邯鋼CSP軋輥的使用問題及解決措施

閆 旭 張立超

(1．中冶陜壓重工設(shè)備有限公司經(jīng)營服務(wù)處 陜西711711；2．河北邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司，河北056015)

邯鋼CSP軋輥的使用問題及解決措施

閆 旭1張立超2

(1．中冶陜壓重工設(shè)備有限公司經(jīng)營服務(wù)處 陜西711711；2．河北邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司，河北056015)

從邯鋼CSP熱軋生產(chǎn)線軋輥的使用情況出發(fā)，介紹了邯鋼CSP生產(chǎn)線的工藝流程、軋輥(工作輥)的主要參數(shù)。對(duì)軋輥在使用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，并提出了有效的應(yīng)對(duì)措施。

短流程熱連軋；軋輥；質(zhì)量控制

當(dāng)今熱連軋工藝主要分為兩大部分，一為常規(guī)流程熱連軋，一為短流程熱連軋(CSP)。軋輥?zhàn)鳛闊徇B軋最主要的工具之一，在熱軋生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。由于軋輥受到軋制工藝、裝備水平、工況條件和工人操作水平等因素的影響，軋輥的使用情況也不盡相同。綜合分析特定軋輥的使用問題及相應(yīng)對(duì)策，可以提高成品質(zhì)量和有效延長軋輥使用壽命。

邯鋼CSP為1臺(tái)粗軋機(jī)，精軋為六機(jī)架連軋，年設(shè)計(jì)能力240萬噸。當(dāng)初并沒有考慮為現(xiàn)在的冷軋?zhí)峁┰?，但隨著邯鋼冷軋的投產(chǎn)，每年需要CSP為冷軋?zhí)峁?30萬噸原料，其余部分直接作為熱軋商品卷銷售。由于冷軋對(duì)帶鋼的板形要求較高，故在軋輥的質(zhì)量控制、磨削及使用維護(hù)方面提出了更高的要求。本文主要對(duì)邯鋼CSP工作輥在使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和研究，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 CSP的工藝流程

CSP的工藝流程為：薄板坯連鑄→剪切→加熱→除磷→粗軋→均熱→剪切→除磷→精軋→層冷→卷取→取樣→打捆→稱重→噴號(hào)→入庫。

2 軋輥的主要參數(shù)

2.1 工作輥的材質(zhì)、硬度及主要尺寸

在確定寬帶鋼工作輥材質(zhì)與硬度時(shí)，需要綜合考慮相關(guān)的軋制條件，其中包括精軋段機(jī)架的數(shù)量、軋輥的架次、帶寬單位寬度上的軋制力、軋輥工作部位的最大預(yù)彎度、軋件溫度以及輥面狀況對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量的影響等。這些要素決定了復(fù)合軋輥芯部和外層材質(zhì)的選擇。邯鋼CSP工作輥的材質(zhì)、硬度及主要尺寸見表1。

表 1 工作輥材質(zhì)、硬度及主要尺寸

2.2 工作輥的輥形

邯鋼CSP一期工程精軋機(jī)的5機(jī)架均采用CVC輥形，曲線完全一樣，均為3次曲線，但在應(yīng)用過程中出現(xiàn)凸度控制能力不足等問題。二線建設(shè)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將前3架輥形改為CVC+。CVC+曲線方程為5次方，它與CVC相比具有更強(qiáng)的板凸度控制能力，尤其對(duì)窄斷面板坯而言，其控制效果更為明顯，從而提高了對(duì)薄規(guī)格板坯的控制能力。

3 軋輥使用過程中的問題

隨著邯鋼冷軋的投產(chǎn)，提高CSP軋輥質(zhì)量，為冷軋?zhí)峁┖细竦脑弦殉蔀楸厝弧Ｔ贑SP生產(chǎn)中，軋輥出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 軋輥本身的質(zhì)量問題

軋輥本身的質(zhì)量問題主要與軋輥制造過程有關(guān)，如軋輥在鑄造過程中會(huì)出現(xiàn)成分偏析或夾雜，在熱處理過程中溫度控制不當(dāng)容易造成殘余內(nèi)應(yīng)力過大，復(fù)合澆鑄時(shí)工作層與芯部組織結(jié)合不好等都會(huì)導(dǎo)致軋輥使用時(shí)發(fā)生剝落或斷輥事故。邯鋼CSP在2004年11月就發(fā)生過F4上工作輥在正常軋制時(shí)，輥身突然爆裂成三段的嚴(yán)重?cái)噍伿鹿省Ａ硗?，工作輥輥身硬度不均勻以及工作層硬度降過大也影響軋輥的正常使用，這在國內(nèi)制造的軋輥中相當(dāng)普遍。輥身硬度不均勻會(huì)造成軋輥的磨損不均勻，不利于薄帶鋼的板形控制。圖1顯示出由于軋輥表面硬度不均勻所造成的軋制過程中軋輥表面的不均勻磨損。從圖1可以看出，左側(cè)磨損量比右側(cè)大100 μm左右，在軋制薄規(guī)格板卷時(shí)，會(huì)對(duì)帶鋼的楔形控制產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。工作層硬度降過大，會(huì)造成軋輥使用后期軋制量的大幅下降，磨損加快，輥面狀況惡化，從而增加換輥次數(shù)和輥耗，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。

