CN103084400B - 一种具有表面硬化层的轧机牌坊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有表面硬化层的轧机牌坊，包括牌坊本体，在牌坊本体上开设有窗口，在窗口的框壁上设有对应于牌坊下轭接触位置的第一工作面和对应于滑板接触位置的第二工作面，在第一、第二工作面上均设有表面硬化层。还设有对应于压下螺母接触位置的第三工作面，还设有对应于牌坊上轭接触位置的第四工作面和对应于工作辊弯辊平衡装置接触位置的第五工作面，在第三、第四、第五工作面上均设有表面硬化层。本发明保护牌坊工作表面；减少因牌坊表面损伤带来的轧机间隙加大，轧机稳定工作，减小冲击，减小传动系统扭振出现的可能性。并且，延长使用寿命；减少出现缺陷在线修复的费用；减少维护时间，降低维护费用；提高轧机的作业率和经济效益。

Description

一种具有表面硬化层的轧机牌坊

技术领域

本发明涉及一种冶金机械，大型轧钢设备领域中的轧机牌坊，尤其涉及一种耐冲击、抗磨损和抗腐蚀的具有表面硬化层的轧机牌坊。

背景技术

目前，在大型板带轧机设备中，轧机牌坊一般采用低碳铸钢材料制造，由于牌坊是轧机的关键件，其安全系数一般取得比较大，虽然这种牌坊的碳当量比较小，但是其牌坊的强度和刚度都能够满足生产的使用；而且低碳铸钢的成本相对比较低，生产制造比较容易；第三，由于牌坊属于大型铸钢件，比较容易出现铸造缺陷，采用低碳铸钢的材料对缺陷修复比较容易。因而低碳铸钢在工程实践中被广泛运用。

由于大型轧机的轧制负荷比较大，在工作中的冲击负荷也比较大，特别是在轧件咬入、抛出、或者在轧制过程中出现负荷突变时都会产生比较大的冲击，而这些负荷会作用到轧机牌坊窗口表面，也可能作用到牌坊上下轭的表面。一般地，水平面内冲击负荷通过轧机辊系传递给牌坊滑板，进而作用到牌坊窗口的内表面，垂直面内的冲击载荷会通过压下或压上装置和垫板等传递给牌坊上下轭的工作表面。然而生产中的冲击总是存在不确定性，而冲击载荷的方向也并不总是只在某一方向，通常是水平和垂直负荷的合成。

由于大型轧机在工作时需要对辊系进行冷却，生产环境存在大量的冷却液，冷却液中的水会进入到滑板和牌坊内表面之间缝隙里面，长时间工作后，工作零件的表面会被锈蚀。

在热轧的生产环境，冷却液接触热的板坯会被雾化或者形成蒸汽进入到滑板和牌坊内表面之间的缝隙里面，同时，空气也会进入到该间隙内，水、雾化水或蒸汽与空气在滑板间隙局部存在。在轧机受到强烈冲击的情况下，会产生局部高压，进而产生牌坊表面气蚀。

对于轧钢机，被高压水打下的氧化铁皮微粒也可能随着水雾进入牌坊和滑板间隙，氧化铁皮微粒的硬度很高，在轧机受到强烈冲击的情况下，会压入到滑板和牌坊表面，在滑板和牌坊内表面形成凹点，产生应力集中，而一旦水或蒸汽、空气进行到凹点处，锈蚀和气蚀现象将进一步加剧，导致牌坊进一步损坏。

长期的生产条件下，牌坊的表面一旦出现局部很小的损坏，由于上述因素的影响，将进一步出现更大的损伤，最后出现牌坊大面积损伤，导致牌坊窗口间隙变大，轧机工作出现不稳定性，而这种不稳定性将进一步导致轧机冲击负荷的加剧，反过来进一步恶化牌坊和滑板的工作条件，使牌坊表面进一步损伤；而且随着间隙的加大，增加了传动系统出现扭振的可能性，导致传动系统扭矩系数(TAF)值放大，出现传动轴或轧辊设备损坏；并且由于间隙的加大，必然导致轧制过程不稳定，影响轧件的表面质量。

