熱軋板帶工作輥使用效果的研究

供稿|安玉超 / An Yu-chao

熱軋板帶工作輥使用效果的研究

Research on Work Roll Using of Hot Strip Mill

供稿|安玉超 / An Yu-chao

內(nèi)容導(dǎo)讀

針對(duì)唐鋼熱軋部熱軋帶鋼軋機(jī)的軋輥在生產(chǎn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，分別從軋輥表面與內(nèi)部問(wèn)題、軋輥磨削精度和凸度不合適等方面對(duì)熱軋帶鋼質(zhì)量的影響來(lái)研究，提出了加強(qiáng)軋輥的日常管理、制定合理軋輥工藝參數(shù)等措施來(lái)提高熱軋帶鋼軋輥的使用效果。

工作輥?zhàn)鳛闊彳埌鍘Мa(chǎn)品的主要變形工具，對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量及板形有非常關(guān)鍵的作用。工作輥的好壞及技術(shù)條件合理與否，直接影響著板帶產(chǎn)品的質(zhì)量。唐鋼熱軋部軋鋼區(qū)域有一條超薄熱帶薄板坯連鑄連軋1810生產(chǎn)線和一條自主集成的1700中厚板坯熱軋生產(chǎn)線。其中，1810生產(chǎn)線有2架粗軋機(jī)和5架精軋機(jī)組成，1700生產(chǎn)線有1架往復(fù)可逆粗軋機(jī)和7架精軋機(jī)組成。兩條生產(chǎn)線共使用上、下工作輥共15對(duì)，支撐輥30支。

圖1 軋輥表面缺陷

軋輥現(xiàn)狀分析

軋輥表面與內(nèi)部問(wèn)題

軋制過(guò)程中，軋輥表面直接與板坯接觸，因此軋輥輥身表面的質(zhì)量直接影響板帶產(chǎn)品表面質(zhì)量?jī)?yōu)劣。一般情況下，軋輥表面缺陷有：磨削后的輥身圓周方向上的砂輪刀痕、軋輥表面缺陷磨削不凈和軋制過(guò)程中軋輥表面氧化膜環(huán)狀剝落、軋機(jī)下線后輥身有大面積環(huán)狀剝落等問(wèn)題(見(jiàn)圖1)。

輥身表面質(zhì)量問(wèn)題在熱軋帶鋼軋制過(guò)程中極易引起帶鋼表面的質(zhì)量缺陷。由于軋輥表面存在微小的裂紋磨削不凈，從而導(dǎo)致帶鋼表面的相應(yīng)位置有網(wǎng)狀突起，經(jīng)酸洗后仍然不能去除(見(jiàn)圖2)。

當(dāng)軋輥與帶鋼接觸時(shí)，其輥面溫度迅速升高到500～600℃。當(dāng)其接觸冷卻水時(shí)，軋輥溫度又降到100～150℃。在軋制過(guò)程中，軋輥表面冷熱交替變化劇烈，這種多次溫度循環(huán)產(chǎn)生的熱應(yīng)力極易造成軋輥內(nèi)部缺陷[1]。如果在軋輥渦流探傷和超聲波探傷時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到這種缺陷的情況下上機(jī)生產(chǎn)，則易導(dǎo)致軋輥表面剝落和斷輥事故(見(jiàn)圖3)。

圖2 帶鋼上表面網(wǎng)狀缺陷和酸洗后照片

在軋輥表面結(jié)合層剝落事故發(fā)生之前，帶鋼軋制狀態(tài)沒(méi)有異常，直到剝落過(guò)程中軋機(jī)劇烈震動(dòng)造成軋機(jī)停車、堆鋼。因軋輥表面結(jié)合層剝落造成帶鋼表面壓痕和碎塊嵌入甚至軋廢。圖4為軋輥表面結(jié)合層剝落時(shí)帶鋼缺陷。

軋輥磨削精度和凸度不合適

磨床主軸換新軸過(guò)程中，調(diào)主軸壓力，特別是調(diào)托板靜壓力浮起，需要磨合較長(zhǎng)時(shí)間；有些磨工在磨輥時(shí)，采取自動(dòng)磨輥沒(méi)有手動(dòng)調(diào)一些參數(shù)，特別是軋輥邊部應(yīng)該多走幾刀。因軋輥車間備輥較少，生產(chǎn)緊張時(shí)軋輥供應(yīng)不上。有時(shí)軋輥剛剛下機(jī)就需要磨削，因而不能保證軋輥的磨削精度。

