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摘要 ：随着国内经济不断发展，钢铁行业发展也随之稳步 增长。在线修复技术是钢铁行业设备检修较为重要的一种技术， 它是一种综合性技术，包含了计算机、机械加工、激光再制造、 表面处理等多领域， 为相关用户带来了巨大经济价值。本文将对 在线修复技术在轧机设备等的应用进行探讨，旨在帮助相关用 户了解这种技术。
关键词 ：在线修复技术,轧机设备,应用探讨
在线修复技术为冶金设备现场快速修复提供了有效的解决方 案，其不仅节约了整体维修时间，确保了设备运行精度，还延长了 设备工作寿命，创造了极大的经济价值，因此，在钢铁行业中占据 重要位置， 且在线修复技术效果以及作用在行业中取得显著成就。
1 轧机发展概述
轧机是一种用来实现金属轧制过程的设备，其泛指完成轧 材生产全过程装备。轧机有主要设备、辅助设备、起重运输设备 以及附属设备等，通常情况下，人们提到轧机基本指主要设备。 冶金工业不断发展的同时， 已经生产出各式各样类型轧机， 轧机 主要设备为工作机座以及传动装置。
轧机最早起源于 14 世纪，是在欧洲由意大利人达 · 芬奇 设计出轧机的草图。到 19 世纪中叶时期，英国投产了第一台可 逆式板材轧机，轧出了船用铁板。1848 年德国发明了万能式轧 机，1853 年美国使用三辊式型材轧机，用蒸汽机传动升降台实 现了机械化。1859 年美国建造了第一台连轧机。1872 年，美国发 明万能型材轧机。于20 世纪初，美国又制造了半连续式带钢轧 机，主要由两架三辊粗轧机以及五架四辊精轧机组成。1871 年， 中国福州船政局所属拉铁厂开始使用轧机，拉铁厂主要制造轧 制厚 15mm 以下的铁板， 6mm ~ 120mm 的方钢以及圆钢。1890 年，汉治平公司汉阳铁厂装备蒸汽机拖动的横列双机架2450mm 二辊中板轧机、蒸汽机拖动的三机架横列二辊式轨梁轨机、 350/300mm 小型轧机。
2 轧机设备主要构成
2.1 炉后辊道
炉后辊道位置在加热炉出口处，其功能主要是承接从加热 炉出来的钢坯后， 将钢坯送往粗轧前夹送滚。炉后辊道设备组成 有一组带有水冷的单独传送辊道，保温罩。辊道为正反转，变频 调速控制， 速度为 0.5m/s ~ 1.2(50HZ 时 1.04) m/s。保温罩在 需要剔除废坯之前， 通过液压缸打开， 钢坯运输过程中是处于关 闭状态。保温罩打开和关闭两种状态接近开关感应信号。
2.2 废坯剔除装置
废坯剔除装置的位置在加热炉出口处，也就是操作侧，其功能为将废坯从炉后辊道剔除。设备组成为六根拨臂以及收集斜 槽。六根拨臂平时位于炉后辊道下方，有废坯需要剔除时，液压 缸活塞杆伸出，通过长轴，驱使拨臂回转运动。拨臂从辊道下方 旋转至和辊面成二十九度，坯料沿拨臂，滑至收集料管内部。此 时液压缸活塞杆缩回， 拨臂复位， 拨臂回转两个极限均有接近开 关。废坯剔除拨臂不在低位时， 辊道不能进行运转。
2.3粗轧前夹送辊
粗轧前夹送辊位置在炉后辊道之后，其功能为夹送钢坯，辅 助轧机咬入。设备组成为上下辊，上辊可升降。粗轧前夹送辊电 机变频速度为 0.2m/s ~ 1.5(50HZ0.94) m/s， 电机通过齿轮箱驱 动上下辊， 上辊由气缸升降， 气缸高位和气缸地位都设有接近开 关。钢坯头部送到闸机并被咬入，当钢坯咬入后，气缸活塞杆伸 出，此时上辊升起，进行复位，夹送辊随之打开。钢坯与下辊接 触时， 技术人员应切断电源， 下辊被动。
