寶鋼1580熱軋SP定寬壓力機機架在線修復

徐雪飛

（寶武裝備智能科技有限公司 上海 201900）

1 前言

寶鋼1580熱軋帶鋼軋機采用的連續(xù)式短錘頭定寬壓力機可以實現(xiàn)對高溫板坯（高達1200℃）的全長連續(xù)式的側(cè)壓，與傳統(tǒng)的立輥軋機相比，定寬壓力機具有很大的寬度調(diào)節(jié)量，并且可以實現(xiàn)壓下量的無級調(diào)控，最大側(cè)壓量可達350mm，主要受力面為定寬壓力機機架（圖1）上的八塊襯板，在對高溫板坯實現(xiàn)大側(cè)壓量的同時襯板要受到復雜的反向作用力，機架上襯板安裝基礎座板四周出現(xiàn)嚴重裂紋，且有進一步擴大的趨勢，出現(xiàn)的裂紋嚴重影響了軋機設備的穩(wěn)定運行，也影響了軋制寬度的精度，如果裂紋繼續(xù)擴大，座板將會出現(xiàn)斷裂的嚴重后果，在對設備的日常檢修維護中發(fā)現(xiàn)了這一隱患，決定在設備的年修過程中進行修復，目前國內(nèi)軋機機架牌坊修復報道較多，但是熱軋SP定寬壓力機機架，還未見相關報道［1］［2］［3］。無案例，無成熟的相關技術可參考，給修復工作帶來一定的困難。定寬壓力機機架自重達40多噸，結構為箱梁焊接式，體積12m×4.3m×2.5m，結合多年積累的維修經(jīng)驗及成熟的維修技術，綜合考慮后，決定采用在線修復的方式恢復尺寸精度要求。

2 定寬壓力機的構造及性能參數(shù)

連續(xù)式短錘頭定寬壓力機結構如圖1所示，連續(xù)式短錘頭定寬壓力機的工作過程是板坯以一定的速度勻速連續(xù)前進，錘頭在板坯行進過程中完成打開、行進、側(cè)壓、再打開，這樣連續(xù)地往復運動，實現(xiàn)對板坯的連續(xù)側(cè)壓，工作原理如圖2所示，經(jīng)定寬壓力機軋制的帶坯邊部凸出量小，經(jīng)水平軋機軋制后產(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錘頭側(cè)壓過程和板坯行進過程同步，作業(yè)周期時間短，工作效率高，有利于提高連鑄和熱軋的綜合經(jīng)濟效益，為1580熱軋生產(chǎn)線上的核心設備。

圖1 定寬壓力機機架構造

圖2 連續(xù)式短錘頭定寬壓力機工作示意圖

其性能參數(shù)如下：

a）形式：移動對稱型

b）壓下驅(qū)動方式：機械曲柄式

c）同步驅(qū)動方式：機械曲柄式

d）定寬壓下量／mm：最大350

e）壓力機負荷／MN：最大22（普通鋼，溫度為1050℃時）

f）壓力機周期／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 缺點及改進方案

3.1 機架受力分布

為了確定機架上部八塊襯板安裝座板四周產(chǎn)生裂紋的原因，特委托檢測公司在定寬壓力機滿負荷工作狀態(tài)下進行在線檢測機架受力集中點，利用計算機仿真模擬有限元計算得出了最大受力集中點，與實際產(chǎn)生裂紋位置相吻合，紅色區(qū)域為機架受力集中部位（圖3），即裂紋產(chǎn)生位置。

圖3 定寬壓力機機架受力分布

3.2 機架本身設計存在的缺點

機架結構為箱形梁焊接結構（圖4），兩側(cè)同步框架側(cè)壓力直接作用在機架上表面襯板安裝座板上（360×400），圖5為定寬壓力機機架工作狀態(tài)；由于襯板安裝座板360（長）×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機構，故筋板中間必須有R202.5圓弧，且箱形梁為封閉式結構，筋板有一處側(cè)面無法焊接，以上原因?qū)е麻L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 定寬壓力機機架襯板安裝座結構圖（原設計）

3.3 襯板安裝座板改進后

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

圖5 機架計算機仿真模擬在線加工圖

圖6 定寬壓力機機架襯板安裝座改造后結構圖

4 在線修復技術方案的確定

通過對定寬壓力機結構的分析及對現(xiàn)場環(huán)境的勘測，定寬壓力機自重約40t，體積12m×4.3m×2.5m，兩側(cè)面裝有主減速箱，檢修時間10月11號～25號，故不能采用傳統(tǒng)的離線加工方法完成對定寬壓力機的解體，吊轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)運至機加車間離線加工，再進行回裝工作，可采取在線修復，但短時間內(nèi)高質(zhì)量地完成在線修復，須將方案考慮到最合理，為優(yōu)化在線加工，進行了計算機仿真模擬在線加工（圖5），確保按時間節(jié)點順利進行。

5 在線修復技術方案

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

5.1 移動鏜銑機參數(shù)（以下簡稱：機床）

a）機床床身長度3400m，長度行程 X向：2100mm；

b）機床床身寬度800mm，寬度行程 Z向：500mm；

c）機床立柱高度2700mm，高度行程Y向：1100mm；

5.2 施工平臺搭建

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

5.3 碳刨去處舊襯板安裝座板并著色探傷檢查

機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，拆除機架上舊座板；著色探傷檢查機架上碳刨處是否有裂紋存在；如有裂紋需在裂紋長度兩端先鉆φ30止裂孔，再碳刨去處機架上裂紋，碳刨成V字形狀以提高焊接融合區(qū)焊縫強度；著色探傷復查至合格。

5.4 設備就位、調(diào)整

由于機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，移動鏜銑機就位時必須盡量靠近機架內(nèi)側(cè)面（圖6）；用精密水平儀分別校調(diào)四臺移動鏜銑機X向?qū)к壝嫔蟈、Y兩個方向的水平度＜0.10／1000，機床校調(diào)后的精度直接影響在線加工面的水平度。

5.5 機械加工

定寬壓力機機架上襯板安裝面改造后單個加工面規(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），故對刀、切削深度必須控制，對刀后先進刀0.5mm（切削深度）進行加工，光出后需用激光測量儀分別檢測八處光出面實際標高，對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)場使用要求，壓下力是否均勻分布在機架八處襯板上，直接影響機架使用壽命。定寬壓力機機架上襯板安裝面中心距12m（長）×4m（寬），八處襯板安裝面平面度＜0.20，精度要求高，采用激光在線測量平面度滿足圖紙要求。

6 在線修復實績

1580熱軋年修時間為2016年10月11日開始，設備拆卸解體近3天，14日凌晨交接給機械廠開始在線加工，于10月17晚加工全部完成及在線激光檢測平面合格，在線修復總用時3.5天，比原計劃進度4.5天整整提前1天順利結束。

7 結論

通過一年多的正常生產(chǎn)運行及多次利用定修時間，對定寬壓力機機架改造、在線修復部位進行無損探傷及在線測量，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定寬壓力機機架在線修復的成功可為軋鋼同類型機架在線修復提供一定的技術支持與實踐積累，可推廣應用。