卷取機(jī)鉗口扇形板改造芻議

馮映科

（寶武裝備智能科技有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524000）

卷取機(jī)在冶金領(lǐng)域是重要設(shè)備之一，通常卷取機(jī)具備不同規(guī)格型號(hào)的帶鋼收卷功能。隨著軋鋼技術(shù)的發(fā)展，對(duì)卷取機(jī)的要求越來(lái)越高。卷取機(jī)效率更高、功能更加完善是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 鉗口扇形板

每個(gè)卷取機(jī)零部件都具有不同的作用，其中鉗口有固定和活動(dòng)兩種類(lèi)型。本文涉及的是活動(dòng)類(lèi)型鉗口扇形板，其截面形狀如圖1所示，鉸接式連接在卷取機(jī)其他部件，其表面具有兩個(gè)不同圓的弧度，不同弧度間過(guò)渡平順。為了滿足卷取的工況要求，鉗口扇形板進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理，并且表面鍍鉻。鉗口扇形板處于卷取機(jī)帶鋼入口處，當(dāng)帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)時(shí)，鉗口扇形板與相關(guān)部件配合咬合鋼帶，保證卷筒高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶鋼的平穩(wěn)。卷取機(jī)裝配如圖2所示。

圖1 鉗口扇形板

圖2 卷取機(jī)裝配截面

2 鉗口扇形板改造原因

某熱軋廠的卷取機(jī)隨著生產(chǎn)產(chǎn)品的多樣性，當(dāng)產(chǎn)線增加了7mm厚度某種的帶鋼時(shí)，發(fā)現(xiàn)帶鋼開(kāi)始部位內(nèi)弧側(cè)有明顯擦傷痕跡。當(dāng)卷取較厚的帶鋼時(shí)，為了保證鋼帶頭與卷筒緊貼合，鉗口部位施加力更大，同時(shí)帶鋼的剛性增強(qiáng)，在卷取過(guò)程，兩者的高速摩擦，導(dǎo)致帶鋼發(fā)生擦傷的痕跡?；谠摦a(chǎn)線的需要，必然改造鉗口扇形板，在降低硬度的同時(shí)盡可能保證鉗口扇形板表面的耐磨性，以消除帶鋼的擦傷風(fēng)險(xiǎn)。

3 鉗口扇形板改造關(guān)鍵點(diǎn)

鉗口扇形板改造工藝流程：車(chē)削鉗口扇形板表面鍍鉻層；車(chē)削后鉗口扇形板表面探傷；激光熔覆鉗口扇形板的表面；通過(guò)專用輔助工裝裝配鉗口扇形板，并做靜平衡試驗(yàn)；車(chē)削激光熔覆后鉗口扇形板的表面；著色探傷修復(fù)好的鉗口扇形板表面；檢測(cè)表面硬度。

本次改造涉及到兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，第一個(gè)是鉗口扇形板的表面硬度匹配，第二個(gè)是鉗口扇形板的表面車(chē)削。后續(xù)著重論述。

（1）鉗口扇形板的表面硬度匹配。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)帶鋼卷取前硬度檢測(cè)確認(rèn)，帶鋼的表面硬度為24HRC，鉗口扇形板的表面硬度為高于55HRC。兩者的硬度對(duì)比分析，由此可知兩者的硬度差比較懸殊。隨著帶鋼的厚度增加，帶鋼也在剛性增強(qiáng)，超出原來(lái)產(chǎn)線設(shè)計(jì)的極限。在原有卷取機(jī)高轉(zhuǎn)速情況下，鉗口扇形板表面降低與帶鋼表面硬度一致，可有效減弱帶鋼擦傷的風(fēng)險(xiǎn)。

激光熔覆通過(guò)所需類(lèi)型的材料在基體上沉積，實(shí)現(xiàn)對(duì)熔覆層與基體材料之間的冶金結(jié)合，保證了表面無(wú)缺陷以及熔覆層具有良好的機(jī)械性能。激光熔覆過(guò)程速熱速冷，由此得到較為致密的組織以及良好的力學(xué)性能。相對(duì)于傳統(tǒng)的氬弧焊相比，結(jié)合扇形板外形尺寸，采用激光熔覆的方式處理鉗口扇形板的表面是最優(yōu)的方式。

目前，激光熔覆常用的材料有鐵基。鎳基和鈷基合金粉末及陶瓷材料。在冶金行業(yè)，鐵基和鎳基較為常用。鐵基材料相對(duì)低廉，但鐵基材料的耐磨性和耐熱性沒(méi)鎳基材料好，因此本次采用鎳基材料進(jìn)行激光熔覆。