2.4 粗轧前空过辊道
粗轧前空过辊道位置在 1# 轧机前，其功能为将从炉后辊道 过来的钢坯送往 1# 轧机。设备组成为一组单独传动辊道，正反 转，控制变频调速， 速度为 0.1m/s ~ 1.0(50Hz 时 0.67) m/s。 2.5 粗轧后保温辊道粗轧后保温辊道位置在2# 札机后，其功能为将从2# 札机出 来的钢坯送往 3# 轧机。设备组成为一组单独传动辊道，正反转， 变频调速控制， 速度 0.1m/s ~ 1.0(50Hz 时 0.67) m/s。
2.6 中扎前夹送辊
中扎前夹送辊位置在粗轧后保温辊道与 3# 轧机之间，其功 能为夹送钢坯，辅助轧机咬入。设备组成为上下辊，上下辊可升 降， 电机变频调速， 速度为 0.15m/s ~ 1.13(50Hz0.76) m/s。电 机通过齿轮箱驱动上下辊， 上辊又气缸升降， 气缸高位与气缸低 位设有一组接近开关。当钢坯头部到达夹送工位时， 气缸活塞杆 缩回，夹送辊上辊压下，与下辊一起夹紧钢坯，将钢坯夹送至轧 机并咬入，当钢坯咬入后，气缸活塞杆伸出，上辊升起复位，夹 送辊打开。钢坯与下辊接触， 电机应处于断电状态， 下辊被动。
3 现代钢铁企业设备维护修复技术
当前大型钢铁企业设备维护中通常使用离线修复技术以及 在线修复技术两种方法。离线修复技术指的是将待修复件拆卸 后，运至修理厂，在修理车间对相关设备进行修复技术。离线修 复技术较为适合容易拆卸设备部件， 若选择难拆卸设备部件， 则 会在一定程度上影响产线基准， 修复周期时间过长， 降低整个生 产进度以及生产效率 ;在线修复技术指的是在设备现场将移动 加工设备安装在待修复设备上，例如将移动镗铣床安装在轧机 设备，直接对轧机待修复部位进行加工，通过使用焊接、表面处理等技术修复设备或者改善设备功能。相对于离线修复技术， 在 线修复技术可以节省设备维修时间，提高生产加工时间，确保 维修设备维修后运行精度、运行正常， 减少钢铁企业维修设备费 用，降低企业成本， 提高企业经济收益。
4 在线修复技术对象以及在线修复技术方法
在线修复技术对象主要是现场设备立面、法兰面、大平面、 键槽、轴承孔等等。例如，热连轧轧机具有工作窗口支承面、下 支承辊窗口支承面、轧机底平面、机架辊轴承座支承面、轧机机 架牌坊上多种规格螺孔都可以通过在线修复技术进行修复。在 线修复技术修复方法包括在线机械加工 + 衬板配加工、在线机 械加工 + 不锈钢堆焊 + 机械加工、在线机械加工 +激光熔覆 + 衬板配加工、轴承孔堆焊 + 机械加工、轴承孔机械加工 +镶套、 螺纹孔扩加工或镶螺纹套等。
5 轧机设备轧机牌坊磨损原因以及传统修复方法应用
轧机牌坊指的是两片“机架”组成安装轧辊轴承座以及轧辊 调整装置，机架主要有开式机架和闭式机架 ：开式机架主要应用 于横列式型材轧机，其方便于换辊 ;闭式机架主要应用于轧制力 较大的初轧机以及板带轧机等轧机。安装调整轧辊、轧辊轴承、 轧辊调整装置以及导卫装置等工作机座零件需要通过滑板以及滑 块实现，与此同时，滑板和滑块需要承受全部轧制力作用。轧机 工作机座中尺寸以及重量自大的部件是机架。轧辊轴承以及轧辊 调整装置都安装在机架上，因此，机架承受着巨大的轧制力作用。 由于机架牌坊是轧机永久性零部件，对它的强度要求较高。在设 计生产新轧机以及旧轧机时，应严格审核牌坊强度，强化轧制， 扩大品种规格，以此来确保牌坊在轧辊折断时，不会产生塑性变 形。一旦在这种过程中发生磨损，产品质量将会受到巨大影响， 而传统轧机修复模式， 在操作中仍旧存在一些问题。
