轧机窗口尺寸精度检测与调整

陆亚轩

唐钢检修分公司 河北唐山 063000

某钢厂现有热轧板带线1580、1700、1810三条，其中1700HSM和1810UTSP以PC轧机为主，1580HSM为轧辊可轴向串动的轧机。轧机设备长期在高负荷状态运行，同时在磨损、腐蚀、冲击、振动等的作用下，设备劣化，牌坊或者衬板磨损、变形，间隙增大，功能精度降低。轧机零调精度、轧制稳定性逐渐降低，引起轧件跑偏导致废钢，产品质量下降。间隙超差或者异常时会形成辊系交叉、辊缝不平行状态，进而产生轴向力和轧制力静偏差，影响轧机刚度和零调精度进而影响板形及板凸度。因此，控制板形及板凸度的关键在于轧机间隙控制管理。

对轧机精度进行科学有效的控制管理，是全球范围内冶金企业共同面对的难题。通过多年的运行实践，各钢铁企业和科研院校对影响轧机精度和刚度的尺寸偏差、辊系交叉产生的轴向力、辊系交叉的控制范围都有系统的理论成果。但是对于影响轧机精度的间隙、辊系交叉检测以及控制管理一直未有定论[1]。

1 三维检测技术的优势

轧机系统的精度控制基础在于检测，而传统的精度检测方法及工具只能进行点到点测量，无法确定轧机、轧辊轴承座的中分面，也就不能从空间整体上去检测轧机精度，进而确定辊系交叉量；无法有效检测确认影响轧机精度的间隙，也就无法消除间隙、辊系交叉。

随着现代三维空间测量技术的发展，钢铁企业设备精度检测由传统测量方法向以激光跟踪仪为代表的三维高精度测量方式转变。设备精度恢复也转向在线加工设备进行修复。三维空间测量能高效、精确地定位设备的空间三维坐标，并能将设备进行整体建模测量，避免人工测量误差、累积误差的产生。

2 轧机窗口检测方案

针对不同类型轧机系统，研究采取相应的、正确有效的检测方法，包括仪器校验、安装、调平、取点、坐标系建立、几何体构造、数据处理等，并将其标准化，制定标准检测流程。

运用三维高精度空间检测、计算机软件模拟建模技术，解决PC轧机牌坊检测、普通四辊轧机检测。

2.1 PC轧机牌坊精度检测方法

①将激光跟踪仪放置在轧机操作侧外的固定平台上，进行出、入口基准点测量，进行支撑辊、工作辊牌坊衬板取点，支撑辊每排6点，6排，工作辊每排4点，4排；取点均布，由WS向DS侧、由上向下顺序取点。

②进行平面模拟建模，准确建立出入口基准大面，选取平面度较好的平面，平移基准档距的一半，作为中分平面。

③模拟建立工作辊、支撑辊16个平面，并进行拟合误差、平面度矢量分析，建立面心，舍掉超差点。

④标注各模拟平面到对应平面、各模拟平面面心到中分面距离，面心到轧机中分面的距离，即为牌坊衬板档距和单侧对中距离；在支撑辊和工作辊平面上按上下、左右再均分四个平面，模拟面心，上下、左右分别和中分平面对比即可知衬板平面倾斜情况。

⑤标注各模拟单元尺寸，出具轧机牌坊检测报告，如标注各单元平面度及倾斜情况，计算各部间隙及调整量，计算机模拟实际状态，出具轧机运行辊系交叉图。

⑥根据轧机检测报告和辊系交叉示意图，确定间隙调整方案；带PC端只调整丝杠即可，非PC端按间隙管理标准加减垫片即可。

图1 基准评分面的模拟

2.2 普通四辊轧机牌坊带衬板检测方法

普通四辊轧机带衬板窗口尺寸的检测关键在基准面的建立，即中分平面的建立。

首先按照PC轧机取点方法进行所有衬板取点，模拟建立工作辊、支撑辊16个平面，并进行拟合误差、平面度矢量分析，建立面心，舍掉超差点；

按档距偏差将WS、DS支撑辊传动侧各点沿平面法线方向平移至与操作侧同一平面上，再用支撑辊出口、入口所有点分别进行模拟建立平面，选取平面度较好的面，平移两标准档距的一半，即为中分平面[2]。

