徐雪飛

（寶武裝備智能科技有限公司 上海 201900）

1 前言

寶鋼1580熱軋帶鋼軋機(jī)采用的連續(xù)式短錘頭定寬壓力機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫板坯（高達(dá)1200℃）的全長(zhǎng)連續(xù)式的側(cè)壓，與傳統(tǒng)的立輥軋機(jī)相比，定寬壓力機(jī)具有很大的寬度調(diào)節(jié)量，并且可以實(shí)現(xiàn)壓下量的無級(jí)調(diào)控，最大側(cè)壓量可達(dá)350mm，主要受力面為定寬壓力機(jī)機(jī)架（圖1）上的八塊襯板，在對(duì)高溫板坯實(shí)現(xiàn)大側(cè)壓量的同時(shí)襯板要受到復(fù)雜的反向作用力，機(jī)架上襯板安裝基礎(chǔ)座板四周出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋，且有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)，出現(xiàn)的裂紋嚴(yán)重影響了軋機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，也影響了軋制寬度的精度，如果裂紋繼續(xù)擴(kuò)大，座板將會(huì)出現(xiàn)斷裂的嚴(yán)重后果，在對(duì)設(shè)備的日常檢修維護(hù)中發(fā)現(xiàn)了這一隱患，決定在設(shè)備的年修過程中進(jìn)行修復(fù)，目前國(guó)內(nèi)軋機(jī)機(jī)架牌坊修復(fù)報(bào)道較多，但是熱軋SP定寬壓力機(jī)機(jī)架，還未見相關(guān)報(bào)道［1］［2］［3］。無案例，無成熟的相關(guān)技術(shù)可參考，給修復(fù)工作帶來一定的困難。定寬壓力機(jī)機(jī)架自重達(dá)40多噸，結(jié)構(gòu)為箱梁焊接式，體積12m×4.3m×2.5m，結(jié)合多年積累的維修經(jīng)驗(yàn)及成熟的維修技術(shù)，綜合考慮后，決定采用在線修復(fù)的方式恢復(fù)尺寸精度要求。

2 定寬壓力機(jī)的構(gòu)造及性能參數(shù)

連續(xù)式短錘頭定寬壓力機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，連續(xù)式短錘頭定寬壓力機(jī)的工作過程是板坯以一定的速度勻速連續(xù)前進(jìn)，錘頭在板坯行進(jìn)過程中完成打開、行進(jìn)、側(cè)壓、再打開，這樣連續(xù)地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯的連續(xù)側(cè)壓，工作原理如圖2所示，經(jīng)定寬壓力機(jī)軋制的帶坯邊部凸出量小，經(jīng)水平軋機(jī)軋制后產(chǎn)生的魚尾也較小，甚至沒有，因此可減少切損，提高熱軋成材率，由于連續(xù)式短錘頭定寬壓力機(jī)錘頭側(cè)壓過程和板坯行進(jìn)過程同步，作業(yè)周期時(shí)間短，工作效率高，有利于提高連鑄和熱軋的綜合經(jīng)濟(jì)效益，為1580熱軋生產(chǎn)線上的核心設(shè)備。

圖1 定寬壓力機(jī)機(jī)架構(gòu)造

圖2 連續(xù)式短錘頭定寬壓力機(jī)工作示意圖

其性能參數(shù)如下：

a）形式：移動(dòng)對(duì)稱型

b）壓下驅(qū)動(dòng)方式：機(jī)械曲柄式

c）同步驅(qū)動(dòng)方式：機(jī)械曲柄式

d）定寬壓下量／mm：最大350

e）壓力機(jī)負(fù)荷／MN：最大22（普通鋼，溫度為1050℃時(shí)）

f）壓力機(jī)周期／行程·min-1：50

g）板坯行走量／min·行程-1：400

h）板坯速度／m·min-1：20

3 缺點(diǎn)及改進(jìn)方案

3.1 機(jī)架受力分布

為了確定機(jī)架上部八塊襯板安裝座板四周產(chǎn)生裂紋的原因，特委托檢測(cè)公司在定寬壓力機(jī)滿負(fù)荷工作狀態(tài)下進(jìn)行在線檢測(cè)機(jī)架受力集中點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)仿真模擬有限元計(jì)算得出了最大受力集中點(diǎn)，與實(shí)際產(chǎn)生裂紋位置相吻合，紅色區(qū)域?yàn)闄C(jī)架受力集中部位（圖3），即裂紋產(chǎn)生位置。

