淺談提高熱軋板帶軋機剛度偏差符合率

周艦，賀懷君

（河鋼集團唐鋼公司檢修分公司，河北 唐山 063000）

1 概述

軋機是鋼鐵企業(yè)生產板帶產品的重要單元，無論是鍍鋅線、酸洗線、熱軋線都有軋機的存在。軋機剛度是反映軋機結構性能的重要參數，它對熱軋板帶的質量控制、板型控制、輥系的穩(wěn)定性等方面有重要影響。軋機剛度可以為軋鋼工藝的編制提供數據支撐，并且可以給自動化控制提供依據，因此提高軋機剛度、改善軋機剛度的特性具有重要的意義。

2 軋機剛度的定義

軋機剛度是表示該軋機抵抗軋制壓力引起彈性變形的能力，又稱軋機模數或軋機模量，是反映軋機結構性能的重要參數。

為便于理解軋機剛度，采用一個容易理解的名詞，即軋機彈跳。在軋制過程中，軋機軋制產生作用力，軋輥受力后傳給軋件，軋件受力發(fā)生形變，使得軋件外觀和尺寸發(fā)生變化，同時，軋件的反作用力會使軋機機架中的軋輥、滾子軸承、軋輥軸承座、襯板、AGC缸、軋機機架等零部件產生彈性變形，所以軋制時軋輥之間實際間隙比非軋制狀態(tài)時大，這種軋制時軋機輥縫增加的情況就是軋機彈跳。軋機彈跳的總變形量不定，隨著軋制壓力的增加逐漸增大，當軋制壓力增大到一定數值后，間隙達到最大值，不會再繼續(xù)增加，它主要包括軋機機架、軋輥系統(tǒng)以及液壓缸壓下系統(tǒng)的彈性變形，軋機彈跳越大，變形越大，軋機剛度越差。

3 軋機剛度的評定

軋機剛度評定主要包括軋機剛度保持、對向剛度、零點差、同向剛度差。

（1）軋機剛度保持是指軋機牌坊的設計剛度，通常實測剛度因間隙等問題比設計剛度低，所以一般以設計剛度的90%作為一般標準，較高標準為設計剛度的92%，高標準為設計剛度的95%，其理由有軋機剛度的誤差導致軋機的彈性變形計算錯誤，會造成厚度計算錯誤；機架間軋制過程不穩(wěn)定； 因剛度影響造成軋制壓力預報誤差，影響了軋輥的彎曲計算，板形將受到影響。

（2）對向剛度是指軋機機架操作側與傳動側的剛度偏差，標準情況下，兩側的剛度應相等，但是軋制過程中，軋輥交叉生產狀態(tài)會導致兩側剛度產生差異，造成剛度出現偏差，造成軋制過程中產生楔形、軋制不穩(wěn)定等問題。當軋機機架兩側剛度偏差超過規(guī)定值時，軋制時就會出現軋制不穩(wěn)定、板型不良、厚度不均等問題，嚴重情況下，軋機還容易出現甩尾、廢鋼、波浪等問題。

（3）零點差是指軋機機架兩側AGC(HGC)壓下液壓缸桿伸長量的偏差。在自動化操作界面，有使AGC缸兩側壓力差值為零的功能按鈕，經過軋機AGC缸標零操作后，會出現軋機兩側液壓缸的伸長量不同的現象，此時的差值即為零點差。零點差越小說明軋機機架兩側壓下距離偏差越小，軋機軋制性能越好。

AGC缸伸長量包含軋機壓下系統(tǒng)的各設備部件的尺寸偏差、各設備部件間的配合偏差、軋機交叉的偏差、軋機各部件間隙等。由于設備制造時偏差比較小，因此偏差可能均來自軋機的間隙，所以要保證軋機間隙的偏差小，零點差就會小。

（4）同向剛度差是指用軋板法或壓靠法，采用2種方法，用專業(yè)的傳感器分別對軋機進行測試，得到軋機具體的剛度數值，計算得到剛度差。同向剛度可以間接反映軋機機架的彈性變形、軋機與軋輥配合間隙、軋機輥系的精度水平。

