本鋼2300 mm精軋F3機架螺栓斷裂分析與改造

趙麗清

本溪鋼鐵（集團）公司熱連軋廠 (本溪 117000)

本鋼2300 mm熱軋生產(chǎn)線精軋區(qū)共有七架四輥不可逆精軋機組，每架軋機的機架是由兩扇牌坊和上、下橫梁構(gòu)成一個框架，框架由4根地腳螺栓固定在入、出口軌座上。每扇牌坊由兩根M100×3190 mm“T型頭”錨固套筒螺栓固定在軌座上。其中F3機架入口操作側(cè)“T型頭”錨固套筒螺栓在設(shè)備點檢時發(fā)現(xiàn)已斷裂。面對這個國內(nèi)同類熱軋廠均未出現(xiàn)過的重大設(shè)備故障，設(shè)備管理部門沉著應(yīng)對，緊急制定并實施了精軋F3操作側(cè)牌坊底座的臨時加固措施和在線監(jiān)測方案，目的是避免F3軋機精度的劣化，確保在螺栓更換前的正常生產(chǎn)順行。為確保不影響2300 mm熱軋生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，采用了既能保證精軋機的生產(chǎn)正常運行、又能確保設(shè)備基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的安全的更換設(shè)備基礎(chǔ)螺栓的優(yōu)化方案。

1 臨時加固措施

在確定F3機架入口操作側(cè)“T型頭”錨固套筒螺栓斷裂后，對F3軋機牌坊的安裝精度進行了測量，檢查發(fā)現(xiàn)F3軋機牌坊的入口軌座，約有1 mm的移位。為確保2300 mm軋機正常生產(chǎn)，必須把F3軋機的牌坊和入口軌座固定住，我們先采取臨時性加固方案。在入口操作側(cè)軌座的混凝土設(shè)備基礎(chǔ)面上鉆孔，采用環(huán)氧砂漿錨固兩根M56×900的地腳螺栓，采用40 mm鋼板制作型鋼構(gòu)件。用兩根M56×900的地腳螺栓把型鋼構(gòu)件固定在混凝土設(shè)備基礎(chǔ)面上，另一面焊在入口軌座的端面，來加固入口軌座的穩(wěn)定性；在軋制過程中，用千分表來檢測，軋機牌坊和入口軌座的牢固性。檢測結(jié)果顯示：軋機牌坊和入口軌座固定牢靠（見圖1）。

2 螺栓斷裂的原因分析

已斷裂精軋F3機架牌坊底座錨固套筒“T型頭”螺栓為：M100 mm、長3190 mm、材質(zhì)為50CrMo，錨固盒尺寸為380×280×160、厚5 mm、材質(zhì)為235B鋼板焊接形成，錨固板頂面安裝標高-4.540 m。地腳螺栓的預(yù)緊力為2605 kN；利用檢修時間抽取出斷裂的螺栓，發(fā)現(xiàn)地腳螺栓的斷裂部位位于螺栓的圓柱體與“T型頭”的結(jié)合處（見圖2），螺栓斷裂面呈現(xiàn)出凸凹不平的形狀，斷裂部位的金屬斷面已微銹蝕，從螺栓斷裂截面直觀判斷，地腳螺栓的斷裂是制造過程中出現(xiàn)的缺陷。“T型頭”部分殘留在錨固盒內(nèi)。

圖1 軋機牌坊和入口軌座連接后狀況

圖2 螺栓的斷裂部位

3 螺栓更換方案的確定

為確保不影響2300 mm熱軋生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，不可能將F3機架牌坊及其所屬設(shè)備進行拆除。若更換螺栓，必須利用每次停機檢修時間來完成螺栓的更換工作。通過進行現(xiàn)場實地勘察、查閱施工圖紙、提出在沖渣溝側(cè)墻，錨固板安裝標高-4.540 m處開鑿砼，露出錨固盒，將錨固盒側(cè)面打開（錨固盒尺寸為380×280×160、厚5 mm的鋼板焊接形成），取出遺留在盒內(nèi)的“T型頭”螺栓斷裂的部分，將“T型頭”螺栓加工為雙頭螺栓，將螺母送入錨固盒，安裝雙頭螺栓替代原有“T型頭”螺栓。能夠確保拆除混凝土工程量最少，基礎(chǔ)鋼筋被切斷的最少，確保精軋機設(shè)備基礎(chǔ)在局部被拆除的情況下需要投入正常生產(chǎn)使用時，設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)最安全。達到更換螺栓的目的。