5.1 轧机牌坊磨损、压亏以及腐蚀原因
5.1.1 金属疲劳磨损
在轧机牌坊运行过程中，由于金属本身特质，导致衬垫本身 以及衬垫和轧机牌坊的配合面会产生金属疲劳磨损。
5.1.2 冷却水腐蚀
衬垫以及轧机牌坊之间的配合面是金属与金属之间的配合， 金属在加工过程中， 可以及时达到高表面光洁度以及平面度。但 是衬垫以及轧机牌坊在配合上无法达到百分之百的配合度，因 此产生了配合面之间的间隙。在具体生产过程中， 冷却水会进入 衬垫以及轧机牌坊配合面产生的间隙中， 此时， 冷却水将腐蚀轧 机牌坊表面，从而形成一层氧化层。氧化层形成后，衬垫会紧压 拍击开始松动的氧化层， 增加衬垫以及轧机牌坊配合面间隙， 最 终导致轧机牌坊表面腐蚀磨损现象越来越严重，直至影响到轧 制产品质量。由此可见， 循环冷却水造成轧机牌坊表面磨损腐蚀 的主要原因之一。
5.1.3 紧固衬垫螺栓松动、螺栓拉长
衬垫紧固需要相关技术人员定期进行全面检查，牢固衬垫， 一般情况下， 检查时间可定在更换轧辊时。紧固螺栓不能得到有效紧固， 原因通常是由于设备管理出现了问题。衬垫和轧机牌坊 间会产生间隙，与此同时，衬垫会拍击轧机牌坊，导致轧机牌坊 表面出现金属疲劳， 造成轧机牌坊表面出现磨损。
5.2 轧机牌坊传统修复方法
5.2.1 普通在线对焊工艺
普通在线对焊工艺是解决轧机牌坊较为常用的修复方法。 由于这种工艺修复费用较低， 所以被钢铁企业广泛应用。但是修 复结果较差。
5.2.2 补焊
采用在线补焊之后，进行磨削已恢复尺，通过手工电弧焊可 以有效回复轧机加工后被去除材料扩大尺寸。但是这种结构过 于刚性， 在此结构上进行大面积电弧堆焊， 极易造成牌坊结构变 形。而一旦牌坊结构发生变形或扭曲状况，将无法再对轧机进 行矫正。因此，使用补焊修复方法风险相对来说过大，一般情况 下，钢铁企业不应用补焊修复方法。
5.2.3 补偿法
补偿法是通过机械加工去除材料，清除牌坊表面受损层，找 平接触面。增加衬板厚度来补偿扩大的尺寸。补偿法操作起来 较为容易简单，没有改变轧机牌坊面性质，但是使用一段时间 后，轧机牌坊表面会受到腐蚀磨损，从而失去修复作用。除此之 外，进行多次加工修复， 对于轧机牌坊强度以及刚度都会产生极 为不利的影响。
5.2.4 增加垫片
如若轧机牌坊与衬板配合面出现磨损时，衬板窗口尺寸会 随之增加。辊轧在运行中会出现窜辊， 或者是两个轧辊之间轴向 方向交叉等， 从而影响产品质量。
5.2.5 激光热喷涂技术
激光热喷涂技术是较为先进且新兴的修复技术，这种修复 方法应用于轧机牌坊修复作用较好，修复过后可以使用五年以 上。但是激光热喷涂技术修复成本较高， 每平米面积修复费高达 十几万或以上。这对于钢铁企业来说，是一笔不小的成本费用， 因此， 激光热喷涂技术使用率不高， 其受到了市场制约。
6 在线修复技术核心技术以及应用
