邯钢PM3500生产线轧机机架加工与找正初稿20141209

1、邯钢PM3500生产线轧机机架加工与找正白印军 李艳辉 李光伟 ？摘 要：邯钢宽厚板生产线轧机牌坊窗口磨损严重，牌坊本体发生倾斜状况，影响了产品质量，加剧了设备损坏，严重不适应轧机自动化轧钢功能的实现。本文重点介绍了采用激光追踪仪、牌坊在线修复技术和液压提升等领域的先进技术对轧机牌坊进行了测量、堆焊、找正、加工等改造工作，最终结合功能齐全的控制软件，全面实现自动化轧钢，技术可靠，指标先进，有效的改善了产品质量，保证了板形精度，取得了良好的经济效益。关键词：牌坊修复，堆焊，测量，找正。前言邯钢PM3500宽厚板线于2006年6月投产。根据公司“？基地”“？升级”的发展战略，于2014年4月停机进

2、行产线升级改造。轧机机架由于窗口的磨损及全新的设计，需要进行堆焊和加工。另外根据综合测量结果，轧机机架需要进行重新找正。为了缩短施工工期，邯钢与公司内部的设备制造安装公司、上海宝冶集团有限公司同力合作，对机架测量、堆焊、加工及找正制定了综合的施工方案，用最短的工期，保证轧机机架的技术数据达到了国家标准。1 工作内容邯钢3500mm轧机在使用过程中出现机架窗口磨损，本次改造也进行了部分优化设计，需要对轧机机架进行堆焊和加工，在加工前需要对机架原始尺寸进行测量。1.1 机架测量对轧机机架的测量需要在轧机设备拆除完毕后先测量一次，找出各个基准面并做好标记，再开始牌坊基础破除及修复工作。牌坊基础修复完

3、成后，按照以下测量方案再测量一次，以防止牌坊基础处理时造成牌坊状况变化。以牌坊基础修复后的测量数据为牌坊加工及设备安装的基准。轧机原始尺寸如图1所示. 图1：轧机原始尺寸 轧机中心面的确定通过检测传动侧与操作侧牌坊上支承辊区域不带衬板、未失效的表面或磨损最小且不影响使用的表面，从而形成传动侧牌坊与操作侧牌坊各自的中心平面，共2个平面；通过检测传动侧与操作侧牌坊自身压下中心孔，找出其自身的中心轴线，共2条线；再对上述2个平面及2条中心轴线进行分析比较，最终形成一个新的100%垂直于大地水平面的平面，将此平面确定为该轧机的中心参考平面，定义为轧机中心面。测量机架辊传动轴孔中心线距离轧机中心面的距离

4、，从而确定中窗口位置轧机中心面是否存在偏差。测量下窗口耐磨板安装部位下方2220mm位置找出中心线，从而确定下窗口位置轧机中心面是否存在偏差。1.1.2 标高参照面的确定分别检测传动侧与操作侧压下孔下端面，形成2个平面，分析比较该2个平面； 检测3450尺寸8个上端面（轧机底座上表面），形成8个平面，分析比较该8个平面；检测4155尺寸2个上端面（压头盒安装面），形成2个平面，分析比较该2个平面;测量机架辊传动轴4个孔中心线确定一个平面，并通过轧机牌坊尺寸链能够计算出该孔中心线与轧制标高的关系，从中分析找出最准确的数据。通过分析以上平面，从中确定一个平面作为标高参照面。根据上述标高参照面，分别

5、在牌坊的4个立柱的适当位置，制作出4个辅助标高参照平面，以便于确定各机加工位置的高度。 1.1.3轧制中心面的确定将垂直于大地水平面同时垂直于牌坊轧机中心面并通过传动侧与操作侧压下孔下端面中心点的平面作为轧制中心面。根据此轧制中心面，分别在牌坊的4个立柱的适当位置，另行制作出4个辅助横向参照面，以便于确定各机加工面的横向位置。支撑辊平衡缸拆除后，测量平衡缸安装孔，找出中心线并与上述数据对比。 测量结果拆除轧机附着设备及零部件后，采用激光追踪仪对轧机进行测量发现，轧机传动侧入口高，操作侧出口低，差约6-8mm；连接两压下孔中心的虚拟平面向出口倾斜，角度为89.87º，向轧机出口方向倾斜

