再制造技術(shù)在熱連軋?jiān)O(shè)備上的應(yīng)用

鄭永紅 樊朝偉

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司重型機(jī)械工程公司冶金工程部，四川610052)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)業(yè)向高效和綠色的模式發(fā)展。熱連軋?jiān)O(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行是保證熱軋產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。因此，熱連軋?jiān)O(shè)備中的軋輥、牌坊、切頭飛剪等零件或設(shè)備的長(zhǎng)壽命周期和穩(wěn)定運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)高效、綠色鋼鐵發(fā)展模式的重要保障。

熱軋板帶設(shè)備工作環(huán)境惡劣，需要承受高溫氧化、冷熱疲勞與應(yīng)力變形以及板坯對(duì)其產(chǎn)生的摩擦與磨損。惡劣的工作環(huán)境要求熱軋板帶設(shè)備具有高強(qiáng)度、高剛度、耐腐蝕、耐磨損的特性。采用再制造技術(shù)，先進(jìn)的表面處理技術(shù)和現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)及管理方法不僅可以使熱軋板帶設(shè)備綜合性能不斷改進(jìn)，還能延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低制造成本，達(dá)到節(jié)能節(jié)材、降低污染、創(chuàng)造更多利潤(rùn)的綠色制造的目的。同時(shí)，減少了設(shè)備維修和停機(jī)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率?？梢姡僦圃旃こ碳夹g(shù)所具有的系統(tǒng)功能與現(xiàn)代鋼鐵發(fā)展方向完全一致，是鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然選擇。

1 再制造技術(shù)的概念

再制造技術(shù)是以廢舊機(jī)電產(chǎn)品為對(duì)象，以產(chǎn)品全壽命周期理論為基礎(chǔ)，在保證零部件材質(zhì)和基本形狀不變的前提下，運(yùn)用高新技術(shù)和新科技成果進(jìn)行修復(fù)或改造的過(guò)程。它充分挖掘了已成形的零部件中蘊(yùn)含的材料、能源和加工附加值，使經(jīng)再制造的產(chǎn)品性能達(dá)到或超過(guò)新品，同時(shí)降低制造成本，延長(zhǎng)零件使用壽命。

再制造是相對(duì)于制造而言的，制造是將原材料制作成產(chǎn)品的過(guò)程，再制造是產(chǎn)品達(dá)到壽命后，利用新技術(shù)、新工藝使其恢復(fù)到新產(chǎn)品水平的過(guò)程。兩者采用的原材料完全不同，而再制造的原材料是以即將報(bào)廢的產(chǎn)品為原材料，因此再制造比制造新品成本降低50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，對(duì)環(huán)境的不利影響低于80%[1]。

再制造的本質(zhì)是修復(fù)，但它不是簡(jiǎn)單的維修。再制造的內(nèi)核是采用制造業(yè)的模式搞維修，是一種高科技含量的修復(fù)術(shù)，而且是一種產(chǎn)業(yè)化的修復(fù)，因而再制造是維修發(fā)展的高級(jí)階段，是對(duì)傳統(tǒng)維修概念的一種提升和改寫。

2 再制造技術(shù)在熱連軋?jiān)O(shè)備上的應(yīng)用

2.1 軋輥的再制造

軋輥是軋機(jī)的重要組成部分，是軋制用的重要工具，也是軋制生產(chǎn)中主要消耗部件之一。在軋制生產(chǎn)中，軋輥處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)中，熱軋軋輥工作環(huán)境更為惡劣，軋輥與軋件直接接觸加熱，軋輥水冷引起周期性熱應(yīng)力，軋制負(fù)荷引起接觸應(yīng)力及殘余應(yīng)力等，軋制時(shí)卡鋼造成局部發(fā)熱所引起的熱沖擊、軋輥邊部壓靠、局部機(jī)械應(yīng)力等都易使軋輥失效[2]。軋輥失效形式主要有軋輥磨損、軸頸磨損、扁頭磨損、裂紋、剝落和斷裂等，其中任何一種失效都會(huì)影響軋輥的使用壽命。在眾多的失效形式中，磨損是最主要的失效形式。

針對(duì)軋輥不同的失效形式，采用不同的處理方式來(lái)修復(fù)廢舊軋輥。一般情況下，對(duì)于經(jīng)探傷確認(rèn)軋輥本體合格，僅存在裂紋、剝落等表層失效模式的軋輥磨損，多采用磨床磨削、車床車削、開槽式磨削和手工打磨的方式來(lái)修復(fù)。軋輥嚴(yán)重磨損后的修復(fù)主要采用堆焊修復(fù)、熱噴涂修復(fù)、刷鍍修復(fù)和激光熔覆修復(fù)，其中常用的是堆焊修復(fù)和熱噴涂修復(fù)。對(duì)于軸頸、扁頭磨損，由于其一般磨損量較小，且受修復(fù)精度、修復(fù)同心度的制約，一般采用熱噴涂技術(shù)、熱噴焊技術(shù)、激光熔覆技術(shù)、加工非標(biāo)套、索雷碳納米材料修復(fù)。

再制造技術(shù)中的先進(jìn)表面技術(shù)和先進(jìn)方法在軋輥修復(fù)中的應(yīng)用，延長(zhǎng)了軋輥的使用壽命，降低了噸鋼成本，提高了生產(chǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2.2 牌坊的再制造

