1+4熱連軋精軋輥鍍鉻應(yīng)用與研究

（鄒平宏發(fā)鋁業(yè)科技有限公司，山東 鄒平256200）

由于電鍍后軋輥表面硬鉻層與固體的金屬鉻有相似的特性，如：具有高硬度、摩擦系數(shù)小、耐熱性高、抗腐蝕性強、線性膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性高等優(yōu)良性能，因而從原來的裝飾性鍍鉻發(fā)展到對軋鋼用的軋輥進行鍍鉻。國外生產(chǎn)實踐表明，高質(zhì)量的鍍鉻工作輥，在正常軋制下，軋輥的使用壽命平均延長了2～3倍以上，同時還縮短了換輥時間，增加了產(chǎn)量，軋制帶材表面質(zhì)量明顯提高。

在美洲，許多工廠使用鍍鉻軋輥生產(chǎn)已經(jīng)多年了，在歐洲，該技術(shù)應(yīng)用較美洲晚些，1993年時歐洲的熱軋廠使用率是20%，1996年達到了50%，2000年以后達到95%以上。

在國內(nèi)，目前鋼廠大量使用鍍鉻輥進行軋制，但是鋁板帶箔軋制加工企業(yè)目前只有渤海美鋁主要在粗軋使用鍍鉻輥進行軋制，在熱精軋及冷軋采用鍍鉻工作輥進行軋制還未有廠家進行報道。

本文通過在“1+4”熱連軋機精軋工作輥進行鍍鉻使用試驗證明，采用鍍鉻層結(jié)合良好的軋輥進行軋制，延長了軋輥軋制時間(提高5倍以上)，減少了換輥停機時間，提高了作業(yè)率；提高了軋輥耐磨性，特別是延緩了軋輥表面粗糙度下降，提高了軋制周期內(nèi)鋁合金熱軋卷表面粗糙度均勻性；可以實現(xiàn)自由軋制，減少由于產(chǎn)品規(guī)格變化而帶來的換輥。對提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，減少停機換輥時間，降低成本取得了明顯的效果。

1 軋輥的基本參數(shù)及試驗準(zhǔn)備

1.1 工作輥的工作條件

熱連軋機為四機架CVC軋機，F(xiàn)1機架和F2機架使用粗糙度為1.0～1.2μm的鍍鉻工作輥，F(xiàn)3機架和F4機架使用粗糙度為0.8～1.0μm的鍍鉻工作輥，軋制AA3104同一合金系列，F(xiàn)1到F4機架軋輥均使用尼龍刷輥，乳化液冷卻和潤滑條件與普通軋輥使用時相同。

1.2 鍍鉻工藝流程

將精軋F1-F4工作輥一套，在磨輥車間按照正常磨輥工藝除去表面缺陷和疲勞層，并磨削到正常使用的粗糙度后，運到電鍍廠進行鍍鉻。鍍鉻工藝流程如下：

合格磨削工作輥—有機溶劑除凈表面油污—表面性能檢測—上掛具—非鍍部位絕緣處理—安裝屏蔽陰極—冷水沖洗—除油—水洗—酸洗除銹—水洗—活化—沖洗—入槽反鍍—施鍍—出槽—冷水洗—熱水洗—吹干—檢測—用防銹紙包扎保護[2]。

1.3 工作輥鍍鉻層厚度檢測

適宜的鍍層厚度是軋制試驗成功的關(guān)鍵要素，鍍鉻層厚度太薄軋制過程中表面容易受損，軋制量增加有限，鍍鉻層厚度太厚，在大軋制力軋制過程中容易產(chǎn)生脫落。本次試驗采用鍍鉻層為6～14μm。軋輥完成鍍鉻后檢測鍍鉻層厚度符合工藝要求見表1[1]。

表1 鍍鉻工作輥的鍍層厚度

將鍍鉻工作輥按照常規(guī)裝配后分別安裝在相應(yīng)機架，并一次性安排460塊3104合金扁鑄錠進行生產(chǎn)。

1.4 工作輥鍍鉻層表面形貌對比

從鍍鉻前后軋輥表面形貌顯微照片來看，鍍鉻后原有的一些尖銳的磨削痕跡減少，鍍鉻瘤形態(tài)良好。

圖1 鍍鉻前軋輥形貌（顯微鏡400倍照片）

圖2 鍍鉻后軋輥形貌（顯微鏡400倍照片）

2 鍍鉻工作輥試驗過程及使用效果對比

2.1 帶材表面質(zhì)量對比

圖3 使用鍍鉻輥軋制帶材表面

圖4 使用普通輥軋制帶材表面

本次使用鍍鉻輥進行軋制，表面質(zhì)量穩(wěn)定，陽極氧化檢測滿足表面質(zhì)量要求，從表面軋制條紋情況來看，采用鍍鉻輥生產(chǎn)的卷材表面軋制條紋更均勻細小。