6、0.13º；且以压下孔中心虚拟平面为中心面，测量得上电机主轴向入口偏12-17mm，下电机轴向入口偏10-14mm；且在现场实际勘察时发现，轧机牌坊底座下有5组垫板已经活动外露，二次灌浆层出现塑性碎裂，轧机基础出现2条竖向裂纹。为保证设备质量，综合各方面因素,需要对轧机机架进行调整。1.2 机架堆焊及加工轧机在生产过程中，热轧设备的工作环境比较恶劣，特别是轧机在工作过程中，轧制冷却水遇到红灼的钢板迅速雾化，夹带着从钢坯表面除磷喷射四周的氧化铁粉末，轧辊通过轴承座对牌坊造成较大的冲击，使轧机机架牌坊内侧窗口面、机架牌坊底面等均出现不同程度的腐蚀磨损, 使轧机机架与轧辊轴承座间

7、隙难以有效控制管理，时常出现轧机机架与轧辊轴承座间隙超过极限值现象，从而影响到板形的控制，而且严重不适应轧机垂直自动化的实现，为此决定对牌坊进行修复。 堆焊前准备工作对所要堆焊的部位进行清理，去除表面油污、杂质。对螺丝孔内的清理可用烤枪进行烘烤和内磨圆进行打磨。对清理出的表面用测硬仪进行检测，硬度HB130-140为牌坊母材，大于此硬度为原堆焊母材（打磨光亮、平整，用测硬仪检测）。1.2.2 探伤清洗干净后，用磁粉探伤或着色探伤对牌坊表面进行检查，并记录下裂纹的大小、长短和面积。然后，进行处理。对表面的细小裂纹，用磨光机进行打磨。对于深度裂纹（大于4mm），包括表面剥落，应通知甲方，经甲方确认

8、后，用碳弧气刨进行清理，并打磨干净。随后用与母材等强的焊条进行补焊，并清理干净，为下一步堆焊做好准备。 焊前探伤用磁粉探伤或着色探伤。着色检验，可发现缺陷所在的位置和大小，磁粉探伤可查牌坊表面和近表面的缺陷，所以二种方法可合二为一，经检查确认后，方可进行堆焊。 牌坊主要面（上、下窗口）的焊接工艺及要求焊接方法主要以CO2气体保护焊冷焊，上下窗口焊丝采用（SQJ501），焊机为NBC-500。焊接时自下而上操作，底部可做托板，以方便增加堆焊厚度和防止焊接熔池下淌，左右两侧可增加引弧板和熄弧板，焊接后用平尺进行检查，保证有加工量35mm。焊接时采用短弧低热输入进行堆焊，为防止产生较大的应力，可采用

9、交错分段焊接方法，焊完第一层后清除焊渣，检查有无缺陷（未熔合、夹渣、气孔等情况）。若存在缺陷，需用机械彻底清理，并进行修补和打磨。确认无缺陷后，再进行下一层的焊接，最后的焊接面要保证平整度和留有足够的机加工量。焊接面积大于30mm2时,用手工抛光进行硬度和探伤检验,预防焊接工艺不适用造成的返工。 主要部位加工要求（1）换辊侧窗口22800.30/0.10mm，传动侧窗口22800.30/0.10mm。 （2）加工表面光洁度：5，其中平衡块安装面加工表面光洁度：3.2。 （3）前后面对轧机机架中心面不对称度允差0.10mm。（4）传动侧与换辊侧两窗口中心线的不平行度0.10mm。（5）下窗口上端

10、到下端尺寸允差0.20mm。（6）下窗口内、外侧尺寸允差0.15mm。1.3 机架整体找正按照上述方案对轧机机架进行了测量，发现机架存在超出施工范围的偏斜，为保证设备质量，综合各方面因素,需要对轧机机架进行整体调整。我厂确定以液压提升的方式将轧机提升，对轧机进行重新调整的施工工艺。 机架提升由于牌坊在倾斜的状态下无法进行机架加工，需通过顶升轧机底板，调平轧机后再进行机架的加工工作。在完成机架加工工作后，再进行轧机的提升和调整。轧机本体总重约900.3吨，厂房内行车额定起重量为125t，以液压提升的方式将轧机提升，在操作侧和传动侧分别安装4组支撑塔架，在支撑塔架顶部布置两根横梁，在轧机机架窗口内

