以下三點：
● 軋制力導(dǎo)致的金屬疲勞磨損；
● 冷卻水對牌坊底面的腐、沖刷；
● 支撐座緊固螺栓松動。

4.設(shè)備修復(fù)工藝

針對該軋線出現(xiàn)的軋機間隙超差問題，往往是通過以下幾中修復(fù)工藝解決軋機的間隙超差問題：
● 加墊法：
該方式是在磨損部位通過加設(shè)墊片方式進行彌補腐蝕、磨損的標(biāo)高尺寸，具有操作簡單，時間短的等特點，但是由于該修復(fù)方式不能使牌坊與配合部件達(dá)到足夠有效的接觸面積，往往會導(dǎo)致牌坊剛度變差等問題的出現(xiàn)。該方式只是一種臨時應(yīng)急措施，不能有效的解決牌坊底面磨損問題。

● 機加工去除法：
該修復(fù)工藝需要通過使用便攜式機床針對牌坊進行加工，加工腐蝕磨損的疲勞層去除后通過增加配合部件的尺寸進行調(diào)整牌坊需求尺寸，但是由于工期較長，無法短期內(nèi)實現(xiàn)，預(yù)判修復(fù)時間為5d。另外該方式修復(fù)后還是會出現(xiàn)腐蝕磨損問題，若多次采用該方式進行修復(fù)就會出現(xiàn)上述問題，導(dǎo)致牌坊剛度降低，形成惡性循環(huán)，不能從根本上解決這一問題。

● 激光熔覆：
激光熔覆與傳統(tǒng)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、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點，但是往往因為造價高，工期長等原因無法在短時間內(nèi)完成修復(fù)。

● 高分子復(fù)合材料技術(shù)

通過近幾年高分子復(fù)合材料技術(shù)在軋機牌坊修復(fù)的實際應(yīng)用情況來看，使用高分子復(fù)合材料技術(shù)具有傳統(tǒng)修復(fù)工藝不具有的快速便捷性，且修復(fù)完成后使用效果與傳統(tǒng)修復(fù)工藝修復(fù)的牌坊一致，另外由于高分子復(fù)合材料是一種由納米材料、金屬粉末、高性能環(huán)氧復(fù)合而成的雙組分非金屬材料，因此使用該方式修復(fù)完成后，不但可以滿足牌坊受力的抗壓性能（見下表），還具有金屬材料不具備的耐腐蝕性，避免了冷卻水對牌坊底面的腐蝕，從根本上解決了牌坊磨損問題。

針對該軋線出現(xiàn)的問題，經(jīng)過分析，并比較了幾種常見的修復(fù)工藝最終選取了激光跟蹤儀配合高分子復(fù)合材料修復(fù)的空間檢測及修復(fù)方案。修復(fù)時首先針對軋線進行空間間隙檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果，針對磨損量較大的使用福世藍(lán)軋機牌坊修復(fù)工藝進行尺寸修復(fù)，針對磨損量輕微的使用福世藍(lán)配合面改善工藝進行預(yù)保護。主要修復(fù)流程如下：

5.技術(shù)方案

軋機間隙檢測
★ 檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)
* 《軋機機械設(shè)備工程安裝驗收規(guī)范》GB50386-2006；
* 《精密工程測量規(guī)范》GB/T15314-94；
* 《光滑工件尺寸的檢驗》GB/T3177-1997；
* 《形狀和位置公差檢測規(guī)定》GB/T1958-2004。
* 圖紙設(shè)計根據(jù)JB/T5000.3-1998

★ 檢測設(shè)備
設(shè)備名稱：
FARO Laser Tracker Vantage

ADM（絕對距離測量）精度指標(biāo):
* 最小工作范圍: 0m 最大工作范圍: 160m（直徑）
* 分辨率: 0.5μm, 精度: 8μm + 0.4μm/m
* 測量采樣速率: 16,000次/秒
* TruADM 跟蹤速度：大于25m/秒；徑向加速度：大于30m/秒2
* 激光波長（紅外激光）：653-655nm 一級安全

角度精度指標(biāo)
* 角向工作范圍：360°無限位水平旋轉(zhuǎn)，垂直方向: +77.9o 至 -52.1o旋轉(zhuǎn)
* 角度分辨率: 0.02 弧度秒(arc-second), 角向精度: 10μm +2.5μm/m
* 最高角向跟蹤速度:180 deg /sec，跟蹤加速度：860 deg /sec
* 內(nèi)置精密電子水平儀±2弧秒

★ 檢測內(nèi)容
軋機窗口精度
* 軋機機架開口；
* 軋機機架傾斜；
* 軋機機架窗口對中；
* 軋機機架單側(cè)對中；
* 軋機機架限位面傾斜；
* 軋機機架限位面平面度；
* 軋機修復(fù)后（帶襯板）機架對中、平面。