由上可见，传统工业技术已经不能满足现今钢铁企业修复 需求，其中大部分修复技术存在或多或少的问题，例如成本过 高，影响钢铁企业经济效益增收 ;修复对轧机寿命产生影响， 修 复效果较差。因此， 这些传统修复技术需要更新换代。
相较于传统修复技术，在线修复技术在轧机设备修复应用中效 果显著， 且省时省力， 有效解决了传统修复技术存在的各项问题。
宝钢机械在线修复技术使用设备为移动镗铣设备以及焊接 设备。在钢铁生产线上，改善修复大型轧机等设备时，一般通过 原地改造或者功能改善进行修复。修复核心技术主要包括这几 项 ：在线加工专家系统、在线修复方案设计技术、测量技术、在 线自动堆焊技术、防腐耐磨技术以及设备设计技术。
6.1 在线加工专家系统
在线加工专家系统通过依靠计算机仿真技术，实现了在线加工项目施工全流程仿真 ：从施工平台搭建到加工过程。在线 加工专家系统不但可以输出施工工程图，还可以输出具体工程 施工方案，完整展现了系统便利性、自动化特征。在工程项目准 备时期， 相关参与人员不但可以掌控整个工程项目的进度， 而且 可以在在线加工专家系统中加入新工程项目，不断促进系统充 实、完善、实用。除此之外，在线加工专家系统可以覆盖至在线 修复各种各样的加工对象以及加工方法，以此来为后续工程项 目进展奠定坚实基础。
6.2 在线修复方案设计技术
上文提到在线加工专家系统可以将工程项目施工方案以及 施工图等进行整体把握以及清晰梳理。而在线修复方案设计技 术则是对在线加工专家系统进行有力补充的技术。在线修复方 案设计技术从细节方面， 可以通过UG软件建立较为详细明了的 在线加工模型， 模拟实际现场加工环境， 可快速判断出加工范围 并及时找到干涉部位， 选择最合适加工设备， 有效补充完善在线 加工专家系统未做工作，提高生产效率，拓展系统涉及面，提供 全面性自动化服务。
6.3 测量技术
在线修复技术中测量技术在钢铁企业中应用最为广泛。测 量技术修复设备对修复设备工作起到了至关重要作用。例如， 测 量轧机牌坊等现场设备空间三维尺寸时，利用激光测量仪等较 为先进测量仪， 为在线加工做好扎实基础工作。在实施在线修复 项目之前， 现场设备如没有精确加工基准， 相关技术人员应进行 现场测量， 找出精确基准， 确保加工质量。
6.3.1 轧机牌坊空间位置测量技术
为了获取轧机设备空间水平度、对称度以及相对于机组产 线空间垂直度等信息， 可以运用三维空间精度检测技术。通过建 立牌坊空间三维模型，有效解决一些设备故障或者产品质量缺 陷问题。例如，由于轧机牌坊、传动系统以及液压系统等设备空 间水平度、对称度、垂直度位置异常，导致牌坊、轧机类设备出 现故障或产品质量缺陷问题。
6.3.2 机组中心线精度控制技术
为了实现校核调整粗轧、飞剪、精轧、辊道、卷取等重要设 备机组中心线， 可以运用大范围空间精度控制技术， 避免产品出 现质量问题。例如，热轧带钢跑偏、镰刀弯、板型不均、卷取错 边等质量问题。
6.4 在线自动堆焊技术
在线修复过程中，堆焊技术极为重要。传统堆焊技术主要依 赖于操作人员， 通过操作人员在现场进行人工堆焊技术作业。然 而在线修复项目普遍的项目施工周期较短， 施工时间紧凑， 施工 环境恶劣而且空间狭小。在这样的条件下， 如果客户提出高质量 要求，施工项目流程更为复杂，施工环境更加恶劣，施工周期工 程短，传统堆焊技术在生产组织以及人员调配上将会面临较大 困难，堆焊技术要求也面临更新与改进问题。由此可见，传统堆 焊技术存在较多问题。因此，相关技术人员通过现状了解，联系 到工业技术发展进度，制造业发展方向朝智能化、数字化、信息 化前进， 制造技术越来越高科技， 越来越先进， 走向自动化技术。