圖 1 軋輥磨損曲線Figure 1 Wear curve of roller

3.2 磨削精度及磨削質(zhì)量問題

由于薄帶軋制時(shí)對(duì)厚度精度及板形控制精度要求非常高，一旦工作輥磨削過程中圓度、圓跳、錐度控制不好，或者CVC輥形出現(xiàn)較大偏差，上機(jī)軋制時(shí)就很難通過控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，不僅會(huì)造成產(chǎn)品精度降低，還會(huì)出現(xiàn)軋制不穩(wěn)定、浪形難以控制等問題，甚至導(dǎo)致堆鋼事故的發(fā)生。如果下機(jī)后工作輥表面的裂紋沒有磨削干凈就再次上機(jī)軋制，就會(huì)造成裂紋逐步向內(nèi)部擴(kuò)展。裂紋擴(kuò)展到一定程度后，很容易導(dǎo)致軋輥發(fā)生剝落事故。

因此，工作輥磨削精度和磨削質(zhì)量對(duì)于改善和提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少軋輥事故的發(fā)生有著極其重要的意義。另外，在薄規(guī)格軋制時(shí)，由于換輥比較頻繁，軋輥供應(yīng)比較緊張，往往軋輥下機(jī)后冷卻不充分就進(jìn)行磨削，磨削后的CVC曲線由于熱膨脹的影響容易失真，不利于板形控制。

3.3 軋輥外部工作條件惡化誘發(fā)的軋輥使用問題

在正常軋制時(shí)，即使工作輥所處的工作環(huán)境比較惡劣，直接接觸900～1 000℃的軋件，同時(shí)承受數(shù)千噸的軋制力和較高的扭矩及彎矩，工作輥也能保證正常工作。但是一旦外部條件發(fā)生惡化，如冷卻條件發(fā)生變化、軋輥負(fù)荷突然過大、軋輥卡鋼沒有及時(shí)換輥繼續(xù)軋鋼等，往往造成軋輥裂紋的產(chǎn)生、氧化膜的剝落，不僅影響軋輥表面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生斷輥等惡性事故。

工作輥的冷卻狀況好壞直接決定工作輥的使用效果。軋輥在正常使用時(shí)，必須要保證冷卻充分和冷卻均勻。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)流量計(jì)不準(zhǔn)、刮水板漏水、水嘴堵塞、噴射角度不對(duì)等情況，這些情況都會(huì)影響軋輥的正常使用。流量計(jì)不準(zhǔn)，就不能保證軋輥冷卻水量按照軋機(jī)二級(jí)設(shè)定控制，計(jì)算時(shí)會(huì)發(fā)生輥溫的偏差，影響軋輥熱凸度的計(jì)算精度，不利于板形控制。而刮水板漏水、水嘴堵塞、噴射角度不對(duì)則會(huì)造成軋輥冷卻不均勻，輥身局部溫度過高導(dǎo)致氧化膜的剝落，同時(shí)會(huì)造成軋輥的磨損不均。

發(fā)生堆鋼或甩尾時(shí)，對(duì)工作輥的傷害很大?？ㄤ摃r(shí)，由于工作輥接觸軋件區(qū)域的溫度急劇上升，在遇水急冷后產(chǎn)生較大熱裂紋。如果不及時(shí)更換工作輥，裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展，后果非常危險(xiǎn)。

同樣，發(fā)生甩尾的軋輥，也容易產(chǎn)生壓痕及裂紋。由于甩尾一般發(fā)生在末機(jī)架，壓痕和裂紋會(huì)影響到帶鋼的表面質(zhì)量，所以只要發(fā)生甩尾的軋輥，一定要立即抽出機(jī)架檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋或壓痕時(shí)必須立即換輥。

4 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)工作輥使用及磨削過程中出現(xiàn)的問題，我們采取以下措施保證軋輥的正常使用，減少軋輥事故的發(fā)生和軋輥消耗。