圖3 軋輥結(jié)合層剝落和斷輥

圖4 軋輥表面結(jié)合層剝落和斷輥時(shí)帶鋼表面照片

圖5 軋輥Y4176磨削前和磨削后曲線

如此人員和設(shè)備兩個(gè)因素均會(huì)導(dǎo)致磨床磨削精度不滿足軋機(jī)使用要求。圖5為軋輥磨削前后的輥身曲線對(duì)比。

有效措施

加強(qiáng)軋輥的日常管理

軋輥的日常管理，包括新輥驗(yàn)收上線、配輥、軋輥更換周期、新輥的燙輥節(jié)奏、舊輥下線、軋輥探傷、軋輥磨削及管理。安排軋制計(jì)劃，嚴(yán)格執(zhí)行燙輥制度。對(duì)于軋制不同規(guī)格品種，合理使用中間坯及軋機(jī)的機(jī)架空過(guò)功能，從而優(yōu)化精軋機(jī)的壓下率。設(shè)置輥縫，根據(jù)軋制規(guī)程調(diào)整各道次壓下量，軋制速度必須與壓下量相適應(yīng)。制訂軋輥使用制度，及時(shí)更換軋輥是避免軋輥過(guò)度磨損的有效手段。根據(jù)所軋制的冷軋料牌號(hào)、規(guī)格制定出換輥噸位及軋制公里數(shù)。

制訂一系列軋輥管理制度：各磨床操作指導(dǎo)規(guī)程，涉及磨床開(kāi)機(jī)、上輥(包括輥號(hào)輸入原則)、磨削程序制定原則，下輥、關(guān)機(jī)、軋輥匹配；軋輥加油以及抹油制度；軋輥磨削數(shù)據(jù)記錄制度(軋機(jī)以及軋輥間軋輥數(shù)據(jù)的輸入)；軋機(jī)軸承檢修操作指導(dǎo)規(guī)程。

制定合理軋輥工藝參數(shù)

確定立輥、粗軋輥、支承輥和工作輥的使用噸位。軋輥磨削后要求軋輥輥面清潔度良好，無(wú)刀痕即換輥后進(jìn)線，出現(xiàn)斜向壓痕為違規(guī)；磨削精度、凸度、圓度、配輥輥壓符合要求；軋輥軸承座加油執(zhí)規(guī)情況。重點(diǎn)對(duì)軋輥直徑、輥壓、凸度、硬度、下機(jī)溫度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行控制。

◆ 確定合理軋輥輥型

根據(jù)軋制過(guò)程中出現(xiàn)的軋輥有害變形區(qū)大小，計(jì)算支撐輥的彎曲撓度，設(shè)計(jì)軋輥輥型。1700線、1810線輥型曲線均為正弦曲線，輥型公差≤15μm。根據(jù)帶鋼的實(shí)際凸度、軋制過(guò)程中每架次的板形情況，不斷改進(jìn)工作輥原始輥型，從而最終確定生產(chǎn)板帶的板形及凸度要求的原始輥型。目前正在使用F1～F3工作輥：輥型曲線為正弦曲線，凸度為-0.2。F4～F7工作輥：輥型曲線為正弦曲線，凸度分別為-0.1(F4、5)；-0.07(F6)；-0.06(F7)。平整機(jī)軋輥、支撐輥：其支撐輥、工作輥的輥型曲線為正弦曲線，凸度為0。

◆ 支撐輥倒角和凸度

如表1所示，1810線支撐輥：輥身長(zhǎng)度1790 mm；中間曲線段長(zhǎng)度為800 mm；兩邊各有一個(gè)直線斜倒角， 半徑中高量均為1.6 mm。1700線支撐輥倒角磨削，支撐輥倒角長(zhǎng)度由磨工根據(jù)要求手動(dòng)控制。

表1 軋輥工藝參數(shù)

◆ 硬度測(cè)量

對(duì)1700線F7所用的下輥E4330在磨削過(guò)程中不同磨削量時(shí)輥面沿軸向的硬度進(jìn)行了測(cè)試。沿軋輥驅(qū)動(dòng)側(cè)至工作側(cè)軸向取測(cè)量點(diǎn)，不同測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的硬度值如圖6。