在线自动堆焊技术应发展需求与实际现状研究而出，这是工业 发展的必然趋势， 也是体现制造业自动化发展的良好展示。
在线自动堆焊技术主要是运用于钢铁企业在线修复技术中， 通过将堆焊工作转为自动化模式，推动堆焊技术先进科学发展， 提高工程项目生产效率。在线自动堆焊技术主要通过编程， 实现 自动化堆焊修复工作，有利于确保在线焊接以及堆焊产品质量 稳定，完成堆焊自动化目标，实现二十四小时连续生产，提升整 体生产效率，缩短生产周期，极大程度上改善了施工人员以往 施工环境，降低了施工人员堆焊技术操作难度指数以及操作强 度，从而可以保证生产质量。堆焊技术人员可以提前在机器人 自动堆焊设备人机交互界面中，通过输入已经优化改良工艺参 数，减少调节工艺参数整体时间，这种操作方法大大降低了技 术工人操作技能要求，既方便简洁，又提高了效率。在线自动堆 焊技术操作过程中，焊接参数可以维持较小变化，焊接参数如 焊接电流、电弧电压、焊接速度以及焊丝伸出长度等。堆焊层平 面度在普通堆焊中难以保持，若堆焊平面度不达要求，可能会 消耗较多焊丝。在线自动堆焊技术可以将堆焊层平面度保持在 0.5mm ~ 1mm 以内，避免了人工堆焊层平面出现偏差问题，降 低了焊丝消耗量， 帮助企业节约材料成本， 同时保证了堆焊技术 正常操作，缩短堆焊技术周期。除此之外，在线自动堆焊技术只 需要进行更换焊丝以及换气工作， 堆焊作业全自动化处理， 工件 装夹以及定位由夹紧装置也是主动完成。夹紧和定位正确位置 控制由传感器进行，焊接需要控制系统检测到定位传感器反馈 控制信号才可开始。
6.5 防腐耐磨技术
热轧机械设备实际工程情况十分恶劣。在热轧机工作过程 中，轧辊通过轴承座时，对机架牌坊冲击极大。轧制冷却水遇到 红灼钢坯， 将迅速雾化， 向周边环境喷射从钢坯表面脱落的氧化 铁粉末， 受轧制冲击、冷却水腐蚀以及氧化粉尘等磨粒存在的影 响，在轧机机架牌坊内侧窗口面以及机架牌坊底面出现了不同 程度腐蚀磨损现象，使得难以控制管理轧机机架与轧辊轴承座 间隙， 造成轧机机架与轧辊轴承座间隙超过管理极限值现象， 增 加了轧机工作对轧机机架冲击力，从而加快了轧机机架受到磨 损的程度。除此之外， 轧机机架与轧辊轴承座间隙变大使得轧机 主传动系统工作条件恶劣， 增大了主传动振动冲击力， 同时钢锭 咬入则会导致打滑，从而损害主传动系统机械零部件以及轧机 大电机。由此可见，热轧机机械设备工程存在较多问题，应提高 磨损面耐磨抗腐蚀性。
7 结论
综上所述，在线修复技术在钢铁企业修复设备中起到至关 重要的作用。在进行在线修复技术前， 相关技术人员应熟练掌握 核心技术要点，以此提升技术操作流畅度，提高整体生产效率。 在线修复技术实现了智能化、信息化以及自动化， 改善了施工人 员施工环境，降低了施工人员劳动力度，节省了人力资源，有效 推动钢铁企业全自动化发展。
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