其余检测步骤与PC轧机相同，检测报告与PC轧机不同。

3 PC轧机窗口的调整

根据检测报告数据，以恢复衬板档距尺寸、消除辊系交叉为目的，制定现场调整方案。

衬板调整分为两部分：一是固定端衬板调整，根据调整方案，通过调整衬板后部的垫片组进行调整，调整时注意衬板底面必须打磨处理；二是PC端衬板调整，由于PC结构的存在，衬板出现倾斜的情况比较多，为了减少衬板倾斜的影响，通过调整PC轧机交叉头后部的丝杠进给或缩回，控制衬板上下倾斜情况，调整量计算方法大致如下：

调整过程中，当改动一根丝杠时，另一根必须保持接触，所以拉回缸处于拉回状态，因此未调整丝杠即为交叉头旋转支点，根据1700线和1810线PC轧机交叉头图纸理论尺寸，具体情况分为以下四种情况：

按照从上到下，变化量分为A，B，C，D，调整量为M，单位：mm

（A、B为交叉头支承辊衬板上下位置，C、D为交叉头工作辊衬板上下位置）

（1）调整传动侧PC上丝杠：

A=M+M＊265/1400=1.1893＊M(mm)

B=M＊515/1400=0.3679＊M(mm)

C=M＊95/1400=0.0679＊M(mm)

D=-M＊295/1400=-0.2107＊M(mm)

其中“-”代表移动方向相反，“+”正为窗口档距减小，“-”窗口档距增大。

（2）调整传动侧PC下丝杠：

A=-M＊265/1400=-0.1893＊M(mm)

B=M＊885/1400=0.6321＊M(mm)

C=M＊1305/1400=0.9321＊M(mm)

D=M+M＊295/1400=1.2107＊M(mm)

其中“-”代表移动方向相反，“+”正为窗口档距减小，“-”窗口档距增大。

（3）调整操作侧PC上丝杠：

A=M+M＊245/1600=1.1531＊M(mm)

B=M＊1455/1600=0.9094＊M(mm)

C=M＊685/1600=0.4281＊M(mm)

D=-M＊115/1600=-0.0719＊M(mm)

其中“-”代表移动方向相反，“+”正为窗口档距减小，“-”窗口档距增大。

（4）调整操作侧PC下丝杠：

A=-M＊245/1600=-0.1531＊M(mm)

B=M＊145/1600=0.0906＊M(mm)

C=M＊915/1600=0.5719＊M(mm)

D=M+M＊115/1600=1.0719＊M(mm)

其中“-”代表移动方向相反，“+”正为窗口档距减小，“-”窗口档距增大。

4 结语

将以上检测技术应用到1810线PC轧机，并实施动态监测，利用定修或换辊时间定期对轧机状态进行检测，如发现间隙超差，根据间隙管理标准进行调整，保证牌坊的间隙尺寸及辊系交叉状态。对1810产线轧机刚度近一年的数据进行统计，轧机两侧刚度差减小到5%，达到最好水平。轧机刚度得到控制，保证了轧机的稳定运行，为板带的板型及厚度控制提供了保障[3]。

轧机在轧制过程中，辊系位置约束限制不理想，将导致辊系处于不稳定工作状态，轧机刚度失控，进而影响带钢的表面质量，常造成堆钢或甩尾事故。

现代化轧机检测技术的研发与应用对轧机的间隙管理起着重要作用，只有精确的检测，才能反映出轧机的真实状态，从而制定有效的改善措施。运用三维高精度空间检测技术、计算机软件模拟建模技术，为轧机精度恢复提供基础数据保障。