4.1 軋輥的表面硬度檢查

主要包括新工作輥的硬度檢查和使用過程中輥面的硬度檢查，確保軋輥表面硬度的均勻性并符合標(biāo)準(zhǔn)要求。特別是軋輥使用后期，如果輥面的硬度降過大，就要相應(yīng)減少軋制量。

4.2 加強(qiáng)軋輥的探傷工作

除了軋輥在磨削過程中全部進(jìn)行渦流探傷外，還對(duì)事故輥、非正常下機(jī)輥進(jìn)行超聲波探傷，檢查合格后方可上機(jī)，大大降低了軋輥帶缺陷上機(jī)的機(jī)率。

4.3 提高工作輥的磨削精度

主要是通過一些攻關(guān)措施，控制軋輥的圓跳、圓度和錐度，提高輥形磨削的合格率，為生產(chǎn)穩(wěn)定和產(chǎn)品精度的提高創(chuàng)造條件。特別是針對(duì)軋輥下機(jī)后的冷卻裝置進(jìn)行了專門改進(jìn)，既增加冷卻水量實(shí)現(xiàn)軋輥快速冷卻，又保證了軋輥的均勻冷卻，徹底解決了軋輥帶溫磨削的問題。

4.4 規(guī)范操作，制定嚴(yán)格的軋輥使用制度

對(duì)于卡鋼輥，要求生產(chǎn)操作工必須在處理完堆鋼后立即換輥。甩尾時(shí)，操作工必須將工作輥抽出機(jī)架進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)壓痕或裂紋必須立即更換。

4.5 輥溫的檢查

軋輥下機(jī)后，要求沿輥身的方向測(cè)量軋輥表面溫度并記錄，同時(shí)結(jié)合軋輥表面氧化膜的檢查，發(fā)現(xiàn)輥溫過高或局部氧化膜剝落時(shí)，要檢查機(jī)架水嘴和噴射角度。

4.6 加強(qiáng)軋線工作輥冷卻水系統(tǒng)的檢查維護(hù)工作

換輥時(shí)必須要檢查工作輥冷卻水嘴的堵塞情況，發(fā)現(xiàn)堵塞要立即處理。加強(qiáng)對(duì)刮水板刮水效果的檢查，發(fā)現(xiàn)刮水板漏水或損壞要及時(shí)處理，以保證軋輥冷卻充分并均勻。同時(shí)，要求操作工關(guān)注生產(chǎn)過程中工作輥冷卻水流量，發(fā)現(xiàn)流量值與設(shè)定值偏差超過5%時(shí)，要立即通知相關(guān)人員處理。

4.7 細(xì)化軋輥履歷管理

對(duì)每根工作輥的使用情況進(jìn)行終生跟蹤。即對(duì)每根軋輥從投入使用一直到報(bào)廢進(jìn)行全過程跟蹤管理，包括每次的磨削情況、探傷情況、使用情況都要進(jìn)行跟蹤記錄。同時(shí)通過“軋輥聯(lián)絡(luò)單”實(shí)現(xiàn)軋輥各項(xiàng)信息的及時(shí)記錄和準(zhǔn)確傳遞。在軋輥上機(jī)前，軋機(jī)操作工就能了解到軋輥的磨削情況。磨床工在磨削前也能了解到軋輥的使用信息。

5 結(jié)束語

通過采取上述措施，有效改善了邯鋼CSP生產(chǎn)線的工作輥使用情況，扭轉(zhuǎn)了生產(chǎn)初期軋輥多次發(fā)生大面積剝落和斷裂事故的局面。在穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，綜合輥耗也大幅下降，輥耗從2002年的0.85 kg/t降到目前的0.636 kg/t左右。按照目前年產(chǎn)量270萬噸計(jì)算，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益2 900萬元。

[1] 茹錚，余望編著.塑性加工摩擦學(xué) [M].北京:科學(xué)出版社，1992.192-220.

[2] 王有銘，李曼云，韋光.鋼材的控制軋制和控制冷卻[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995.52-55.

[3] 吳祝民. 熱軋帶鋼氧化鐵皮的成因及對(duì)策[J]. 軋鋼.2007.24(3)：56-57.

The Application Issues and Solutions ofHandan Steel CSP Roll

YanXu,ZhangLichao

Based on roll working condition of the CSP hot continuous rolling production line in Handan Steel, the process flow of the CSP production line and main parameters of roll (work roll) have been presented, and meanwhile the issues during roll working process have been analyzed, and the effective solutions have been brought forward.

short flow process hot continuous rolling; roller; quality control

TG333.17

B

2010—05—13

閆旭(1970—)，男，工程師，從事大型板帶軋機(jī)成套設(shè)備的技術(shù)服務(wù)和銷售工作。

編輯 杜青泉