圖3 定寬壓力機(jī)機(jī)架受力分布

3.2 機(jī)架本身設(shè)計(jì)存在的缺點(diǎn)

機(jī)架結(jié)構(gòu)為箱形梁焊接結(jié)構(gòu)（圖4），兩側(cè)同步框架側(cè)壓力直接作用在機(jī)架上表面襯板安裝座板上（360×400），圖5為定寬壓力機(jī)機(jī)架工作狀態(tài)；由于襯板安裝座板360（長(zhǎng)）×400（寬）直接焊接在箱形梁上部δ60厚鋼板一側(cè)，而箱形內(nèi)腔中間的δ60筋板由于中間裝配同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，故筋板中間必須有R202.5圓弧，且箱形梁為封閉式結(jié)構(gòu)，筋板有一處側(cè)面無法焊接，以上原因?qū)е麻L(zhǎng)期使用后使δ60上面板產(chǎn)生彎曲變形（受力位置在箱形梁寬度方向一半位置上），是座板周圍裂紋產(chǎn)生的直接原因。

圖4 定寬壓力機(jī)機(jī)架襯板安裝座結(jié)構(gòu)圖（原設(shè)計(jì)）

3.3 襯板安裝座板改進(jìn)后

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用工況及并與原設(shè)計(jì)、制造廠（日方）進(jìn)行多次討論，在不影響使用的狀況下對(duì)機(jī)架安裝座板進(jìn)行改進(jìn)，日方與中方的改進(jìn)方案一致，將原襯板安裝座板碳刨去處進(jìn)行著色探傷檢查，在機(jī)架原位置處進(jìn)行在線加工襯板安裝座面：800（長(zhǎng)）×600（寬），再安裝改進(jìn)后襯板，將壓下力均勻分布于箱形梁整個(gè)橫截面上，原橫截面處鋼板厚度為δ60mm，改進(jìn)后增厚至δ160mm（圖6）。

圖5 機(jī)架計(jì)算機(jī)仿真模擬在線加工圖

圖6 定寬壓力機(jī)機(jī)架襯板安裝座改造后結(jié)構(gòu)圖

4 在線修復(fù)技術(shù)方案的確定

通過對(duì)定寬壓力機(jī)結(jié)構(gòu)的分析及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的勘測(cè)，定寬壓力機(jī)自重約40t，體積12m×4.3m×2.5m，兩側(cè)面裝有主減速箱，檢修時(shí)間10月11號(hào)～25號(hào)，故不能采用傳統(tǒng)的離線加工方法完成對(duì)定寬壓力機(jī)的解體，吊轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)加車間離線加工，再進(jìn)行回裝工作，可采取在線修復(fù)，但短時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量地完成在線修復(fù)，須將方案考慮到最合理，為優(yōu)化在線加工，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真模擬在線加工（圖5），確保按時(shí)間節(jié)點(diǎn)順利進(jìn)行。

5 在線修復(fù)技術(shù)方案

為確保年修總體進(jìn)度必須將在線加工修復(fù)進(jìn)度穿插考慮在內(nèi)，由于襯板安裝座板數(shù)量共八塊，如用一臺(tái)移動(dòng)鏜銑機(jī)分別對(duì)座板進(jìn)行修復(fù)，必然會(huì)增加機(jī)械加工時(shí)間，固然影響總的年修進(jìn)度，通過對(duì)設(shè)備部件解體、在線修復(fù)、裝配、調(diào)試進(jìn)行協(xié)調(diào)討論后，要求總的在線加工時(shí)間必須在4.5天以內(nèi)完成，最終確定采用用四臺(tái)移動(dòng)鏜銑機(jī)（圖5）各分布一處后進(jìn)行同時(shí)在線加工。