4 軋機剛度的構成

在軋制時，由于軋制力的作用，軋機機座會產生一定的彈性變形，特別是寬而厚的板帶軋機上，軋制時軋輥會出現受力彎曲，所以軋件會呈腰鼓形，而且軋件厚度也要大于原始輥縫厚度，所以軋機的彈性變形大小與軋件設定軋制厚度、軋輥設定輥縫有關。因此要想得到設定厚度的板帶，軋輥輥縫的設置應比軋件厚度小，數值為軋機的彈性變形值。

軋機的彈性變形分為2個部分：一部分為軋輥的彎曲變形，另一部分為除軋輥彎曲變形以外各受力零件的彈性變形。軋輥的彎曲變形使軋輥軸線發(fā)生彎曲，使軋輥輥縫要比原始輥縫大，而且輥縫在寬度方向也產生了不均勻的變化。各受力零件的彈性變形是由軋輥軸承座、墊板、壓下螺絲、機架的拉伸等零部件產生的變形造成的。

由此可知軋機的剛度主要由軋機機架剛度和輥系剛度組成。機架剛度取決于機架的制造工藝、機架橫截面積的大小、基礎穩(wěn)固強度、地腳螺栓直徑、安裝精度，輥系剛度取決于軸承座的剛度、軸承間隙的大小、軋輥直徑、軋輥的材質、軋輥襯板的配合、軋輥與機架之間的配合等。

機架剛度為軋機機架的剛度，剛度較大不易發(fā)生改變，而輥系剛度會隨著軋機的使用、設備維護、備件更換存在波動，因此軋機剛度控制主要在于控制輥系剛度的變化。

輥系剛度主要受2種情況影響，分為垂直系及水平系2個方向。

4.1 垂直系影響軋機剛度的部件

影響垂直剛度的零部件有AGC缸（HGC缸）、模擬塊、上階梯墊、軟硬襯板、上支撐輥、上工作輥、下工作輥、下支撐輥、底面襯板、下階梯墊、換輥車、下底面。

4.2 水平系影響剛度的部件

支撐輥軸承座、支撐輥軸承座襯板、工作輥軸承座、工作輥軸承座襯板、機架襯板、夾緊板、彎輥缸、平衡缸、竄輥缸。

5 軋機剛度的檢測

軋機剛度的檢測有2種方法，即直接法和間接法，但是這2種方法都存在一定缺陷，第一種方法需要斷開AGC等功能，這樣會直接影響產品質量和軋機的穩(wěn)定性；第二種方法主要是對軋制數據的分析，對數據解析時，結果難免會產生誤差。目前，普遍采用的是測壓頭（LC）和壓力傳感器（PT），通過2種方法對軋機進行壓靠檢測，用以上2種方法分別對操作側（OS）、傳動側（DS）進行檢測，得到軋機相關數據，如表1所示。

表1

對數據進行分析，得到表2的分析結果。

表2

6 原因分析

影響垂直系剛度的有AGC缸與模擬塊之間裝配超差、模擬塊與上階梯墊之間結合面超差、上階梯墊與軟襯板之間結合面超差、硬襯板與支承輥軸承座頂面之間結合面超差、上支撐輥與工作輥接觸情況、工作輥的軋輥圓度、工作輥與下支撐輥接觸情況、下支撐輥與軋機底面結合面超差、底面襯板與下階梯墊結合面超差、下階梯墊與換輥車襯板腐蝕磨損等情況。

影響水平系剛度的有軋機機架變形、軋機牌坊襯板磨損超差、支撐輥軸承座襯板磨損超差、工作輥軸承座襯板磨損超差、軋輥軸承座的磨損或變形、軋機牌坊襯板空間位置、軸承座襯板空間位置、彎輥缸與平衡杠壓力不穩(wěn)、竄輥缸動作偏差、軋輥交叉。