4 螺栓更換實施過程

4.1 腳手架搭設(shè)

在F3精軋機沖渣溝-5.500 m處，用鋼跳板滿鋪，鋼跳板上鋪設(shè)尼龍防護網(wǎng)。

4.2 設(shè)備基礎(chǔ)混凝土拆除

從2010.10.29日至2010.11.30日檢修期間（每10天檢修一次），采用風(fēng)鎬作業(yè),在F3精軋機設(shè)備基礎(chǔ)沖渣溝側(cè)壁標高-4.540 m，距沖渣溝側(cè)壁1100 mm處掘進將混凝土拆除，隨拆隨清運混凝土渣，已防混凝土渣掉入沖渣溝。在設(shè)備基礎(chǔ)混凝土拆除時，將設(shè)備基礎(chǔ)鋼筋露出，采用水焊進行切割，切割鋼筋時必須保證鋼筋恢復(fù)需要的錨固長度。在距F3精軋機牌坊架底座設(shè)備基礎(chǔ)邊460 mm處露出螺栓錨固盒，并將錨固盒的側(cè)面切開（盒的斷面尺寸：380 mm×160 mm），取出遺留在盒內(nèi)的“T型頭”螺栓斷裂的部分，具備新螺栓安裝條件（見圖3）。

4.3 螺栓安裝

新M100螺栓仍由中國第一重型機械制造廠制造。為確保新螺栓上機使用的可靠性，原設(shè)計的螺栓墊片進行了必要的修改，使之適應(yīng)現(xiàn)方形錨固盒配合六角螺母的實際使用工況；在檢修期間，先將螺母送入已切開的錨固盒內(nèi)，從上部用導(dǎo)鏈拉住螺栓，將螺栓對準精軋F3牌坊底座設(shè)備地腳孔，將螺栓穿入錨固套筒盒，將兩端的螺母擰緊，并在錨固盒內(nèi)的螺母上安裝一防銷釘。同時，對M100螺栓的預(yù)緊力又進行了精確校核，計算出安裝壓力應(yīng)為71.2 MPa，并按此要求全程監(jiān)控安裝過程，確保了新螺栓安裝預(yù)緊力，滿足西馬克原設(shè)計的2605 kN的要求（見圖4）。

4.4 設(shè)備基礎(chǔ)混凝土的恢復(fù)

待雙頭螺栓安裝完成，經(jīng)檢查符合安裝的質(zhì)量要求后，用與原錨固盒相同材質(zhì)的5 mm的鋼板封好錨固盒。將洞內(nèi)混凝土渣清理干凈，將切斷的基礎(chǔ)鋼筋采用相同的鋼筋焊接聯(lián)結(jié)恢復(fù)，單面焊時焊縫長度為10d（d為鋼筋直徑）。拆除部位鋼筋為：水平鋼筋ф20×160、垂直鋼筋ф25×110，施工按原設(shè)計要求，滿足焊縫長度將鋼筋恢復(fù)，滿足《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》（JGJ18-1996）的有關(guān)規(guī)定。采用鋼板做模板支護，灌漿前將混凝土洞內(nèi)的油污用高壓水槍清除，并澆水濕潤，混凝土采用薇膨脹C35混凝土澆灌密實。并滿足混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50204-2002）的有關(guān)規(guī)定。待混凝土達到設(shè)計強度，拆模，清理現(xiàn)場，拆除防護鋼跳板腳手架。

圖4 新螺栓就位圖

5 結(jié)語

精軋F3機架設(shè)備基礎(chǔ)螺栓實施更換改造的成功，是在未拆除精軋F3機架牌坊及其所屬設(shè)備，保證精軋機設(shè)備基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)安全的情況下；編制并細化了施工網(wǎng)絡(luò)圖，在確保施工安全和質(zhì)量的前提下；采取化整為零的施工方法，利用每一次停機檢修時間、拆除設(shè)備基礎(chǔ)局部混凝土，完成螺栓更換改造工作，并將設(shè)備基礎(chǔ)按原設(shè)計恢復(fù)。圓滿完成2300軋機精軋F3機架設(shè)備基礎(chǔ)螺栓實施更換技術(shù)改造工作。此方法可行，確保了精軋機的正常生產(chǎn)運行，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

[1]GB50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[2]JGJ18-1996，鋼筋焊接及驗收規(guī)程[S].