钢铁行业轧机牌坊腐蚀磨损解决方案

一、引言

      2016年，我司接到某大型钢铁集团公司相关负责人的来电，了解到大型万能轧机“牌坊”立面与滑板及滑块配合部位存在磨损，也就是通常说的压亏现象，尤其是滑块受力较大的位置磨损更加严重。轧机在轧制钢胚过程中，轧辊受轧制过程中的压力和钢胚对轴承箱体的冲击间接造成轧机“牌坊”机架金属疲劳而塑性形变，同时受除鳞水的侵蚀双重作用下，“牌坊”机架金属过度损伤。一旦“牌坊”机架与滑板、滑块配合失效，间隙冲击，及腐蚀将加剧设备的损坏。此类问题在该集团相当普遍，急需解决。

      上述现象一旦出现将造成机架与轧辊轴承座间隙难以有效控制，引起支承辊窜动，使得主传动振动冲击大，钢锭咬入时容易发生打滑现象，将影响到板形的控制，导致轧制钢板的产品质量下降，并且振动的加剧严重影响设备的使用寿命。

二、轧机牌坊腐蚀磨损的传统修复方法

      轧机牌坊作为轧制生产线的主要部件，由两片牌坊组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置，同时也是轧钢设备中的重要承载部件，一般都要承受上千吨的载荷，而且除了无头轧制以外，在咬钢时还要承受巨大的冲击载荷。

      通常一台轧机的设计使用寿命大概是30~40年，理论上轧机牌坊的使用寿命应该与轧机同寿，但是实际工况条件下，轧机牌坊的使用年限却仅为12~15年，造成使用缩短的主要原因就是牌坊工作面的腐蚀和磨损。我国现在大多钢厂使用的轧机牌坊购价介于1500~3000万元之间，个别价值可达2亿元，如果损坏后直接选择更换牌坊，将对钢厂造成很大的经济损失，另外钢厂不但要承担其制造费用，而且由于牌坊的更换约需要6个月左右，停产的时间较长，经济损失巨大。

      经分析，轧机牌坊工作面失效的主要原因来自两方面：一是金属自然环境的氧化和高温水蒸气的腐蚀，二是金属与金属之间硬对硬的冲击疲劳磨损。这就需要修复材料既具有良好的抗腐蚀性能，还具有优良的抗冲击性能。

轧机牌坊腐蚀磨损的传统修复方法：

1、机械加工去除法

      在线机械加工的方式即通过机械加工去除材料，清除牌坊表面受损层找平接触面，扩大的尺寸通过增加衬板厚度来补偿。

      这种修复方式操作简单方便，但并未改变牌坊面的性质，使用一段时间后牌坊表面又会受到腐蚀磨损而失效，而且多次机械加工将会对牌坊的强度和刚度产生不利影响。考虑到精轧机对刚度的敏感性，可供加工的余量不多，该修复方法只能是权宜之计。

2、电弧堆焊法

      电弧堆焊方法即恢复机加工后去除材料扩大的尺寸，并且通过堆焊一层防腐耐磨材料从而改变牌坊表面的性质，提高牌坊的寿命。

      在牌坊这样的刚性结构上进行大面积的电弧堆焊可能会造成牌坊结构的变形。如果结构发生扭曲失稳变形这将是致命的，无法再进行矫正，这是工厂生产中绝不允许发生的事情。因此该修复方法将带来较大的风险，一般不予采用。

3、激光表面熔覆

      激光表面熔覆的方法需先采用机械加工的方法去除牌坊表面的腐蚀层和磨损的的疲劳层，然后选取耐腐蚀性和耐磨性都优于基材的粉末，采用激光熔覆的方法对牌坊进行修复。

      激光表面熔覆的方法在一定程度上优于上述两种修复方法，但受现场环境制约，通常投入的时间、费用较昂贵，但仍然解决不了水的侵蚀及金属锈蚀问题，并且无法改变金属之间硬对硬的冲击磨损。并未从根本上解决此问题。

      上述解决方案都需要现场机加工，需要用到专门的加工工具以及一个操作熟练的团队。根据轧机的位置设计机械加工设备是影响成本一个最主要的方面。安装、机械加工和拆卸专门设备也是一个耗时的操作，修复一个机架，包括加工和安装新的衬垫，会花费7-10天时间。

三、索雷碳纳米聚合物技术修复轧机牌坊腐蚀磨损

      索雷碳纳米聚合物材料修复轧机牌坊腐蚀磨损能从根本上解决轧机牌坊工作面失效的两大主因-腐蚀和冲击磨损。该材料最大优点是利用特殊的纳米无机材料与环氧环状分子的氧进行键合，提高分子间的键力，从而大幅提高材料的综合性能，可很好的粘着于各种金属、混凝土、玻璃、塑料、橡胶等材料。有良好的抗高温、抗化学腐蚀性能。同时良好的机加工和耐磨性能可以服务于金属部件的磨损再造。其优良的抗腐蚀性能能够保护金属基体不再氧化和不受介质腐蚀，而且碳纳米聚合物材料既具有金属所要求的强度和硬度，又具有金属所不具备的退让性（变量关系），可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合；同时，利用复合材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势，可以有效地吸收外力的冲击，极大化解和抵消轧机牌坊在工作过程中受到的冲击力，并避免了间隙出现的可能性，也就避免了设备因间隙增大而造成相对运动的磨损。从而从根本上有效解决了轧机牌坊的腐蚀磨损问题。

      索雷技术轧机牌坊磨损修复步骤：

1、只需简单准备修复模板、平尺、框式水平仪、千分尺等相关工具，即可开始修复操作；

2、修复紧固螺栓孔，试装修复模板并测量、调整、定位；

3、表面处理、调和涂抹索雷碳纳米聚合物SD7101H材料；

4、安装模板压出配合尺寸、材料固化；

5、拆除模板后修磨表面、再次涂抹SD7101H材料、安装紧固衬板。

      索雷技术修复轧机牌坊腐蚀磨损与传统修复工艺相比具有以下优势：

1、修复工艺简单，停机时间短，工人可以现场自主操作，无需外协；

2、从原理上解决了造成牌坊工作面失效的两大主因，延长了设备的使用寿命；

3、修复后，起到了良好的防腐保护作用，避免了金属的锈蚀和冷却水、水蒸气对机架的腐蚀；

4、部件对应关系修复，有效地保证修复后的配合面，极大化解和抵消轧机牌坊在工作过程中受到的冲击力， 防止了金属基材的冲击再磨损；

5、可重复修复，修复费用低。

四、索雷技术修复轧机牌坊操作案例

案例1-万能轧机牌坊腐蚀磨损修复

某大型钢铁集团万能轧机：轧机“牌坊”滑块位压亏、修复体积10mm*20mm*0.5-1.5mm(宽*长*深)。轧机“牌坊”压亏锈蚀位400mm*600mm。

案例2-精轧机牌坊腐蚀磨损修复

某钢铁企业集团精轧机：轴承箱体滑块压亏、修复体积10mm*20mm*0.5-1.5mm(宽*长*深)。