一種具有表面硬化層的軋機牌坊的製作方法

2023-10-23 21:32:42

專利名稱：一種具有表面硬化層的軋機牌坊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種冶金機械，大型軋鋼設備領域中的軋機牌坊，尤其涉及一種耐衝擊、抗磨損和抗腐蝕的具有表面硬化層的軋機牌坊。
背景技術：
目前，在大型板帶軋機設備中，軋機牌坊一般採用低碳鑄鋼材料製造，由於牌坊是軋機的關鍵件，其安全係數一般取得比較大，雖然這種牌坊的碳當量比較小，但是其牌坊的強度和剛度都能夠滿足生產的使用；而且低碳鑄鋼的成本相對比較低，生產製造比較容易；第三，由於牌坊屬於大型鑄鋼件，比較容易出現鑄造缺陷，採用低碳鑄鋼的材料對缺陷修複比較容易。因而低碳鑄鋼在工程實踐中被廣泛運用。由於大型軋機的軋制負荷比較大，在工作中的衝擊負荷也比較大，特別是在軋件咬入、拋出、或者在軋制過程中出現負荷突變時都會產生比較大的衝擊，而這些負荷會作用到軋機牌坊窗口表面，也可能作用到牌坊上下軛的表面。一般地，水平面內衝擊負荷通過軋機輥系傳遞給牌坊滑板，進而作用到牌坊窗口的內表面，垂直面內的衝擊載荷會通過壓下或壓上裝置和墊板等傳遞給牌坊上下軛的工作表面。然而生產中的衝擊總是存在不確定性，而衝擊載荷的方向也並不總是只在某一方向，通常是水平和垂直負荷的合成。由於大型軋機在工作時需要對輥系進行冷卻，生產環境存在大量的冷卻液，冷卻液中的水會進入到滑板和牌坊內表面之間縫隙裡面，長時間工作後，工作零件的表面會被鏽蝕。在熱軋的生產環境，冷卻液接觸熱的板坯會被霧化或者形成蒸汽進入到滑板和牌坊內表面之間的縫隙裡面，同時，空氣也會進入到該間隙內，水、霧化水或蒸汽與空氣在滑板間隙局部存在。在軋機受到強烈衝擊的情況下，會產生局部高壓，進而產生牌坊表面氣蝕。對於軋鋼機，被高壓水打下的氧化鐵皮微粒也可能隨著水霧進入牌坊和滑板間隙，氧化鐵皮微粒的硬度很高，在軋機受到強烈衝擊的情況下，會壓入到滑板和牌坊表面，在滑板和牌坊內表面形成凹點，產生應力集中，而一旦水或蒸汽、空氣進行到凹點處，鏽蝕和氣蝕現象將進一步加劇，導致牌坊進一步損壞。長期的生產條件下，牌坊的表面一旦出現局部很小的損壞，由於上述因素的影響，將進一步出現更大的損傷，最後出現牌坊大面積損傷，導致牌坊窗口間隙變大，軋機工作出現不穩定性，而這種不穩定性將進一步導致軋機衝擊負荷的加劇，反過來進一步惡化牌坊和滑板的工作條件，使牌坊表面進一步損傷；而且隨著間隙的加大，增加了傳動系統出現扭振的可能性，導致傳動系統扭矩係數(TAF)值放大，出現傳動軸或軋輥設備損壞；並且由於間隙的加大，必然導致軋制過程不穩定，影響軋件的表面質量。為了克服上述缺陷，目前在生產實踐中，牌坊出現問題後，不得已進行停機，進行在線處理，一般的步驟是停機抽輥，拆卸滑板，清理清洗表面，探傷檢查表面情況，缺陷部位機械加工，之後進行修復，修復的方案有加工後貼墊板以彌補牌坊尺寸變化、加厚滑板、用金屬液進行修補、焊接修復、雷射熔覆等等，修復後還需要再探傷檢查。但是，在現有技術中對牌坊缺陷進行在線處理，操作的步序繁多，需要停機、換輥、裝拆滑板、修復、反覆檢查等，因而操作時間特別長，耽誤生產時間很長。當損傷面積大時，一次修復無法滿足生產的需要，還需要對牌坊進行多次修復，這已成為生產現場亟待解決的技術難題。首先，進行在線處理，需要活動工具機進行機加工，需要探傷檢測設備，需要特殊的修復設備，如雷射熔覆裝置，因而修復成本特別昂貴；其次，進行在線處理，有些方法還存在相當的技術風險，如堆焊方法，因為焊接熱影響區比較大，需要採取特別的操作工藝，如進行預熱、注意保溫等，但是現場的條件沒有進行熱處理消除應力的手段，因而可能誘發焊接裂紋，帶來設備風險；並且，進行在線修復，技術複雜，操作難度大，不可能採用原牌坊的加工基準，尺寸精度和形位公差難以完全恢復，加工精度和表面質量難以保證。而在垂直方向，壓下和墊板處的工作條件雖然要好一些，但是由於軋機軋制負荷很大，特別存在突然加載、突然卸載、載荷突變等衝擊負荷的工況下，載荷接觸面依然存在損傷的可能。以現有的兩輥軋機牌坊和四輥軋機牌坊為例，請參見圖1至圖4，分別為現有的兩輥軋機牌坊窗口內設備布置的結構示意圖、四輥軋機牌坊實施例一至實施例三的結構示意圖。其中，圖3與圖2的區別主要在於:圖3的上部具有壓下螺母；圖4與圖3區別主要在於:圖3中的牌坊窗口兩側面滑板安裝面為上下相分離的表面,而圖4中的牌坊窗口兩側面滑板安裝面為連續為一體的表面。具體地講，如圖1所示，兩輥軋機牌坊的窗口 100內一般安裝有壓下裝置2、上工作輥裝配3、下工作輥裝配4、液壓壓上缸或下標高調整裝置5、下墊板6、上輥系平衡裝置8、牌坊滑板9、換輥軌道10、液壓壓下缸或上輥系輥縫調整裝置12、工作輥彎輥平衡裝置14等。