再制造技术在热连轧设备上的应用

郑永红 樊朝伟

(二重(德阳)重型装备有限公司重型机械工程公司冶金工程部，四川610052)

随着科学技术的发展，钢铁产业向高效和绿色的模式发展。热连轧设备的长期稳定运行是保证热轧产品质量和经济效益的关键。因此，热连轧设备中的轧辊、牌坊、切头飞剪等零件或设备的长寿命周期和稳定运行是实现高效、绿色钢铁发展模式的重要保障。

热轧板带设备工作环境恶劣，需要承受高温氧化、冷热疲劳与应力变形以及板坯对其产生的摩擦与磨损。恶劣的工作环境要求热轧板带设备具有高强度、高刚度、耐腐蚀、耐磨损的特性。采用再制造技术，先进的表面处理技术和现代先进设计及管理方法不仅可以使热轧板带设备综合性能不断改进，还能延长设备使用寿命，降低制造成本，达到节能节材、降低污染、创造更多利润的绿色制造的目的。同时，减少了设备维修和停机时间，提高了生产效率。可见，再制造工程技术所具有的系统功能与现代钢铁发展方向完全一致，是钢铁产业发展循环经济的必然选择。

1 再制造技术的概念

再制造技术是以废旧机电产品为对象，以产品全寿命周期理论为基础，在保证零部件材质和基本形状不变的前提下，运用高新技术和新科技成果进行修复或改造的过程。它充分挖掘了已成形的零部件中蕴含的材料、能源和加工附加值，使经再制造的产品性能达到或超过新品，同时降低制造成本，延长零件使用寿命。

再制造是相对于制造而言的，制造是将原材料制作成产品的过程，再制造是产品达到寿命后，利用新技术、新工艺使其恢复到新产品水平的过程。两者采用的原材料完全不同，而再制造的原材料是以即将报废的产品为原材料，因此再制造比制造新品成本降低50%，节能60%，节材70%，对环境的不利影响低于80%[1]。

再制造的本质是修复，但它不是简单的维修。再制造的内核是采用制造业的模式搞维修，是一种高科技含量的修复术，而且是一种产业化的修复，因而再制造是维修发展的高级阶段，是对传统维修概念的一种提升和改写。

2 再制造技术在热连轧设备上的应用

2.1 轧辊的再制造

轧辊是轧机的重要组成部分，是轧制用的重要工具，也是轧制生产中主要消耗部件之一。在轧制生产中，轧辊处于复杂的应力状态中，热轧轧辊工作环境更为恶劣，轧辊与轧件直接接触加热，轧辊水冷引起周期性热应力，轧制负荷引起接触应力及残余应力等，轧制时卡钢造成局部发热所引起的热冲击、轧辊边部压靠、局部机械应力等都易使轧辊失效[2]。轧辊失效形式主要有轧辊磨损、轴颈磨损、扁头磨损、裂纹、剥落和断裂等，其中任何一种失效都会影响轧辊的使用寿命。在众多的失效形式中，磨损是最主要的失效形式。

针对轧辊不同的失效形式，采用不同的处理方式来修复废旧轧辊。一般情况下，对于经探伤确认轧辊本体合格，仅存在裂纹、剥落等表层失效模式的轧辊磨损，多采用磨床磨削、车床车削、开槽式磨削和手工打磨的方式来修复。轧辊严重磨损后的修复主要采用堆焊修复、热喷涂修复、刷镀修复和激光熔覆修复，其中常用的是堆焊修复和热喷涂修复。对于轴颈、扁头磨损，由于其一般磨损量较小，且受修复精度、修复同心度的制约，一般采用热喷涂技术、热喷焊技术、激光熔覆技术、加工非标套、索雷碳纳米材料修复。

