1.前言

當前形勢下，隨著熱軋板帶的廣泛應用及市場競爭的日益激烈，熱軋企業對產品精度與質量的要求也越來越高，為適應市場需求，提高自身產品的競爭力，軋機間隙管理是控制軋線設備精度的有效手段，由于對帶鋼形狀及規格質量的要求越來越高，因此整條軋線的軋機各部分都要保持相對準確的尺寸公差，一旦軋機出現尺寸超差問題后，將會導致軋機牌坊襯板間隙異常，導致軋輥出現軸向交叉及水平傾斜，直接影響軋線的軋機穩定性、降低軋機剛度，嚴重影響產品精度與質量。熱軋板帶軋機在生產過程中工況惡劣，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致牌坊腐蝕磨損。導致配合間隙超差，由于生產節奏制約往往不能長時間停機進行修復，傳統激光熔覆修復時間長，無法第一時間現場解決此類問題。

高分子復合材料技術是一種針對軋機牌坊無損修復的一種現場修復方式，該修復工藝一是避免了傳統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后的襯板配置工作。該修復工藝是直接將牌坊恢復至原始設計尺寸的一種現場修復工藝。另外該修復工藝與傳統修復工藝相比還具有修復時間短，修復面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生。某熱軋企業針對750mm軋線進行全線間隙檢測及修復，通過使用激光跟蹤儀針對全線軋機設備進行間隙檢測，并使用高分子復合材料技術進行現場修復。第一時間快速高效的解決了軋機間隙超差問題。恢復了軋機空間間隙精度，提高了軋制穩定性，保證了軋線產品質量與產品精度，提升了產品競爭力。

2.設備問題

某企業750軋線于2004年建成投產，設計年生產能力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，該軋線經過多年服役后頻繁出現軋制不穩定情況，造成軋制效率低、廢鋼多、帶鋼頭部鐮刀彎、塔形嚴重的情況，且軋制過程中經常出現甩尾及復雜浪型、軋機剛度降低等情況，嚴重影響板型控制及產品質量。企業之前一直使用掛線測量及補焊研磨方式進行過牌坊修復，但軋制穩定性提升并不明顯。

3.設備問題分析

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

4.設備修復工藝

針對該軋線出現的軋機間隙超差問題，往往是通過以下幾中修復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墊片方式進行彌補腐蝕、磨損的標高尺寸，具有操作簡單，時間短的等特點，但是由于該修復方式不能使牌坊與配合部件達到足夠有效的接觸面積，往往會導致牌坊剛度變差等問題的出現。該方式只是一種臨時應急措施，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整牌坊需求尺寸，但是由于工期較長，無法短期內實現，預判修復時間為5d。另外該方式修復后還是會出現腐蝕磨損問題，若多次采用該方式進行修復就會出現上述問題，導致牌坊剛度降低，形成惡性循環，不能從根本上解決這一問題。

● 激光熔覆：
激光熔覆與傳統堆焊、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完成修復。

● 高分子復合材料技術

通過近幾年高分子復合材料技術在軋機牌坊修復的實際應用情況來看，使用高分子復合材料技術具有傳統修復工藝不具有的快速便捷性，且修復完成后使用效果與傳統修復工藝修復的牌坊一致，另外由于高分子復合材料是一種由納米材料、金屬粉末、高性能環氧復合而成的雙組分非金屬材料，因此使用該方式修復完成后，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。

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

5.技術方案

軋機間隙檢測
★ 檢測技術標準與依據
* 《軋機機械設備工程安裝驗收規范》GB50386-2006；
* 《精密工程測量規范》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定》GB/T1958-2004。
* 圖紙設計根據JB/T5000.3-1998

★ 檢測設備
設備名稱：
FARO Laser Tracker Vantage

ADM（絕對距離測量）精度指標:
* 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
* 角向工作范圍：360°無限位水平旋轉，垂直方向: +77.9o 至 -52.1o旋轉
* 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
* 內置精密電子水平儀±2弧秒

★ 檢測內容
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；
* 軋機修復后（帶襯板）機架對中、平面。

軋機垂直度。

★現場檢測過程

★ 檢測結果
經過牌坊檢測，該750軋線的間隙檢測數據如下表所示，其中粗軋機操作側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。

福世藍高分子復合材料修復

★ 產品數據

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

★ 施工步驟

（1)預前準備
● 將設備停機處理，拆卸設備露出修復位置；
● 檢查有無損壞的螺栓，并將損壞的螺栓進行修復；
● 將準備更換的襯板準備到位；
● 將220v電源線盤連接準備到位；
● 6-8kg壓縮空氣源連接到位；
● 調整螺栓及螺桿準備到位；
● 在噴砂工作前，針對噴槍方向進行預判，對關鍵設備（聯軸器等）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，表面粗糙度應大于70μm；
● 用掃、吹、吸等方法清除被粘接表面的殘余物質；
● 用99.7%無水乙醇或者丙酮徹底清洗粘接待修復的表面；
● 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），并記錄修復前的測量數據；
● 根據測量的數值適當松緊定位螺桿，以調整襯板空間位置；
● 邊調整邊測量，直至尺寸數值合適；
● 調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）調和涂抹材料
● 根據測量的數值，適量調和2211F高分子復合材料，按照2:1比例調和均勻；
● 涂抹材料時首先薄薄一層刮涂至修復表面，確保材料壓入基體微孔內；
● 將材料刮涂至相應厚度；
● 緊固螺栓適當涂抹材料。

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

（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。

★ 現場修復過程

粗軋修復過程

精軋修復過程

軋機底面修復過程

6.總結

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