高線輥環(huán)異常損耗原因分析與控制措施

柴璐琪，劉珍宇

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司軋鋼廠，山西 長(zhǎng)治 046031）

碳化鎢硬質(zhì)合金輥環(huán)由于具有良好的熱傳導(dǎo)性能，以及耐熱、耐疲勞性能好，耐磨性好，強(qiáng)度高等特點(diǎn)，且在高溫下硬度變化小，因此被普遍地應(yīng)用在高速線材軋機(jī)上。

隨著高速線材軋機(jī)速度的提高，軋制節(jié)奏也在不斷加快。而在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于對(duì)軋機(jī)內(nèi)各架輥環(huán)所選用的材質(zhì)不夠重視，對(duì)輥環(huán)的安裝、清潔以及對(duì)輥環(huán)的使用維護(hù)不到位，常常出現(xiàn)輥環(huán)軋槽磨損嚴(yán)重、掉塊、甚至崩裂等異常損耗情況，導(dǎo)致頻繁更換輥環(huán)、非計(jì)劃停車時(shí)間長(zhǎng)等問題，最終影響到產(chǎn)量，并增加了生產(chǎn)成本。

1 輥環(huán)正常損耗情況說明

正常損耗是指輥環(huán)在軋制過程中受軋制力和沖擊力作用而產(chǎn)生的表面磨損，主要有摩擦磨損和磨粒磨損。摩擦磨損是指由軋件和輥環(huán)槽之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損，產(chǎn)生的摩擦力可以使軋槽表面的小顆粒脫落。磨粒磨損是由軋件表面的粘連物或冷卻水中的硬質(zhì)雜質(zhì)在軋件與輥環(huán)接觸面相對(duì)擠壓造成的。這兩種損耗都是正常的、不可避免的。

2 輥環(huán)異常損耗原因分析

通過對(duì)生產(chǎn)過程中的輥環(huán)損壞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將異常損壞的簡(jiǎn)因進(jìn)行歸類、分析，大致有以下幾種情況。

2.1 軋件料型尺寸超出控制范圍

中軋或預(yù)精軋來料尺寸不在控制范圍內(nèi)（尤其是實(shí)際尺寸比規(guī)格尺寸大時(shí)）或輥縫沒有調(diào)整設(shè)定好，會(huì)對(duì)預(yù)精軋、精軋機(jī)第一架輥環(huán)或輥縫差距大的后一架次輥環(huán)產(chǎn)生的沖擊力加大，形變量也隨之加大，由于沖擊力加大，則很可能對(duì)輥環(huán)內(nèi)部造成損傷，產(chǎn)生內(nèi)裂紋，進(jìn)而隨著軋制量的提高，內(nèi)裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)張，最終發(fā)生輥環(huán)崩裂（如圖1、圖2）。

圖1 強(qiáng)沖擊力下輥環(huán)斷面

圖2 強(qiáng)沖擊力下輥環(huán)裂紋斷面

2.2 進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)安裝不合理

進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)安裝不對(duì)中、導(dǎo)衛(wèi)出口距輥環(huán)過遠(yuǎn)或與輥環(huán)貼合、進(jìn)口導(dǎo)輪裝配質(zhì)量差或油氣潤(rùn)滑堵塞等，都會(huì)造成軋件不能平穩(wěn)咬入輥環(huán)，加大對(duì)輥環(huán)的沖擊力，輕者對(duì)輥環(huán)造成損傷，重者直接堆鋼，致使輥環(huán)異常損壞幾率增加（如圖3、圖4）。

圖3 導(dǎo)衛(wèi)與輥環(huán)摩擦

圖4 導(dǎo)衛(wèi)與輥環(huán)摩擦造成輥環(huán)崩裂

2.3 精軋機(jī)各架次輥縫調(diào)節(jié)不合理

精軋機(jī)各架次輥縫控制不合理，會(huì)造成秒流量變化，極易發(fā)生堆鋼或拉斷事故。在發(fā)生堆鋼時(shí)，由于沖擊力過大，堆鋼后的高溫軋件會(huì)對(duì)輥環(huán)造成嚴(yán)重?fù)p傷（如下頁圖5、圖6）。

圖6 邊緣破裂造成的輥環(huán)崩裂

2.4 冷卻水的水壓、水量、水質(zhì)控制不合理

在軋制過程中，有效的冷卻水是非常關(guān)鍵的。有效是指冷卻水的水壓、水量、水質(zhì)都要達(dá)到控制要求。為了達(dá)到最佳冷卻效果，冷卻水必須盡可能靠近輥環(huán)的軋槽，一般冷卻水系統(tǒng)壓力要求在0.4～0.6 MPa之間。如果水壓小于0.4 MPa，由于輥環(huán)轉(zhuǎn)速過高，冷卻水會(huì)在軋槽上形成一層水霧，后續(xù)冷卻水會(huì)因壓力不夠而很難穿過這層水霧，不能有效的對(duì)輥環(huán)進(jìn)行冷卻；如果水壓大于0.6 MPa，噴在輥環(huán)上的冷卻水會(huì)大量飛濺起來，也無法起到有效的冷卻輥環(huán)作用；如果冷卻水管噴嘴堵塞或水量不足（雖然水壓正常），也會(huì)導(dǎo)致輥環(huán)冷卻效果不佳，嚴(yán)重影響輥環(huán)壽命（如圖7）。