如圖2至圖4所示，四輥軋機牌坊的窗口 100內除了前述設備外，還安裝有上支承輥裝配13、軋機下支承輥裝配15、換輥軌道16等。兩輥軋機牌坊和四輥軋機牌坊的結構為本領域的公知技術，故在此不再累述。在軋機工作過程中，由於軋件咬入、拋出、及軋制過程中負荷突變以及設備的間隙存在可能導致設備受到衝擊負荷，在垂直方向衝擊:壓下螺母與牌坊接觸的牌坊工作面101、牌坊下軛的上工作面103、牌坊上軛的下工作面104 ;在水平方向衝擊:滑板安裝的牌坊工作面102、工作輥彎輥平衡裝置安裝的牌坊工作面105。這些衝擊負荷對設備造成非常不利的影響，將會對這些工作面產生一定的傷害。尤其是在熱軋條件下，大量冷卻液(如軋輥冷卻水)和高壓除鱗水的存在，冷卻液接觸紅熱的軋件產生霧化，而氧化鐵皮或鐵粉微粒將有可能隨著霧氣進入到牌坊滑板9的間隙，或被高壓水衝到牌坊滑板9的間隙內，而設備的負荷又會作用到牌坊滑板9上，特別是在衝擊負荷下，會嚴重傷害牌坊滑板9和牌坊工作面。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠保護牌坊的工作表面；減少因牌坊表面損傷帶來的軋機間隙加大，使得軋機穩定工作，減小衝擊，減小傳動系統扭振出現的可能性的，具有表面硬化層的軋機牌坊。本實用新型的另一目的是提供一種延長牌坊的使用壽命；減少出現缺陷在線修復的費用；減少牌坊維護時間，降低維護費用的具有表面硬化層的軋機牌坊。[0015]本實用新型的再一目的是提供一種延長牌坊設備的使用時間，保證設備作業時間，提高作業率和生產效益的具有表面硬化層的軋機牌坊。為達到上述目的，本實用新型提出一種具有表面硬化層的軋機牌坊，包括牌坊本體，在所述牌坊本體上開設有窗口，在所述窗口的框壁上至少設有對應於牌坊下軛接觸位置的第一工作面和對應於滑板接觸位置的第二工作面，在所述第一工作面和所述第二工作面上均設有表面硬化層。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，在所述窗口的框壁上還設有對應於壓下螺母接觸位置的第三工作面，在所述第三工作面上設有表面硬化層。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，在所述窗口的框壁上還設有對應於工作輥彎輥平衡裝置接觸位置的第五工作面，在所述第五工作面上設有表面硬化層。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，在所述窗口的框壁上還設有對應於牌坊上軛接觸位置的第四工作面和對應於工作輥彎輥平衡裝置接觸位置的第五工作面，在所述第四工作面和所述第五工作面上均設有表面硬化層。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，所述第二工作面沿豎直方向呈連續狀。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，所述第二工作面沿豎直方向分成上下兩段，在所述兩段第二工作面之間設有所述第五工作面。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，所述表面硬化層為合金層。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，所述表面硬化層通過堆焊或噴焊形成於所述窗口的框壁上。如上所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其中，所述表面硬化層的厚度為Imm 5mm ο與現有技術相比，本實用新型具有以下特點和優點:本實用新型通過在豎直方向的作用面:牌坊下軛的上工作面(第一工作面)、壓下螺母與牌坊接觸的牌坊工作面(第三工作面)和牌坊上軛的下工作面(第四工作面，以及在水平方向衝擊面:滑板安裝的牌坊工作面(第二工作面)和工作輥彎輥平衡裝置安裝的牌坊工作面(第五工作面)等各處進行局部表面處理，在設備製造階段通過堆焊、噴焊或者其他方法在牌坊面形成一層薄薄的硬化層，使其具有耐腐蝕、耐衝擊、抗疲勞的性能。本實用新型從設計理念上做到防範於未然，在設備設計和製造之初就使牌坊主要工作面得到保護，從而達到延長牌坊使用壽命，維持軋機合理的間隙，降低衝擊負荷，改善軋件咬入、拋出及軋制過程中負荷突變對設備的影響，降低扭振出現的可能性。避免因為未進行保護，而出現工作面破壞；避免因此而不得已在生產中進行修復，影響生產時間；避免牌坊工作面在線加工修復，需要專用活動工具機，需要專用的修復設備(如雷射熔覆設備)，需要專用的探傷檢測設備等，花費高，步序繁雜，操作及其不便，勞動強度大等缺陷。這樣的方案，對於設備間隙的控制、軋機的穩定性軋制、減輕設備的磨損都比較有利，能大大的提高了設備的使用壽命，保證了設備的安全性，降低了設備的衝擊，減少了設備損壞，降低了設備維護成本，避免了在線加工，大大減少不必要的加工費用，保證了設備生產時間，提高了作業率和經濟效益。