針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)帶鋼的表面硬度，本次選用鎳基牌號(hào)625，熔覆后的硬度范圍在24±3HRC。由于鎳基材料具有良好的熔覆性和耐高溫性能，因此采用多層熔覆保證一定的機(jī)械加工余量即可。其激光熔覆的粉末主要化化學(xué)成分C：0.03%、Mo：8%～10%、Fe：1.5%、Mn：0.2%～0.5%、Cr：20%～23%、Si：0.3%～0.5%、Nb：3.15%～3.85%。

本次鉗口扇形板的激光熔覆設(shè)備功率為3kW；采用純度大于99.99%的氬氣為保護(hù)氣體，流量為13～25L/min；送粉量為5～7g/min，熔覆槍頭移動(dòng)的速度為1100～1200mm/min。激光熔覆前將粉末烘烤干燥，鉗口扇形板的表面采用氧乙炔進(jìn)行加熱，并且防止過(guò)燒，鉗口扇形板的表面預(yù)熱的溫度為160～180℃。為防止熔覆的缺陷出現(xiàn)，采用多層熔覆時(shí)保證層間溫度為170℃左右。鉗口扇形板的外表面是比較窄但比較長(zhǎng)，熔覆外表面采用類(lèi)似跳焊法進(jìn)行，分段熔覆表面，以最大程度減少其變形。鉗口扇形板激光熔覆操作如圖3所示。

圖3 激光熔覆操作

鉗口扇形板的表面激光熔覆宏觀圖像如圖4所示，經(jīng)過(guò)激光熔覆2層熔覆的效果圖。從宏觀上觀察，激光增材層成形較為良好的表面，熔覆區(qū)域未出現(xiàn)孔洞、裂紋等外觀可視缺陷，熔覆的寬度較為穩(wěn)定，每層激光增材層較為均勻。激光熔覆后的激光增材層經(jīng)車(chē)削表面，再進(jìn)行磁粉探傷，無(wú)發(fā)現(xiàn)裂紋，說(shuō)明熔覆的效果良好。

圖4 激光熔覆的宏觀面貌

（2）鉗口扇形板的表面車(chē)削。鉗口扇形板的表面由R337.5和R381弧形組成，且弧度的圓心不在同一個(gè)點(diǎn)上，在漲徑和縮徑時(shí)都能滿足使用功能的需求。在激光熔覆后對(duì)R337.5和R381弧形進(jìn)行車(chē)削。每套卷取機(jī)只有一塊鉗口扇形板，設(shè)計(jì)專用輔助工裝上完成車(chē)削工序。

鉗口扇形板的外徑較為不規(guī)則，無(wú)法直接上車(chē)床裝夾加工，必須通過(guò)專用工裝輔助進(jìn)行車(chē)削加工。針對(duì)該情況，對(duì)鉗口扇形的兩側(cè)面的部位進(jìn)行定位，利用鉸接部位的形狀特點(diǎn)，用螺栓進(jìn)行緊固。

然后對(duì)其靜平衡配種，按照?qǐng)D5所示鉗口扇形板的對(duì)面位置開(kāi)螺紋孔進(jìn)行螺紋連接配重塊，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)情況，本次改造的靜平衡標(biāo)準(zhǔn)為G16，以保證車(chē)削過(guò)程轉(zhuǎn)動(dòng)的可靠性。

圖5 鉗口扇形板車(chē)削前的裝配

先粗車(chē)后精車(chē)，車(chē)削后的表面粗糙為3.2，車(chē)削完成后借助專用工裝的基準(zhǔn)，對(duì)車(chē)削面的外圓進(jìn)行檢測(cè)，保證車(chē)削的弧度符合圖紙要求。經(jīng)車(chē)削后的表面進(jìn)行著色探傷，并符合圖紙要求。檢測(cè)表面硬度，并符合要求。該改造后的鉗口扇形板回裝，并上線使用，經(jīng)過(guò)不同規(guī)格帶鋼卷取試驗(yàn)，證明本次改造方法的可行性，從而消除原來(lái)7mm帶鋼摩擦痕跡的問(wèn)題（圖6）。

圖6 車(chē)削過(guò)程的圖

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)鉗口扇形板的改造要求，分析卷取機(jī)鉗口扇形板技術(shù)難點(diǎn)，利用激光熔覆的優(yōu)勢(shì)，對(duì)鉗口扇形板的表面進(jìn)行改變，滿足改造的鉗口扇形板的表面技術(shù)要求；同時(shí)結(jié)合鉗口扇形板的外形特點(diǎn)，有針對(duì)性的制定車(chē)削方案，保證車(chē)削的平穩(wěn)性，并在同一個(gè)工裝上具備兩個(gè)弧度的加工方式，增強(qiáng)了工裝設(shè)計(jì)的靈活性，滿足改造的需求。通過(guò)這改造方式，實(shí)現(xiàn)了卷取機(jī)鉗口扇形的表面改造，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)的使用反饋，該改造取得預(yù)期效果，為該類(lèi)設(shè)備改造提供切實(shí)有效的方法。