圖7 冷卻水效果差造成的輥環(huán)崩裂

2.5 軋制量與修磨量不匹配

一般情況下，預(yù)精軋的4架軋制量控制在8 000 t以內(nèi)，精軋機(jī)組前5架單槽過鋼量控制在4 000 t以內(nèi)，后5架過鋼量控制在2 000 t以內(nèi)。當(dāng)達(dá)到過鋼量時(shí)，由于其他生產(chǎn)原因，輥環(huán)不能及時(shí)下線進(jìn)行修磨，使得輥環(huán)表面微裂紋增加，從而引起強(qiáng)度直線下降（1 mm裂紋可使輥環(huán)強(qiáng)度降低300～500 MPa），在軋件的沖擊力下極易造成輥環(huán)碎裂（如圖8、圖9）。

圖8 車環(huán)削型過開程裂中 造成的

圖9 車削過程中造成的裂紋崩裂

3 改進(jìn)措施

3.1 精確控制料形尺寸

嚴(yán)格控制粗、中軋各架次料型尺寸，加強(qiáng)精軋機(jī)輥縫精確控制，當(dāng)班每半小時(shí)檢查一次中軋、活套調(diào)節(jié)量、預(yù)精軋來料尺寸，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整，保證各架次料型尺寸符合技術(shù)要求。

3.2 提高導(dǎo)衛(wèi)安裝精度

每次更換精軋機(jī)組導(dǎo)衛(wèi)或檢查精軋機(jī)時(shí)，都要用對(duì)準(zhǔn)儀對(duì)精軋機(jī)組內(nèi)各架進(jìn)、出口導(dǎo)衛(wèi)的對(duì)中情況進(jìn)行檢查，使各架次導(dǎo)衛(wèi)中心與軋槽中心盡可能重合，以減小軋件對(duì)輥環(huán)的沖擊力。

3.3 提高配輥、裝配精度

輥環(huán)加工、配輥時(shí)，同規(guī)格架次之間的最大輥徑差為2 mm，同一架次上、下輥徑差要小于0.5 mm，以保證輥環(huán)精度。安裝輥環(huán)時(shí)，需嚴(yán)格檢查輥環(huán)、錐套及滾軸清潔度，同時(shí)保證打壓壓力、時(shí)間達(dá)到規(guī)定要求，以確保輥環(huán)與錐套、滾軸配合緊密。

3.4 冷卻水質(zhì)量及冷卻效果檢查

將冷卻水pH值控制在7.5～8.3，每天化驗(yàn)冷卻水并保存化驗(yàn)單。對(duì)冷卻水進(jìn)行沉淀和凈化處理后，將水中固體粒子發(fā)熱含量控制在小于15 mg/L，以減少輥環(huán)的黏結(jié)相腐蝕。定期檢查水泵房冷卻水系統(tǒng)設(shè)備，對(duì)各主要管路壁厚進(jìn)行檢測(cè)，防止各段水管因氧化銹蝕、內(nèi)管壁氧化鐵皮脫落造成水管堵塞。每半年更換一次預(yù)精軋、精軋濁環(huán)水過濾網(wǎng)，有效剔除雜物，保證冷卻水質(zhì)量。

精軋機(jī)操作工每次在換輥、換槽、換導(dǎo)衛(wèi)時(shí)，利用停機(jī)時(shí)間，用手對(duì)各架輥環(huán)表面溫度進(jìn)行檢查，及時(shí)判定各架輥環(huán)冷卻水的冷卻效果。當(dāng)溫度升高時(shí)，立即檢查冷卻水系統(tǒng)是否正?；蚬苈肥欠裼卸氯F(xiàn)象。

3.5 規(guī)范輥環(huán)加工工藝

為減少輥環(huán)損耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量，在輥環(huán)過鋼量達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，必須及時(shí)下線進(jìn)行修磨。為了徹底磨干凈微裂紋，根據(jù)實(shí)際情況，將精軋機(jī)輥環(huán)的修磨量控制在0.6～0.8mm，每次修磨的進(jìn)刀量控制在0.01mm，盡量減少由于加工應(yīng)力對(duì)輥環(huán)內(nèi)部造成的損傷。

4 實(shí)施效果

4.1 精軋機(jī)輥環(huán)消耗量下降

精軋機(jī)輥環(huán)破裂量由去年每月5～10片下降至每月2～3片，每片輥環(huán)價(jià)格按12000元計(jì)算，年可節(jié)約輥環(huán)費(fèi)用717000元。輥環(huán)具體消耗情況如表1所示。

表1 采取控制措施前后精軋機(jī)輥環(huán)消耗量情況

4.2 工藝故障時(shí)間減少

有效減少了工藝故障時(shí)間，作業(yè)率由去年的64.36%提高至74.74%，平均每月故障時(shí)間減少3.5 h，噸鋼效益按300元計(jì)算，年產(chǎn)生效益可達(dá)567 000元。工藝故障時(shí)間情況如表2所示。

表2 采取措施前后因輥環(huán)異常消耗影響時(shí)間情況

5 結(jié)語

1）通過對(duì)輥環(huán)異常消耗的原因進(jìn)行分析，針對(duì)不同種類的異常消耗原因，制定了相應(yīng)的改進(jìn)控制措施，有效降低了輥環(huán)消耗量，延長(zhǎng)了輥環(huán)的使用壽命，提高了生產(chǎn)作業(yè)率，進(jìn)而提高了各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)，減少了輥環(huán)類工藝故障發(fā)生率，大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，從而有效地降低了生產(chǎn)成本，并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2）在各項(xiàng)改進(jìn)控制措施的實(shí)施過程中，通過結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并經(jīng)過提煉，完善了工藝制度內(nèi)容，規(guī)范了各關(guān)鍵點(diǎn)的具體操作、檢查方法、步驟，杜絕了所有可控性異常消耗，極大地降低了不可控性異常消耗的發(fā)生頻次，為保證穩(wěn)順生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。