11、安装一根提升用横梁，通过严格的测量使塔架的中心线和牌坊的中心线重合。用2台800t液压提升油缸来实现轧机牌坊的升降，其中在支撑塔架顶部横梁中心设置液压提升缸，并与轧机压下孔中心重合，牌坊窗口内的提升用横梁下设置钢锚座。轧机机架整体提升示意图如图2所示。 图2：轧机机架整体提升示意图 图3：轧机提升高度示意图在实际提升过程中，需要松掉轧机地脚螺栓，轧机底板与轧机连接的螺栓不松。拆除轧机底板与轧机机架的斜楔，待系统检测无误后正式提升，经计算，确定提升设备所需的液压缸提升压力（考虑压力损失）和下降压力。开始提升时，两侧的伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%，40%，在一切都正常的情况下，可继续加

12、载到60%，80%，90%，100%。设备离地后停止提升，对液压提升系统、结构系统进行全面检查，在确认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能继续提升。在破除完轧机底板二次灌浆层并重新垫板座浆、养护完毕后，将轧机降落至座浆垫板上，采用液压螺母拉伸器松掉轧机底板与机架的连接螺栓后，重新将轧机机架提升起来，提升高度为4米。轧机提升高度如图3所示。1.3.2 机架找正轧机提升完成后，进行轧机底板调整，然后预紧轧机底板地脚螺栓，通过液压提升装置将轧机机架落在轧机地板上，采用千斤顶顶紧顶紧轧机底板，开始轧机机架调整。现场采用激光追踪仪和水准仪相结合测量轧机机架。根据测结果，以千斤顶对轧机传动侧和操

13、作侧底板进行调整，最终保证轧机机架符合安装要求。根据轧机机架调整的执行标准，现场需要对轧机机架垂直度、平行度等情况进行测量，相关测量位置如图4、5所示。机架轴向平行度1、 中心线距窗口面b1、b2b1-b2/a10.1/10002、 纵横中心线误差：+0.5，水平度0.1/m。图4：机架平行度测量示意图机架垂直度：（a1-a2）/20.05mm/m，若不合格，需要松动地脚锚固螺栓，以垫板来调整机架图5：机架垂直度测量示意图2 技术方案我厂轧机是2006年安装投产的，本次改造过程中发现轧机整体存在偏斜情况，需要临时增加机架找正，为了保证整体工期和施工质量，我们整体优化了轧机机架的测量、堆焊、加工

14、、提升和找正等工作。2.1 施工顺序考虑到本次项目施工任务多，难度大，涉及到设备拆装时间和空间多有冲突，为了保证项目稳序不乱，保质保量的进行，我厂制定了以下施工顺序，如图6所示。1、整条轧制生产线测量确定轧制中心线和轧机中心线2、拆除轧机附着设备3、测量轧机机架本体4、机架堆焊5、机架非窗口位置加工6、机架测量7、轧机整体提升8、调整垫板进行机架找正在固定位置做测量标记9、机架测量10、窗口加工11、全面回装轧机设备测量结果符合要求测量结果不符合要求图6：项目施工顺序2.2 测量方法本次改造施工中需要进行轧机机架调整和找正，机架窗口加工，轧机机架和主电机中心位置精确定位及优化部分设备安装位置，

15、同时对轧机机架及相关设备精确定位。我厂根据不同的测量基准，不同的测量仪器和不同的测量人员对整个轧机区域进行了多次测量，如表1所示，各个测量结果进行互相验证并根据测量结果及时调整施工方案，有效的保证了整个轧机区域设备回装精度。表1：轧机区域测量汇总序号测量工具测量基准和方法结论1激光追踪仪两侧压下螺母孔中心点连线，过此线垂直大地的平面。1、轧机窗口中心面向出口偏斜0.13°；2、轧机传动侧入口比操作侧出口高6-8mm；3、上电机中心线向轧机入口侧偏12-17mm；4、下电机中心线向轧机入口侧偏14-16mm。5、下支承辊轨道中心向入口偏27mm。2全站仪任意一条南北直线1、轧机窗口中心