在此描述的附圖僅用於解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的範圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用於幫助對本實用新型的理解，並不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本實用新型的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。圖1為現有的兩輥軋機牌坊窗口內設備布置的結構示意圖；圖2為現有的四輥軋機牌坊窗口內設備布置實施例一的結構示意圖；圖3為現有的四輥軋機牌坊窗口內設備布置實施例二的結構示意圖；圖4為現有的四輥軋機牌坊窗口內設備布置實施例三的結構示意圖；圖5為本實用新型具有表面硬化層的兩輥軋機牌坊的結構示意圖；圖6為本實用新型具有表面硬化層的四輥軋機牌坊實施例一的結構示意圖；圖7為本實用新型具有表面硬化層的四輥軋機牌坊實施例二的結構示意圖；圖8為本實用新型具有表面硬化層的四輥軋機牌坊實施例三的結構示意圖。附圖標記說明:1-牌坊本體；2_壓下裝置；3_上工作輥裝配；4_下工作輥裝配；5_液壓壓上缸或下標高調整裝置；6_與牌坊下軛上表面接觸的下墊板；7_壓下螺母；8_上輥系平衡裝置；9-滑板；10、16_換輥軌道；11_與牌坊上軛下表面接觸的上墊板；12_液壓壓下缸或上輥系輥縫調整裝置；13_上支承輥裝配；14_工作輥彎輥平衡裝置；15_下支承輥裝配；100-窗口 ；101_第一工作面；102_第二工作面；103_第三工作面；104_第四工作面；105-第五工作面；200_表面硬化層。
具體實施方式
結合附圖和本實用新型具體實施方式
的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的細節。但是，在此描述的本實用新型的具體實施方式
，僅用於解釋本實用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型的教導下，技術人員可以構想基於本實用新型的任意可能的變形，這些都應被視為屬於本實用新型的範圍。本實用新型所涉及的軋機牌坊，以典型的兩輥軋機和四輥軋機牌坊為例進行說明，至於六輥、八輥，以及多輥軋機或其他軋機，雖未進行說明和描述，其設計的理念和方法，以及本實用新型所保護的結構只要思想一致，均在本實用新型保護的範圍內。請參考圖5至圖8，分別為本實用新型具有表面硬化層的兩輥軋機牌坊的結構示意圖；本實用新型的四輥軋機牌坊實施例一、實施例二和實施例三的結構示意圖。本實用新型提出了一種具有表面硬化層的軋機牌坊，包括牌坊本體1，在牌坊本體I上開設有窗口100，在窗口 100的框壁上至少設有對應於牌坊下軛接觸位置(即與牌坊下軛上表面接觸的下墊板6)的第一工作面101和對應於滑板9接觸位置的第二工作面102，在第一工作面101和第二工作面102上均設有表面硬化層200。設置表面硬化層200對於設備間隙的控制、軋機的穩定性軋制、減輕設備的磨損都比較有利，能大大的提高了設備的使用壽命，保證了設備的安全性，降低設備的衝擊，減少了設備損壞，降低了設備維護成本，避免在線加工，大大減少不必要的加工費用，保證了設備生產時間，提高了作業率。進一步的，如圖5、圖7、圖8所示，對於安裝有壓下螺母7的軋機牌坊，在窗口 100的框壁上還設有對應於壓下螺母7接觸位置的第三工作面103，在第三工作面103上設有表面硬化層200。進一步的，如圖6所示，在窗口 100的框壁上還設有對應於牌坊上軛接觸位置(即與牌坊上軛下表面接觸的上墊板11)的第四工作面104 ;如圖6、圖7所示，在窗口 100的框壁上還設有對應於工作輥彎輥平衡裝置14接觸位置的第五工作面105，在第四工作面104和第五工作面105上均設有表面硬化層200。如圖5、圖8所示，第二工作面102沿豎直方向呈連續狀，相應地，表面硬化層200連續設置在第二工作面102上。如圖6、圖7所示，第二工作面102沿豎直方向分成上下兩段，在兩段第二工作面102之間設有第五工作面105。相應地，表面硬化層200分別設置在上下兩段的第二工作面102上。在本實用新型中，表面硬化層200通過堆焊或噴焊形成於窗口 100的框壁的相應位置上。或者也可以採用其他公知的固化結合方式，只要保證表面硬化層200牢固的固化在窗口 100的框壁上即可。