热轧平整机小直径工作辊无法使用问题分析
首钢迁钢公司热轧平整分卷机组于2008年初投产，是2160热轧主轧线的配套项目，其主要作用是提高带钢力学性能和表面质量、减少或消除钢卷塔形以及按客户要求分卷。该机组由意大利MINO公司设计，主要设备有开卷机、六辊矫直机、四辊平整机和卷取机。其中，四辊平整机是机组的核心设备，机架内有MINO公司专利E形块。投产以来，四辊平整机运行良好，每次更换工作辊都能顺利完成。但随着生产过程中的磨损，工作辊直径由初始的550mm不断减小。2012年3月，当首次推入直径为509.65mm的下工作辊时（当时的最小直径值），无法完成下轧线调整（调整装置上升到41.02mm停止上升，未达到要求的调整高度），无法标零，进而无法使用，临时更换大直径工作辊后才恢复生产。但509.65mm离报废值500mm还有9.65mm，这造成工作辊提前报废和周转困难，增加了备件成本，并给现场生产组织造成很大影响。（具体故障排查解决方案见以下流程图）
综上所述，从前期执着于单体设备的检查和弯辊缸结构更改，到对设备整体装配状态及对轧制标高进行详细测量，前后历时3个月才使小直径工作辊不能使用的问题彻底解决。通过问题查找得出：故障查找时，检查设备装配尺寸尤为重要；对于新建设备，应保护好各基准点；在生产过程中应利用检修时间定期测量基准点是否因外部条件偏移及定期测量重要设备标高，以便及时掌握设备状态，保证设备的功能精度。本次故障的解决为类似故障查找提供了有益的借鉴。
原因排查
将发生故障的工作辊多次推入推出，并将自动调整改为手动调整，实际轧线调整值仍小于理论轧线调整值。进一步查看发现，下工作辊轴承座翅膀与第3排弯辊缸紧紧接触，导致下工作辊不能再上升，使轧线调整无法完成。之后对弯辊缸及其液压系统、E形块、工作辊和调整装置等逐一排查，具体排查情况如下：
1）弯辊缸及其液压系统。检测弯辊缸是否收缩到位。将工作辊抽出，使机架内为空，依次打开和关闭控制弯辊缸的液压阀，让每排弯辊缸分别伸出和收缩至极限，测量不同状态时缸杆露出的长度。并与E形块备件（因是MINO公司专利技术，备件仍由MINO公司制造）尺寸对比，结果机上件和备件伸出和收缩尺寸基本相同，说明弯辊缸没有安装错误。打开机上第3排弯辊缸的缸盖，确认缸杆已收缩到自身结构的极限。弯辊缸的液压系统属于高压液压系统，检查相应的蓄能器压力、伺服阀信号及阀的动作、液压管路，均正常。
2）E形块。因是MINO公司专利技术，没有图纸，对比机上件及备件，两者外形尺寸一致。
3）工作辊。工作辊辊型为平辊，直径由磨床检测，用千分尺复测，确定工作辊直径数值无误。测量下辊轴承座制造及装配尺寸无误。
4）调整装置。将工作辊抽出，使机架内为空，检查丝杠、楔形块和垂直块无卡阻或损伤现象。楔形块可以在0—815mm内移动，即可以满足最小支撑辊和最小工作辊所需移动的距离。丝杠的一端装有码盘，逐渐抬升楔形块，对比码盘测量的上升值和楔形块的实际上升值，最大差值为0.1mm，此误差不足以造成实际轧线调整值与理论轧线调整值之间0.93mm的差距，可以忽略。
综上所述，与故障相关的机械零部件、液压单体设备和自动化检测设备均正常，初步确定弯辊缸本身收缩尺寸限制是导致小直径工作辊推入平整机架后无法完成轧线调整的原因。
初步解决方案
弯辊缸本身收缩尺寸限制导致小直径工作辊推入平整机架后下工作辊轴承座翅膀与第3排弯辊缸紧紧接触，导致下工作辊不能再上升，故考虑更改弯辊缸结构。
发生故障时，实际轧线调整值与理论轧线调整值，差值为0.93mm，第3排弯辊缸已至收缩极限，此时缸杆露出21mm。如第3排弯辊缸再缩短0.93mm，将满足φ509.65mm的工作辊推入平整机架后的轧线上升要求。考虑到工作辊最小极限直径为500mm，将第3排弯辊缸再缩短9.65mm，即缸杆共缩短10.58mm，将可满足所有小直径工作辊推入后的轧线调整需求。但同时，弯辊缸伸出的极限长度不能缩短，否则将不能满足工作辊负弯时的伸出要求。因此，将弯辊缸的活塞段缩短10.58mm（密封形式不变），使得缸杆总长度缩短10.58mm，弯辊缸收缩时将减少10.58mm；而缸杆段长度不变，以保证弯辊缸伸出极限不变。相应地，第4排弯辊缸总长度不变，将活塞段缩短10.58mm，以实现缸杆段长度增加10.58mm。这样改动后，既满足了轧线调整的需要，又满足了弯辊缸伸出和收缩行程的需要。
上述解决方案需新制16条弯辊缸，制作成本高，且拆装弯辊缸的过程中若安装精度达不到标准，极易造成弯辊缸在生产动作过程中渗油。