16、面向出口偏斜0.06°：2、上电机中心线相对于牌坊中心线向入口偏0.55mm。3、下电机中心线相对于牌坊中心线向入口偏10.9mm。3经纬仪上支承辊滑板安装磨损较轻或者不磨损处中分点1、上电机中心线相对于基准向入口偏11-12mm。2、下电机中心线相对于基准向入口偏16.5-17.5mm。4经纬仪支承辊换辊轨道中心线牌坊中心线相对于支承辊换辊轨道中心线向出口偏0.11°。5垂线、卷尺、压下孔上端面中心垂线1、牌坊中心线向出口偏0.08°。2、上支承辊滑板安装部位中点向入口偏3.5mm。3、下支承辊滑板安装部位下未打磨部位中点向入口偏22.5mm。6全站仪任意取得一

17、条南北中心线1、下主电机中心相对于平衡块安装部位中心向入口偏移9.75-11.2mm。2、下主电机中心相对于支承辊换辊轨道中心向入口偏移0.05-（-6.25）mm。3、支承辊换辊轨道中心相对于平衡块安装部位中心向入口偏9.7-17.45mm。7激光追踪仪SMS定的轧机操作侧和传动侧中心埋板连线1、上主电机中心线相对于磨辊间中心埋板向出口偏9.7mm。2、上主电机中心线相对于支承辊换辊轨道中的中心埋板向出口偏6.5mm。 3、上主电机中心线相对于传动侧下电机墙上的中心埋板向入口偏 2.66mm。2.3 提升找正本次对轧机机架进行了整体提升和找正，通过调整轧机底板下各个部位的垫板来对轧机机架整体

18、微调，以此保证机架各个位置精度符合表2的要求，同时在进行测量时以轧机压下孔模拟的中心线为基准保证该线偏斜角度小于0.00286°，以压下孔底平面水平度尺寸作为辅助基准进行对比。拆除轧机底板四个角地脚螺栓螺母和垫圈，以底板和垫圈接触面为基准，测量底板水平度，要求每个点之间的相对标高不超过0.2mm。表2：轧机机架调整的执行标准序号位置标准/mm备注1牌坊窗口垂直度0.05/10002牌坊窗口出、入口面对称度0.1与牌坊中心平面3底板平行轧制线方向水平度0.05/10004两机架窗口中心线的水平偏斜0.2/10005机架窗口在水平方向扭斜0.2/10006牌坊窗口平行度0.053 技术突

19、破3.1测量本次测量采用了多家公司及多种设备进行测量，尤其是采用激光追踪仪进行牌坊测量有着极高的工作效率，可以大大加速工程的速度，监测并获得可靠的精度。以全站仪进行牌坊及生产线定位，同时以实际挂线进行验证。在项目开始前，采用全站仪和经纬仪通过测量轧机和矫直机原始状态来进行初步定位整条生产线的中心线；拆除轧机机架后采用激光追踪仪测量牌坊本体尺寸精度，通过两者相比较来确定最新的轧机牌坊位置精度及其附着设备的安装精度，整体测量结果如图7所示。在轧机机架提升找正过程中，同时进行牌坊垂直度和窗口平行度测量来验证牌坊定位精度，以此来保证整个项目施工质量。反复测量并根据不同基准进行轧机机架位置测量、纵横方向上设备的位置测量以此保证整个轧机区域的设备回装。图7：轧机区域测量结果示意图3.2机架提升和找正(1)牌坊提升和找正采用液压提升，同时进行测量和找正，两者相互结合。(2)安装精度高：液压同步提升采用计算机控制，能满足安装精度要求；(3)占用场地小：提升体系设备紧凑，占用空间小；(4)安全性高：整个提升体系采用计算机同步控制系统，稳定性与安全性高；(5)提升过程中采用经纬仪进行牌坊定位矫正，以便提升到