在本實用新型中，表面硬化層200採用合金材料，例如採用鎳鉻鈷合金材料；當然，表面硬化層200也可以採用其它公知的合金材料，只要能夠達到保護牌坊工作表面的目的即可。合金表面硬化層200的厚度為1_ 5_，從而保證表面硬化層的硬度及厚度要求。本實用新型能夠在製造廠進行熱處理消應，避免在線對成品軋機牌坊進行熱加工，需要各種手段和措施進行局部處理，出現裂紋而損傷牌坊，而帶來更大的設備風險和維修成本；在製造廠能夠比較容易控制加工的精度，得到比較好的尺寸精度和形位公差，避免在線修復，改變加工基準，加工精度難以保證的問題；在製造廠操作工藝容易控制，比較容易保證牌坊表面硬化層與母材的結合，硬化層的質量好，避免在線修復因為控制手段受現場條件限制，而出現修復層質量不穩定，使用一段時間後需要進行重新修復的問題；延長牌坊壽命，大大降低設備維護量，降低維護成本。針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在於對本實用新型進行解釋，以便於能夠更好地理解本實用新型，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本實用新型的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特徵也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特徵應被理解為能夠應用於任何一個實施方式中，而並不僅局限於所描述的實施方式。
權利要求1.一種具有表面硬化層的軋機牌坊，包括牌坊本體，在所述牌坊本體上開設有窗口，其特徵在於，在所述窗口的框壁上至少設有對應於牌坊下軛接觸位置的第一工作面和對應於滑板接觸位置的第二工作面，在所述第一工作面和所述第二工作面上均設有表面硬化層。
2.如權利要求1所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，在所述窗口的框壁上還設有對應於壓下螺母接觸位置的第三工作面，在所述第三工作面上設有表面硬化層。
3.如權利要求2所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，在所述窗口的框壁上還設有對應於工作輥彎輥平衡裝置接觸位置的第五工作面，在所述第五工作面上設有表面硬化層。
4.如權利要求1所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，在所述窗口的框壁上還設有對應於牌坊上軛接觸位置的第四工作面和對應於工作輥彎輥平衡裝置接觸位置的第五工作面，在所述第四工作面和所述第五工作面上均設有表面硬化層。
5.如權利要求1所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，所述第二工作面沿豎直方向呈連續狀。
6.如權利要求3或4所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，所述第二工作面沿豎直方向分成上下兩段，在所述兩段第二工作面之間設有所述第五工作面。
7.如權利要求1至5中任一項所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，所述表面硬化層為合金層。
8.如權利要求7所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，所述表面硬化層通過堆焊或噴焊形成於所述窗口的框壁上。
9.如權利要求7所述的具有表面硬化層的軋機牌坊，其特徵在於，所述表面硬化層的厚度為Imm 5mmο
專利摘要本實用新型公開了一種具有表面硬化層的軋機牌坊，包括牌坊本體，其上開設有窗口，在窗口的框壁上設有對應於牌坊下軛接觸位置的第一工作面和對應於滑板接觸位置的第二工作面，在第一、第二工作面上均設有表面硬化層。還設有對應於壓下螺母接觸位置的第三工作面，還設有對應於牌坊上軛接觸位置的第四工作面和對應於工作輥彎輥平衡裝置接觸位置的第五工作面，在第三、第四、第五工作面上均設有表面硬化層。本實用新型保護牌坊工作表面；減少因牌坊表面損傷帶來的軋機間隙加大，軋機穩定工作，減小衝擊，減小傳動系統扭振出現的可能性。並且，延長使用壽命；減少出現缺陷在線修復的費用；減少維護時間，降低維護費用；提高軋機的作業率和經濟效益。
文檔編號B21B31/02GK203044508SQ20132007169
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者任際軍 申請人:中冶京誠工程技術有限公司, 北京京誠之星科技開發有限公司