再制造技术中的先进表面技术和先进方法在轧辊修复中的应用，延长了轧辊的使用寿命，降低了吨钢成本，提高了生产效率，具有良好的经济和社会效益。

2.2 牌坊的再制造

牌坊是轧机的主要受力件，是轧机的永久性零部件。它具有体积大、重量大、强度大、刚性强等特点。在轧制生产中，牌坊始终处于恶劣的工作环境中，轧辊轴承座对牌坊的冲击、冷却水、除鳞水的冲刷以及金属本身的疲劳磨损等导致牌坊窗口的尺寸发生变化，造成轧机精度降低，严重时会发生卡钢事故等，不仅影响了轧制产品精度，而且降低了轧制产品的质量和产量。牌坊的主要失效形式为牌坊上滑板接触面的磨损、压溃和腐蚀，失效导致轧机牌坊窗口失去定位功能。

针对牌坊窗口变宽引起牌坊失效问题，一般采用尺寸配合法、在线堆焊修复法、激光熔覆修复法、索雷碳纳米材料修复法来解决。所谓的尺寸配合法，是将牌坊窗口加大，采用增加垫板厚度或在垫板下加垫片的方法来保证窗口的精度。然而，考虑到牌坊的强度，能供此方法加工的牌坊余量较小，不能无限次减小牌坊断面，该方法只能是权宜之计。在线堆焊修复法和激光熔覆法均是在牌坊磨损面上增加一层保护层，在线堆焊修复法的修复面粗糙度较差，而激光熔覆法的成本较高，但修复效果要高于在线堆焊修复法。索雷碳纳米材料修复法是一种新材料的应用方法，目前该技术还没有大范围使用，使用效果还有待检验。

通过对牌坊失效面的修复，不仅可以延长牌坊的使用寿命，同时也为轧机设备设计人员提供了一种改进设计的新方案，有助于提高轧机牌坊整体设计水平。

2.3 切头飞剪的再制造

切头飞剪是热连轧线不可或缺的设备之一，主要用来切掉中间坯不规则的头部和尾部，便于中间坯导入到精轧机中。在轧制生产中，切头飞剪长期承受冲击载荷，工作环境恶劣，一般主要零件使用几年后，会陆续出现问题，导致轧钢事故。

热连轧切头飞剪从运动机构来分有两种形式：转鼓式飞剪和曲柄式飞剪。两种飞剪结构不同，主要的失效零件也不同。目前在现有技术下转鼓式飞剪的可修复零部件不多，一般以整体新制为主。曲柄式飞剪正常运行五年后开始陆续出现问题，其主要零件需要修复才能保证剪机性能。因此本文主要介绍曲柄式飞剪的修复。

曲柄式飞剪本体由机架、上下刀架、曲轴、轴承、上下轴承盖、连杆等组成，其主要易失效的零件为上下刀架、曲轴、轴承等零件。上下刀架主要失效形式为磨损、锈蚀和变形，曲轴的失效形式一般为局部磨损，轴承失效一般为保持架破损、剥离以及裂纹等形式。上下刀架的失效主要是剪刃座支撑面的磨损、剪刃锁紧缸孔的磨损和其它连接孔的变形。剪刃座支撑面的失效现在一般采用堆焊方式修复；剪刃锁紧缸孔的磨损采用镶套的方式恢复原设计尺寸；其它连接孔的变形多数采用堆焊方式，少数采用尺寸配合法修复。曲轴的失效一般是指与钢套配合处的磨损，以及安装轴承和联轴器位置的磨损，由于其磨损量一般不大，都在1 mm以内，主要采用激光熔覆或者尺寸配合法来修复。轴承的修复一般是对轴承内外圈的修复，由专业的轴承生产厂家来实施。

总之，以上介绍的各种再制造修复技术，各具特色和优缺点，用户可根据自身的条件选取合适的方法。

3 结语

再制造技术在热连轧设备上的应用，是践行高效、绿色钢铁发展模式的一项十分重要的举措。实践证明借助再制造技术的先进表面技术和现代先进设计及管理方法，不仅可以使热连轧设备不断得到技术提升，延长设备使用寿命和报废期限，提高热连轧设备的技术性能和附加值，提高设备制造商的市场竞争力，而且可以为产品的设计、改造和维修提供信息。