牌坊是軋機(jī)的主要受力件，是軋機(jī)的永久性零部件。它具有體積大、重量大、強(qiáng)度大、剛性強(qiáng)等特點(diǎn)。在軋制生產(chǎn)中，牌坊始終處于惡劣的工作環(huán)境中，軋輥軸承座對(duì)牌坊的沖擊、冷卻水、除鱗水的沖刷以及金屬本身的疲勞磨損等導(dǎo)致牌坊窗口的尺寸發(fā)生變化，造成軋機(jī)精度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生卡鋼事故等，不僅影響了軋制產(chǎn)品精度，而且降低了軋制產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。牌坊的主要失效形式為牌坊上滑板接觸面的磨損、壓潰和腐蝕，失效導(dǎo)致軋機(jī)牌坊窗口失去定位功能。

針對(duì)牌坊窗口變寬引起牌坊失效問(wèn)題，一般采用尺寸配合法、在線堆焊修復(fù)法、激光熔覆修復(fù)法、索雷碳納米材料修復(fù)法來(lái)解決。所謂的尺寸配合法，是將牌坊窗口加大，采用增加墊板厚度或在墊板下加墊片的方法來(lái)保證窗口的精度。然而，考慮到牌坊的強(qiáng)度，能供此方法加工的牌坊余量較小，不能無(wú)限次減小牌坊斷面，該方法只能是權(quán)宜之計(jì)。在線堆焊修復(fù)法和激光熔覆法均是在牌坊磨損面上增加一層保護(hù)層，在線堆焊修復(fù)法的修復(fù)面粗糙度較差，而激光熔覆法的成本較高，但修復(fù)效果要高于在線堆焊修復(fù)法。索雷碳納米材料修復(fù)法是一種新材料的應(yīng)用方法，目前該技術(shù)還沒(méi)有大范圍使用，使用效果還有待檢驗(yàn)。

通過(guò)對(duì)牌坊失效面的修復(fù)，不僅可以延長(zhǎng)牌坊的使用壽命，同時(shí)也為軋機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)人員提供了一種改進(jìn)設(shè)計(jì)的新方案，有助于提高軋機(jī)牌坊整體設(shè)計(jì)水平。

2.3 切頭飛剪的再制造

切頭飛剪是熱連軋線不可或缺的設(shè)備之一，主要用來(lái)切掉中間坯不規(guī)則的頭部和尾部，便于中間坯導(dǎo)入到精軋機(jī)中。在軋制生產(chǎn)中，切頭飛剪長(zhǎng)期承受沖擊載荷，工作環(huán)境惡劣，一般主要零件使用幾年后，會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致軋鋼事故。

熱連軋切頭飛剪從運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)分有兩種形式：轉(zhuǎn)鼓式飛剪和曲柄式飛剪。兩種飛剪結(jié)構(gòu)不同，主要的失效零件也不同。目前在現(xiàn)有技術(shù)下轉(zhuǎn)鼓式飛剪的可修復(fù)零部件不多，一般以整體新制為主。曲柄式飛剪正常運(yùn)行五年后開始陸續(xù)出現(xiàn)問(wèn)題，其主要零件需要修復(fù)才能保證剪機(jī)性能。因此本文主要介紹曲柄式飛剪的修復(fù)。

曲柄式飛剪本體由機(jī)架、上下刀架、曲軸、軸承、上下軸承蓋、連桿等組成，其主要易失效的零件為上下刀架、曲軸、軸承等零件。上下刀架主要失效形式為磨損、銹蝕和變形，曲軸的失效形式一般為局部磨損，軸承失效一般為保持架破損、剝離以及裂紋等形式。上下刀架的失效主要是剪刃座支撐面的磨損、剪刃鎖緊缸孔的磨損和其它連接孔的變形。剪刃座支撐面的失效現(xiàn)在一般采用堆焊方式修復(fù)；剪刃鎖緊缸孔的磨損采用鑲套的方式恢復(fù)原設(shè)計(jì)尺寸；其它連接孔的變形多數(shù)采用堆焊方式，少數(shù)采用尺寸配合法修復(fù)。曲軸的失效一般是指與鋼套配合處的磨損，以及安裝軸承和聯(lián)軸器位置的磨損，由于其磨損量一般不大，都在1 mm以內(nèi)，主要采用激光熔覆或者尺寸配合法來(lái)修復(fù)。軸承的修復(fù)一般是對(duì)軸承內(nèi)外圈的修復(fù)，由專業(yè)的軸承生產(chǎn)廠家來(lái)實(shí)施。

總之，以上介紹的各種再制造修復(fù)技術(shù)，各具特色和優(yōu)缺點(diǎn)，用戶可根據(jù)自身的條件選取合適的方法。

3 結(jié)語(yǔ)

再制造技術(shù)在熱連軋?jiān)O(shè)備上的應(yīng)用，是踐行高效、綠色鋼鐵發(fā)展模式的一項(xiàng)十分重要的舉措。實(shí)踐證明借助再制造技術(shù)的先進(jìn)表面技術(shù)和現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)及管理方法，不僅可以使熱連軋?jiān)O(shè)備不斷得到技術(shù)提升，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命和報(bào)廢期限，提高熱連軋?jiān)O(shè)備的技術(shù)性能和附加值，提高設(shè)備制造商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且可以為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、改造和維修提供信息。