为了克服上述缺陷，目前在生产实践中，牌坊出现问题后，不得已进行停机，进行在线处理，一般的步骤是停机抽辊，拆卸滑板，清理清洗表面，探伤检查表面情况，缺陷部位机械加工，之后进行修复，修复的方案有加工后贴垫板以弥补牌坊尺寸变化、加厚滑板、用金属液进行修补、焊接修复、激光熔覆等等，修复后还需要再探伤检查。

但是，在现有技术中对牌坊缺陷进行在线处理，操作的步序繁多，需要停机、换辊、装拆滑板、修复、反复检查等，因而操作时间特别长，耽误生产时间很长。当损伤面积大时，一次修复无法满足生产的需要，还需要对牌坊进行多次修复，这已成为生产现场亟待解决的技术难题。首先，进行在线处理，需要活动机床进行机加工，需要探伤检测设备，需要特殊的修复设备，如激光熔覆装置，因而修复成本特别昂贵；其次，进行在线处理，有些方法还存在相当的技术风险，如堆焊方法，因为焊接热影响区比较大，需要采取特别的操作工艺，如进行预热、注意保温等，但是现场的条件没有进行热处理消除应力的手段，因而可能诱发焊接裂纹，带来设备风险；并且，进行在线修复，技术复杂，操作难度大，不可能采用原牌坊的加工基准，尺寸精度和形位公差难以完全恢复，加工精度和表面质量难以保证。而在垂直方向，压下和垫板处的工作条件虽然要好一些，但是由于轧机轧制负荷很大，特别存在突然加载、突然卸载、载荷突变等冲击负荷的工况下，载荷接触面依然存在损伤的可能。

以现有的两辊轧机牌坊和四辊轧机牌坊为例，请参见图1至图4，分别为现有的两辊轧机牌坊窗口内设备布置的结构示意图、四辊轧机牌坊实施例一至实施例三的结构示意图。其中，图3与图2的区别主要在于：图3的上部具有压下螺母；图4与图3区别主要在于：图3中的牌坊窗口两侧面滑板安装面为上下相分离的表面，而图4中的牌坊窗口两侧面滑板安装面为连续为一体的表面。

具体地讲，如图1所示，两辊轧机牌坊的窗口100内一般安装有压下装置2、上工作辊装配3、下工作辊装配4、液压压上缸或下标高调整装置5、下垫板6、上辊系平衡装置8、牌坊滑板9、换辊轨道10、液压压下缸或上辊系辊缝调整装置12、工作辊弯辊平衡装置14等。如图2至图4所示，四辊轧机牌坊的窗口100内除了前述设备外，还安装有上支承辊装配13、轧机下支承辊装配15、换辊轨道16等。两辊轧机牌坊和四辊轧机牌坊的结构为本领域的公知技术，故在此不再累述。

在轧机工作过程中，由于轧件咬入、抛出、及轧制过程中负荷突变以及设备的间隙存在可能导致设备受到冲击负荷，在垂直方向冲击：压下螺母与牌坊接触的牌坊工作面101、牌坊下轭的上工作面103、牌坊上轭的下工作面104；在水平方向冲击：滑板安装的牌坊工作面102、工作辊弯辊平衡装置安装的牌坊工作面105。这些冲击负荷对设备造成非常不利的影响，将会对这些工作面产生一定的伤害。尤其是在热轧条件下，大量冷却液(如轧辊冷却水)和高压除鳞水的存在，冷却液接触红热的轧件产生雾化，而氧化铁皮或铁粉微粒将有可能随着雾气进入到牌坊滑板9的间隙，或被高压水冲到牌坊滑板9的间隙内，而设备的负荷又会作用到牌坊滑板9上，特别是在冲击负荷下，会严重伤害牌坊滑板9和牌坊工作面。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保护牌坊的工作表面；减少因牌坊表面损伤带来的轧机间隙加大，使得轧机稳定工作，减小冲击，减小传动系统扭振出现的可能性的，具有表面硬化层的轧机牌坊。