圖6 軋輥表面不同磨削量對(duì)應(yīng)的硬度

由圖6可以看出，軋輥下線時(shí)輥面肖氏硬度值在HS68.1～73.9之間；磨削0.076mm后輥面肖氏硬度值有所升高，硬度值在HS72.8～77.2之間；磨削0.145 mm后輥面硬度較磨削0.076 mm時(shí)，在0～1475mm范圍變化不大，在1475～1700 mm范圍硬度值上升較快；磨削0.363 mm后較磨削0.145 mm時(shí)輥面硬度值變化不大。

軋輥硬度測(cè)量規(guī)定：每只軋輥進(jìn)行3次硬度測(cè)量，分別為新輥、中期±10 mm、末期(最小使用輥徑+20 mm之內(nèi))，對(duì)所配對(duì)上、下輥肖氏硬度相差過(guò)大的應(yīng)重新磨削、探傷。上、下輥的硬度差值不能太大，如果肖氏硬度相差超過(guò)1，軋制過(guò)程中對(duì)軋輥的傷害特別大，容易造成軋輥掉塊、斷輥的發(fā)生。如表2和表3所示，1700軋輥硬度分布比較合理，差值較小，可以正常上機(jī)使用；1810軋輥硬度分布差值過(guò)大，不適合再次生產(chǎn)，需要磨床磨削至差值的合適范圍。

表2 1700軋輥肖氏硬度分布(操作測(cè)→驅(qū)動(dòng)側(cè))

表3 1810軋輥肖氏硬度分布(WS→DS)

◆ 軋輥溫度

從高速鋼軋輥試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可以看出：軋輥的磨削溫度對(duì)于軋輥直徑的影響沒(méi)有明顯的規(guī)律，可能與磨床檢測(cè)有關(guān)。軋輥的磨削溫度對(duì)于軋輥凸度以及誤差的影響極大，凸度與溫度梯度呈正比關(guān)系，即溫度梯度越大，凸度變化越大，邊部與中心溫度差控制在5℃以內(nèi)，對(duì)于軋輥的凸度不會(huì)產(chǎn)生大的影響。在生產(chǎn)線軋輥下線后，在水冷前、后測(cè)量其輥面溫度，要求上、下輥各測(cè)量5點(diǎn)，中間取1點(diǎn)，然后向兩側(cè)各對(duì)稱取2點(diǎn)。精軋工作輥下線后，水冷1 h后測(cè)量輥面溫度，保證輥面溫度低于30℃后，方可磨削。

高速鋼軋輥工藝開(kāi)發(fā)

軋機(jī)停車軋輥下線后，F(xiàn)4機(jī)架軋輥老化嚴(yán)重——有大面積環(huán)狀剝落，輥耗較大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。因此，對(duì)高速鋼軋輥進(jìn)行攻關(guān)：優(yōu)化負(fù)荷分配，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)；優(yōu)化輥型設(shè)計(jì)，保證薄規(guī)格的板形；通過(guò)跟蹤軋輥使用情況，調(diào)整工藝參數(shù)，降低薄規(guī)格的軋輥消耗；配合工藝潤(rùn)滑，提高高速鋼輥軋制噸位，降低噸鋼軋輥消耗。對(duì)軋輥輥號(hào)、輥徑、軋制噸位、軋制公里、上線日期、除鱗壓力、軋制鋼種規(guī)格、軋輥溫度等情況進(jìn)行跟蹤。

熱軋油使用

從換下的軋輥表面氧化膜的形成來(lái)看，熱軋油使用效果不良是其主要原因。合理制定參數(shù)，提高軋輥表面質(zhì)量，減少軋輥磨損，增加軋制噸位，從而提高工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)的使用效果，減少輥耗。主要方法為：維護(hù)熱軋油管路。由于管路、閥臺(tái)等一系列累計(jì)的問(wèn)題，導(dǎo)致前期熱軋油使用效果不理想。經(jīng)過(guò)檢修時(shí)對(duì)F2～F5所有熱軋油的管路疏通以及閥臺(tái)維護(hù)，制定了一系列的管理制度來(lái)保證管路不堵塞，提高熱軋油使用效果。生產(chǎn)線軋制3～5塊后，F(xiàn)3開(kāi)始投入并全程投入熱軋油，熱軋油的濃度設(shè)定為0.8%。試用過(guò)程中注意監(jiān)控?zé)彳堄拖到y(tǒng)的狀態(tài)，確保熱軋油全程投入使用。每次檢修時(shí)對(duì)熱軋油管進(jìn)行逐個(gè)吹掃，疏通管路。軋輥下機(jī)后，跟蹤軋輥氧化膜的形成情況，并且對(duì)油水比例進(jìn)行定期抽驗(yàn)，保證熱軋油的濃度。