軋機垂直度。

★現(xiàn)場檢測過程

★ 檢測結(jié)果
經(jīng)過牌坊檢測，該750軋線的間隙檢測數(shù)據(jù)如下表所示，其中粗軋機操作側(cè)下襯板安裝面最大開口間隙為8.6mm，精軋開口間隙普遍在4mm左右。

福世藍(lán)高分子復(fù)合材料修復(fù)

★ 產(chǎn)品數(shù)據(jù)

此次用于修復(fù)的材料為：福世藍(lán)2211F高分子復(fù)合材料，是一種抗腐蝕、抗高溫并可以機加工的金屬修復(fù)、保護材料。主體由高性能環(huán)氧樹脂、金屬粉末復(fù)合而成的雙組份材料。

★ 施工步驟

（1)預(yù)前準(zhǔn)備
● 將設(shè)備停機處理，拆卸設(shè)備露出修復(fù)位置；
● 檢查有無損壞的螺栓，并將損壞的螺栓進行修復(fù)；
● 將準(zhǔn)備更換的襯板準(zhǔn)備到位；
● 將220v電源線盤連接準(zhǔn)備到位；
● 6-8kg壓縮空氣源連接到位；
● 調(diào)整螺栓及螺桿準(zhǔn)備到位；
● 在噴砂工作前，針對噴槍方向進行預(yù)判，對關(guān)鍵設(shè)備（聯(lián)軸器等）使用塑料布或棉布進行遮擋；

（2)表面處理
● 機架表面烤油處理，去除油污，烤至無火星噴濺；
● 用噴砂、打磨等機械方法處理被粘接表面，并粗化粘接表面（或者露出金屬原色）；
● 噴砂處理至Sa2.5或手動打磨至St3，表面粗糙度應(yīng)大于70μm；
● 用掃、吹、吸等方法清除被粘接表面的殘余物質(zhì)；
● 用99.7%無水乙醇或者丙酮徹底清洗粘接待修復(fù)的表面；
● 被粘接表面要求干燥、清潔、無油、粗糙。
● 襯板表面使用無水乙醇清洗干凈，確保表面干燥，干凈；打磨去除高點及毛刺；

（3) 安裝襯板
● 將定位螺栓及鎖緊螺帽安裝至襯板；
● 將襯板安裝至牌坊上，擰緊定位螺桿；

（4)測量調(diào)整
● 采用激光跟蹤儀測量襯板的空間位置（平行度、垂直度、檔距），并記錄修復(fù)前的測量數(shù)據(jù)；
● 根據(jù)測量的數(shù)值適當(dāng)松緊定位螺桿，以調(diào)整襯板空間位置；
● 邊調(diào)整邊測量，直至尺寸數(shù)值合適；
● 調(diào)整完成后將襯板上的定位螺桿使用鎖母鎖緊后拆除。

（5)刷涂脫模劑
● 將襯板表面、定位螺桿、緊固螺栓均勻刷涂脫模劑

（6）調(diào)和涂抹材料
● 根據(jù)測量的數(shù)值，適量調(diào)和2211F高分子復(fù)合材料，按照2:1比例調(diào)和均勻；
● 涂抹材料時首先薄薄一層刮涂至修復(fù)表面，確保材料壓入基體微孔內(nèi)；
● 將材料刮涂至相應(yīng)厚度；
● 緊固螺栓適當(dāng)涂抹材料。

（7）安裝襯板
● 材料涂抹完成后在30min內(nèi)將襯板安裝到位；
● 使用激光跟蹤儀再次復(fù)核尺寸，并記錄測量數(shù)據(jù)。

（8）材料固化
● 材料固化時間為24℃/24h，材料溫度每上升11℃，固化時間縮短一半、可采用加熱固化方式縮短固化時間。

★ 現(xiàn)場修復(fù)過程

粗軋修復(fù)過程

精軋修復(fù)過程

軋機底面修復(fù)過程

6.總結(jié)

通過此次使用高分子復(fù)合材料技術(shù)針對750mm軋線軋機的全線間隙檢測及修復(fù)工作，后期持續(xù)跟蹤，使用效果良好，恢復(fù)了軋機剛度，軋制穩(wěn)定性得到了有效控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。通過高分子復(fù)合材料自身的抗壓性、抗腐蝕性等優(yōu)勢，解決了軋機間隙超差問題。驗證了使用高分子復(fù)合材料技術(shù)針對軋機牌坊尺寸超差磨損問題修復(fù)的可行性，且具有修復(fù)時間短、修復(fù)效率高、操作簡單的特點。證明了高分子復(fù)合材料技術(shù)在熱軋行業(yè)設(shè)備的腐蝕、腐蝕等問題上具有極高的推廣價值。