本发明的另一目的是提供一种延长牌坊的使用寿命；减少出现缺陷在线修复的费用；减少牌坊维护时间，降低维护费用的具有表面硬化层的轧机牌坊。

本发明的再一目的是提供一种延长牌坊设备的使用时间，保证设备作业时间，提高作业率和生产效益的具有表面硬化层的轧机牌坊。

为达到上述目的，本发明提出一种具有表面硬化层的轧机牌坊，包括牌坊本体，在所述牌坊本体上开设有窗口，在所述窗口的框壁上至少设有对应于牌坊下轭接触位置的第一工作面和对应于滑板接触位置的第二工作面，在所述第一工作面和所述第二工作面上均设有表面硬化层。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，在所述窗口的框壁上还设有对应于压下螺母接触位置的第三工作面，在所述第三工作面上设有表面硬化层。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，在所述窗口的框壁上还设有对应于工作辊弯辊平衡装置接触位置的第五工作面，在所述第五工作面上设有表面硬化层。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，在所述窗口的框壁上还设有对应于牌坊上轭接触位置的第四工作面和对应于工作辊弯辊平衡装置接触位置的第五工作面，在所述第四工作面和所述第五工作面上均设有表面硬化层。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，所述第二工作面沿竖直方向呈连续状。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，所述第二工作面沿竖直方向分成上下两段，在所述两段第二工作面之间设有所述第五工作面。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，所述表面硬化层为合金层。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，所述表面硬化层通过堆焊或喷焊形成于所述窗口的框壁上。

如上所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其中，所述表面硬化层的厚度为1mm～5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

本发明通过在竖直方向的作用面：牌坊下轭的上工作面(第一工作面)、压下螺母与牌坊接触的牌坊工作面(第三工作面)和牌坊上轭的下工作面(第四工作面，以及在水平方向冲击面：滑板安装的牌坊工作面(第二工作面)和工作辊弯辊平衡装置安装的牌坊工作面(第五工作面)等各处进行局部表面处理，在设备制造阶段通过堆焊、喷焊或者其他方法在牌坊面形成一层薄薄的硬化层，使其具有耐腐蚀、耐冲击、抗疲劳的性能。

本发明从设计理念上做到防范于未然，在设备设计和制造之初就使牌坊主要工作面得到保护，从而达到延长牌坊使用寿命，维持轧机合理的间隙，降低冲击负荷，改善轧件咬入、抛出及轧制过程中负荷突变对设备的影响，降低扭振出现的可能性。避免因为未进行保护，而出现工作面破坏；避免因此而不得已在生产中进行修复，影响生产时间；避免牌坊工作面在线加工修复，需要专用活动机床，需要专用的修复设备(如激光熔覆设备)，需要专用的探伤检测设备等，花费高，步序繁杂，操作及其不便，劳动强度大等缺陷。这样的方案，对于设备间隙的控制、轧机的稳定性轧制、减轻设备的磨损都比较有利，能大大的提高了设备的使用寿命，保证了设备的安全性，降低了设备的冲击，减少了设备损坏，降低了设备维护成本，避免了在线加工，大大减少不必要的加工费用，保证了设备生产时间，提高了作业率和经济效益。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为现有的两辊轧机牌坊窗口内设备布置的结构示意图；

图2为现有的四辊轧机牌坊窗口内设备布置实施例一的结构示意图；

图3为现有的四辊轧机牌坊窗口内设备布置实施例二的结构示意图；

图4为现有的四辊轧机牌坊窗口内设备布置实施例三的结构示意图；

图5为本发明具有表面硬化层的两辊轧机牌坊的结构示意图；

图6为本发明具有表面硬化层的四辊轧机牌坊实施例一的结构示意图；

图7为本发明具有表面硬化层的四辊轧机牌坊实施例二的结构示意图；

图8为本发明具有表面硬化层的四辊轧机牌坊实施例三的结构示意图。

附图标记说明：

1-牌坊本体；2-压下装置；3-上工作辊装配；4-下工作辊装配；5-液压压上缸或下标高调整装置；6-与牌坊下轭上表面接触的下垫板；7-压下螺母；8-上辊系平衡装置；9-滑板；10、16-换辊轨道；11-与牌坊上轭下表面接触的上垫板；12-液压压下缸或上辊系辊缝调整装置；13-上支承辊装配；14-工作辊弯辊平衡装置；15-下支承辊装配；

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-表面硬化层。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