5.1 移動(dòng)鏜銑機(jī)參數(shù)（以下簡(jiǎn)稱：機(jī)床）

a）機(jī)床床身長(zhǎng)度3400m，長(zhǎng)度行程 X向：2100mm；

b）機(jī)床床身寬度800mm，寬度行程 Z向：500mm；

c）機(jī)床立柱高度2700mm，高度行程Y向：1100mm；

5.2 施工平臺(tái)搭建

為保證移動(dòng)鏜銑機(jī)有安裝基礎(chǔ)及確保在線加工時(shí)移動(dòng)鏜銑機(jī)穩(wěn)固可靠，需在機(jī)架中間搭建施工平臺(tái)δ80×1300×3800——四件，施工平臺(tái)下部用筋板及箱形梁焊接在機(jī)架上。

5.3 碳刨去處舊襯板安裝座板并著色探傷檢查

機(jī)架上原襯板安裝座板采用碳弧氣刨方法將座板四周焊縫碳刨去處，拆除機(jī)架上舊座板；著色探傷檢查機(jī)架上碳刨處是否有裂紋存在；如有裂紋需在裂紋長(zhǎng)度兩端先鉆φ30止裂孔，再碳刨去處機(jī)架上裂紋，碳刨成V字形狀以提高焊接融合區(qū)焊縫強(qiáng)度；著色探傷復(fù)查至合格。

5.4 設(shè)備就位、調(diào)整

由于機(jī)架改造后襯板安裝座板橫向加工尺寸為800，縱向加工尺寸為600，移動(dòng)鏜銑機(jī)就位時(shí)必須盡量靠近機(jī)架內(nèi)側(cè)面（圖6）；用精密水平儀分別校調(diào)四臺(tái)移動(dòng)鏜銑機(jī)X向?qū)к壝嫔蟈、Y兩個(gè)方向的水平度＜0.10／1000，機(jī)床校調(diào)后的精度直接影響在線加工面的水平度。

5.5 機(jī)械加工

定寬壓力機(jī)機(jī)架上襯板安裝面改造后單個(gè)加工面規(guī)格為橫向：800mm，縱向600mm，由于加工面較大且原為毛坯面，但加工后要求八處襯板安裝面需在同一平面內(nèi)（平面度＜0.20），故對(duì)刀、切削深度必須控制，對(duì)刀后先進(jìn)刀0.5mm（切削深度）進(jìn)行加工，光出后需用激光測(cè)量?jī)x分別檢測(cè)八處光出面實(shí)際標(biāo)高，對(duì)比后換算出最高最低處并確定各面加工余量。

5.6 在線激光測(cè)量平面度

八處襯板加工面的好壞（同一平面度）將直接影響現(xiàn)場(chǎng)使用要求，壓下力是否均勻分布在機(jī)架八處襯板上，直接影響機(jī)架使用壽命。定寬壓力機(jī)機(jī)架上襯板安裝面中心距12m（長(zhǎng)）×4m（寬），八處襯板安裝面平面度＜0.20，精度要求高，采用激光在線測(cè)量平面度滿足圖紙要求。

6 在線修復(fù)實(shí)績(jī)

1580熱軋年修時(shí)間為2016年10月11日開始，設(shè)備拆卸解體近3天，14日凌晨交接給機(jī)械廠開始在線加工，于10月17晚加工全部完成及在線激光檢測(cè)平面合格，在線修復(fù)總用時(shí)3.5天，比原計(jì)劃進(jìn)度4.5天整整提前1天順利結(jié)束。

7 結(jié)論

通過一年多的正常生產(chǎn)運(yùn)行及多次利用定修時(shí)間，對(duì)定寬壓力機(jī)機(jī)架改造、在線修復(fù)部位進(jìn)行無損探傷及在線測(cè)量，未發(fā)現(xiàn)原先存在裂紋現(xiàn)象及箱形梁座板有彎曲變形現(xiàn)象；SP定寬壓力機(jī)機(jī)架在線修復(fù)的成功可為軋鋼同類型機(jī)架在線修復(fù)提供一定的技術(shù)支持與實(shí)踐積累，可推廣應(yīng)用。