最终解决方案
得出实际轧制平面高于理论轧制平面的推论后，对轧制标高进一步测量验证。因现场地基存在不同程度的下陷，几处原始地基基准点已不在同一平面上，无法直接测量，故采用相对测量法，即以与工作辊相邻的机架入口轧辊、出口轧辊为参照。具体操作步骤如下：1）推入上下支撑辊和下工作辊，在操作画面中模拟推入上工作辊。2）完成下轧线调整。此时，下工作辊的上辊面处即为实际轧制标高。3）测量入口轧辊和出口轧辊的直径。4）为便于测量，在入口轧辊和出口轧辊的辊面上各加17mm高的键，拉钢线并挂铅坠，理论上入口轧辊、下工作辊和出口轧辊的上辊面应在同一水平面上。这样一来，下工作辊上辊面与钢线的距离应为17mm，但实际测量值为6mm，说明工作辊调整完成后的轧制标高比其他辊面高了11mm。考虑到入口轧辊和出口轧辊直径偏差0.2mm、钢线直径为0.5mm以及测量存在误差等因素，11mm虽然不是精确值，但可以断定轧制标高确实高10mm左右。
为验证入口轧辊和出口轧辊的上辊面所在的平面为实际轧制标高，测量轧机牌坊底脚到入口轧辊和出口轧辊上辊面的距离，结果与图纸标注的尺寸一致，说明入口轧辊和出口轧辊的上辊面在理论轧制标高上，从而确定工作辊上辊面处轧制标高比理论值高10mm。
通过分析程序，在程序中将下轧线调整的偏移量由-60mm改为-50mm，修改后，推入小直径的工作辊，可以完成轧线调整，且轴承座与E形块的上下间隙现场测量值与图纸推算值基本一致。轧制标高调整后，平整分卷机组轧制稳定、带钢质量合格，调整效果较好。工作辊的使用范围由φ511—550mm扩大到φ500—550mm，提高了工作辊利用率，避免了工作辊提前报废及重新制作弯辊缸，经济效益显著。
装配尺寸检查
因初步解决方案成本高、风险大，故决定对装配尺寸进行检查。但E形块是MINO公司专利技术，只有示意图，联系MINO公司技术人员到现场共同检查，并与其自带图纸进行对比。检查共分两步进行：
第一步：测量不同直径的工作辊推入轧机后下工作辊轴承座翅膀与E形块的间隙值，间隙值见表1。不同直径的工作辊推入机架后轴承座与E形块的间隙值推算过程见表2。
由表1，2可见，轴承座与E形块的实际间隙值与图纸推算值不符，根据推算，即便是辊径最小的φ500mm工作辊的上间隙的图纸推算值也为24.00mm，也未能达到第3排弯辊缸的收缩极限21.00mm，这证明现场设备装配状态与图纸装配状态不符。
第二步：推入下工作辊，调整完成后，测量下支撑辊轴承座上表面与E形块固定表面的距离，现场测量值比图纸推算值小10mm，再次说明现场设备装配状态与图纸装配状态不符。下支撑辊实际抬升高度大于理论抬升高度，导致下工作辊实际抬升高度大于理论抬升高度），即实际轧制平面比理论轧制平面高10mm，导致弯辊缸提前收缩至极限，造成第3排弯辊缸与工作辊轴承座翅膀卡阻，调整不能完成。
(来源：首钢）
现货资源
| 品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 28*12 | HRB400E | 辽宁瀚达钢铁贸易有限公司 | 新抚钢(雷鸣) | 3380 | 详情 |
| 热轧卷板 | 3.75*1500 | Q235B | 苏州鑫昊欣金属科技有限公司 | 沙钢(玖隆物流) | 3630 | 详情 |
| 普碳中板 | 5*1500*9800 | T700 | 上海衷奇供应链管理有限公司 | 太钢(好放库) | 0 | 详情 |
| 低合金板 | 210 | Q355NB | 舞钢市坤钰供应链管理有限公司 | 舞钢(产业集聚区) | 0 | 详情 |
| 无缝管 | 76*35 | 45# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城(东银库) | 4230 | 详情 |
| 圆钢 | 22*9380 | 25CrMoA | 山东大万实业有限公司 | 宣钢(河北宣化) | 0 | 详情 |
| 热轧卷 | 3.0*1800*C | Q235B | 上海盛钢联供应链管理有限公司 | 宝钢(泉安/津澜) | 0 | 详情 |
| 高线 | Φ20*C | Q355D | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 韶钢(川流富锦库) | 5540 | 详情 |
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