本发明所涉及的轧机牌坊，以典型的两辊轧机和四辊轧机牌坊为例进行说明，至于六辊、八辊，以及多辊轧机或其他轧机，虽未进行说明和描述，其设计的理念和方法，以及本发明所保护的结构只要思想一致，均在本发明保护的范围内。

请参考图5至图8，分别为本发明具有表面硬化层的两辊轧机牌坊的结构示意图；本发明的四辊轧机牌坊实施例一、实施例二和实施例三的结构示意图。本发明提出了一种具有表面硬化层的轧机牌坊，包括牌坊本体1，在牌坊本体1上开设有窗口100，在窗口100的框壁上至少设有对应于牌坊下轭接触位置(即与牌坊下轭上表面接触的下垫板6)的第一工作面101和对应于滑板9接触位置的第二工作面102，在第一工作面101和第二工作面102上均设有表面硬化层200。设置表面硬化层200对于设备间隙的控制、轧机的稳定性轧制、减轻设备的磨损都比较有利，能大大的提高了设备的使用寿命，保证了设备的安全性，降低设备的冲击，减少了设备损坏，降低了设备维护成本，避免在线加工，大大减少不必要的加工费用，保证了设备生产时间，提高了作业率。

进一步的，如图5、图7、图8所示，对于安装有压下螺母7的轧机牌坊，在窗口100的框壁上还设有对应于压下螺母7接触位置的第三工作面103，在第三工作面103上设有表面硬化层200。

进一步的，如图6所示，在窗口100的框壁上还设有对应于牌坊上轭接触位置(即与牌坊上轭下表面接触的上垫板11)的第四工作面104；如图6、图7所示，在窗口100的框壁上还设有对应于工作辊弯辊平衡装置14接触位置的第五工作面105，在第四工作面104和第五工作面105上均设有表面硬化层200。

如图5、图8所示，第二工作面102沿竖直方向呈连续状，相应地，表面硬化层200连续设置在第二工作面102上。如图6、图7所示，第二工作面102沿竖直方向分成上下两段，在两段第二工作面102之间设有第五工作面105。相应地，表面硬化层200分别设置在上下两段的第二工作面102上。

在本发明中，表面硬化层200通过堆焊或喷焊形成于窗口100的框壁的相应位置上。或者也可以采用其他公知的固化结合方式，只要保证表面硬化层200牢固的固化在窗口100的框壁上即可。

在本发明中，表面硬化层200采用合金材料，例如采用镍铬钴合金材料；当然，表面硬化层200也可以采用其它公知的合金材料，只要能够达到保护牌坊工作表面的目的即可。合金表面硬化层200的厚度为1mm～5mm，从而保证表面硬化层的硬度及厚度要求。

本发明能够在制造厂进行热处理消应，避免在线对成品轧机牌坊进行热加工，需要各种手段和措施进行局部处理，出现裂纹而损伤牌坊，而带来更大的设备风险和维修成本；在制造厂能够比较容易控制加工的精度，得到比较好的尺寸精度和形位公差，避免在线修复，改变加工基准，加工精度难以保证的问题；在制造厂操作工艺容易控制，比较容易保证牌坊表面硬化层与母材的结合，硬化层的质量好，避免在线修复因为控制手段受现场条件限制，而出现修复层质量不稳定，使用一段时间后需要进行重新修复的问题；延长牌坊寿命，大大降低设备维护量，降低维护成本。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (5)

1.一种具有表面硬化层的轧机牌坊，包括牌坊本体，在所述牌坊本体上开设有窗口，其特征在于，在所述窗口的框壁上至少设有对应于牌坊下轭接触位置的第一工作面和对应于滑板接触位置的第二工作面，在所述第一工作面和所述第二工作面上均设有表面硬化层；所述第二工作面沿竖直方向呈连续状。

2.如权利要求1所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其特征在于，在所述窗口的框壁上还设有对应于压下螺母接触位置的第三工作面，在所述第三工作面上设有表面硬化层。

3.如权利要求1或2所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其特征在于，所述表面硬化层为合金层。

4.如权利要求3所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其特征在于，所述表面硬化层通过堆焊或喷焊形成于所述窗口的框壁上。

5.如权利要求3所述的具有表面硬化层的轧机牌坊，其特征在于，所述表面硬化层的厚度为1mm～5mm。