通過分析及掌握的數據得出，影響輥系剛度的關鍵因素為軋輥輥系與軋機之間的間隙配合和對中情況，其余為次要因素。產生間隙超差和對中偏差的原因主要有以下幾點。

（1）襯板腐蝕：軋輥軸承座安裝面與襯板之間、軋機機架的安裝面與襯板之間，均為金屬直接接觸，各安裝面雖然達到設計圖紙要求的平面度，但是仍然無法達到百分之百的接觸，所以配合面間會有細小的間隙。軋制過程中溫度過高，水會變成水汽狀態(tài)，水汽便會進入配合面間的間隙中，水汽長時間在內部存在，使配合面造成嚴重腐蝕，導致配合間隙越來越大，從而導致軋輥在軋機機架內無規(guī)律竄動，影響剛度。

（2）襯板表面粗糙度：襯板表面粗糙度制造精度低，表面粗糙度越差，軋輥穩(wěn)定性越差，剛度越差。

（3）襯板緊固螺栓松動：軋機襯板緊固螺栓需要定期檢查和緊固，緊固螺栓無法及時檢查緊固，襯板和軋機牌坊之間便會產生間隙，影響軋輥在牌坊中的穩(wěn)定性，造成剛度下降。

（4）軋輥彎輥缸、軸承座平衡杠如果油壓不穩(wěn)，會使軸承座出現偏斜：彎輥缸及平衡缸一側有8根，操作側4根、傳動側4根，軋制過程中，如果油壓不同、響應出現延遲，會造成輥系受力不同，導致軸承座產生偏轉力矩，造成工作輥穩(wěn)定性降低，影響剛度。

7 控制對策

（1）通過激光跟蹤儀測量的方式，定期測量軋機窗口襠距和軋輥軸承座襠距，對軋機窗口襠距尺寸和軋輥軸承座襠距進行調整控制，制定合理有效的調整方案。

對軋機機架襯板和軋輥軸承座襯板進行測量，得到各個襯板空間位置，運用激光跟蹤儀的三維測量軟件，根據軋機的實際位置和設計圖紙，設定一個軋機的虛擬中分面，通過三維軟件對測量點進行分析和計算，得到軋機機架襯板和軋輥軸承座的襯板襠距尺寸距離偏差、上下前后傾斜狀態(tài)，將測量數據填入表格，依照表格偏差進行加減墊片，即可保證軋機襠距的精度，減小軋機襠距對軋機剛度的影響。

同時對軋輥軸承座的無襯板和有襯板情況進行測量，按照偏差對其進行調整，保證軋輥襠距的精度，使之與軋機牌坊配合時，間隙在誤差范圍內，并減小軋輥的交叉情況出現。

（2）根據現有剛度檢測結果及要因確定的主要因素，從潤滑、防護及精度調整等方面優(yōu)先排查剛度欠佳的機架，并逐步處理。

（3）對關鍵部件如襯板、墊板尋求材質改變或修復方式改變，提升備件剛性，延長使用壽命。

（4）通過過程控制，完善點檢標準、維修技術標準，提高剛度差保持率。

8 結語

軋機在軋制過程中，由于軋機窗口尺寸偏差超標，會導致輥系工作時位置無法定位精度差，使得輥系處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，導致軋機剛度下降，此外，軋機軋制過程中，軋輥輥系會在窗口內出現無規(guī)律竄動，長時間振動將導致軸承座受力變形、軸承磨損加劇、軋輥襯板磨損加劇、軋機機架襯板磨損加劇等問題，這些問題會導致備件的使用壽命大大降低，而且對板帶質量影響較大，因此提高軋機剛度非常關鍵。

為此，在日常生產維修過程中，要積極分析影響軋機和輥系的因素，針對關鍵因素，對相應材料、備件進行檢查、修復、更換，采用適當的方法，定期測量軋機的剛度，從而保證軋機在軋制過程中穩(wěn)定運行。