軋輥冷卻水疏通

針對(duì)冷卻水嘴堵塞情況，維修維護(hù)人員每次換輥時(shí)定期進(jìn)行檢查，根據(jù)軋輥下機(jī)情況及時(shí)處理堵塞水嘴，保證水嘴無(wú)堵塞。防止由于軋輥冷卻水阻塞，造成軋輥局部冷卻過(guò)小，整體輥面冷卻不均，在軋輥對(duì)應(yīng)的位置出現(xiàn)氧化膜剝落。避免因機(jī)架間冷卻水嘴損壞造成軋件局部冷卻過(guò)大進(jìn)而造成軋輥局部過(guò)度磨損而提前更換工作輥的情況。

軋輥軸承座鎖緊操作

針對(duì)生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中軸承座燒損情況，制定軋輥軸承座鎖緊操作說(shuō)明。支撐輥軸承座拆開(kāi)前首先測(cè)量液壓缸露出的螺紋長(zhǎng)度，對(duì)稱測(cè)量四個(gè)點(diǎn)，精確到小數(shù)點(diǎn)后2位，并做好記錄。如果四點(diǎn)測(cè)量結(jié)果最大最小差值超過(guò)0.2 mm，該支承輥不允許上線使用。

安裝軸承座時(shí)液壓缸的鎖緊壓力要達(dá)到17～20 MPa，并且反復(fù)加壓3次，每次加壓后保持3 min，并且用拆裝機(jī)托板反復(fù)拆裝軸承座以消除間隙，最后一次將液壓缸的螺母擰緊。

液壓缸的螺母擰緊后，對(duì)正鎖緊螺栓孔，安裝船型鍵，鎖緊船型鍵固定螺栓，釋放軸承座液壓缸鎖緊壓力(轉(zhuǎn)換到OFF)。再次按順序測(cè)量液壓缸露出螺紋長(zhǎng)度，與第一條方法要求相同，測(cè)量四個(gè)點(diǎn)尺寸，與之前測(cè)量的四個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)比對(duì)，長(zhǎng)度要大于等于拆前的測(cè)量值，如果數(shù)值小于拆前的測(cè)量值0.5 mm以上，則該支承輥不允許上線使用。

檢查鎖緊螺栓無(wú)損傷、無(wú)彎曲變形，螺紋處是否有明顯損傷等，擰緊時(shí)加彈簧墊，并且要用扭矩扳手?jǐn)Q緊至規(guī)定的扭矩，安裝防松鎖緊銷。如果螺栓上面的防松鎖緊銷孔無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)船型鍵上面的槽孔，可以用其他扳手略微左右調(diào)節(jié)鎖緊螺栓直至對(duì)正。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)唐鋼熱軋生產(chǎn)線軋輥現(xiàn)狀的研究，采取軋輥的日常管理、制定合理軋輥工藝參數(shù)、高速鋼軋輥工藝開(kāi)發(fā)、熱軋油使用等措施，達(dá)到了減少軋輥事故、提高軋輥精度、減少軋輥消耗的目的。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，1700和1810生產(chǎn)線軋輥均能正常使用，采取的措施取得了明顯效果。

[1] 柴國(guó)剛．降低大型型鋼軋輥輥耗的措施．河北冶金，2013(8)：47-49.

安玉超(1981—)，女，漢族，河北唐山人，工程師。2006年畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)金屬壓力加工專業(yè)。聯(lián)系方式：唐山市路北區(qū)濱河路9號(hào)唐鋼熱軋部技術(shù)科, 郵編063000, E-mail：114302422@qq.com。

河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司熱軋部，河北 唐山 063000

10.3969/j.issn.1000-6826.2014.01.18