2.2 鍍鉻輥與普通輥使用通過量對比

軋輥裝機使用時，由于軋制過程中發(fā)生的帶材跑偏、表面粘鋁層過厚、或軋輥表面粗糙度下降導(dǎo)致打滑或軋制速度過快等原因而需要停機換輥，以軋制AA3104合金熱軋帶材為例，普通軋輥通常軋制50塊扁鑄錠后需要更換F3/F4工作輥，軋制150塊扁錠后需要更換F1/F2工作輥，而本次采用鍍鉻軋輥軋制460塊扁鑄錠，精軋輥未進行更換。整個軋制過程中，無表面鍍鉻層起皮剝落、軋制打滑、軋制速度過快等現(xiàn)象發(fā)生，沒有產(chǎn)生需要換輥的情況，提高了軋制穩(wěn)定性及軋輥通過量，大大降低了換輥頻率，節(jié)省了生產(chǎn)輔助時間。鍍鉻軋輥與普通軋輥軋制通過量對比見下表：

圖5 粗糙度Ra值隨軋制通過量變化圖

圖6 粗糙度Rpc值隨軋制通過量變化圖

表2 鍍鉻軋輥與普通軋輥軋制通過量對比

2.3 鍍鉻軋輥使用前后輥面粗糙度變化

軋制前后分別對軋輥表面的粗糙度值進行檢測，對比發(fā)現(xiàn)經(jīng)過460余塊扁鑄錠軋制后，輥面粗糙度Ra和Rpc值下降速度較普通軋輥下降速度明顯減小，表6為鍍鉻輥使用前后粗糙度數(shù)據(jù)對比。

軋制過程中每10卷對軋制帶材表面粗糙度Ra及Rpc值進行檢測，發(fā)現(xiàn)隨著軋制里程的增加均呈線性下降的趨勢，與普通軋輥相比，下降速度比較緩慢。見圖5、圖6。

2.4 鍍鉻軋輥使用前后硬度變化

軋輥表面的高硬度是提高耐磨性、延長軋輥使用壽命、改善鋁帶材表面質(zhì)量的關(guān)鍵,輥體本身的硬度為鍍鉻層奠定了基礎(chǔ)。軋輥鍍鉻前后及試驗后分別檢測輥面硬度見表7

表3 鍍鉻軋輥使用前后硬度變化/HS

表4 普通軋輥與鍍鉻軋輥F4軋制速度統(tǒng)計表

上表數(shù)據(jù)表明鍍鉻前后輥面硬度無明顯變化，軋制前后輥面硬度也無明顯變化。

2.5 鍍鉻軋輥使用前后表面裂紋變化

鍍鉻軋輥使用前經(jīng)過磨削鍍鉻沒有表面裂紋，使用后冷卻至室溫再在磨床上使用渦流探傷檢測軋輥表面裂紋產(chǎn)生的情況，對軋制789公里后的軋輥表面未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋,與使用后的未鍍鉻軋輥相比，沒有區(qū)別。

圖7 F4下工作輥探傷曲線

圖8 F4下工作輥探傷立體圖

圖10 未鍍鉻軋輥使用后探傷立體圖

2.6 鍍鉻軋輥與普通軋輥軋制速度變化對比

因普通軋輥軋制時工藝規(guī)定50塊扁錠更換F3、F4工作輥，與鍍鉻輥通過量差距非常明顯，下表數(shù)據(jù)為選取一批3104軋制50塊扁錠的軋制速度與鍍鉻輥對比，每5卷記錄F4出口速度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，普通軋輥工作到第45到50卷時，在其它工藝條件不變的情況下帶材平均速度明顯升高，而鍍鉻軋輥批次軋制了460塊扁鑄錠，在終軋溫度為345℃的情況下，軋制平均速度穩(wěn)定保持在6.3m/s左右。

2.7 軋輥使用成本比較

與使用普通軋輥進行軋制相比，采用鍍鉻軋輥大大降低了軋輥更換頻次及軋輥磨削成本。精軋全部采用鍍鉻輥進行大批量生產(chǎn)時，全年可以減少軋輥磨削成本300萬元以上，在提升效率的同時，取得良好的經(jīng)濟效益。

2.8 生產(chǎn)效率比較

除了減少正常換輥頻次及換輥時間以外，采用鍍鉻輥進行生產(chǎn)，主操手不需要擔(dān)心軋制過程出現(xiàn)問題，可以縮短軋制過程部分等待時間，可以提高軋制節(jié)奏。

3 結(jié)論

通過在“1+4”熱連軋機精軋使用鍍鉻工作輥，在鍍鉻層結(jié)合良好的情況下，延長了軋輥軋制時間(提高5倍以上)，減少了換輥停機時間，提高了作業(yè)率；提高了軋輥耐磨性，特別是延緩了軋輥表面粗糙度下降，提高了軋制周期內(nèi)鋁合金熱軋卷表面粗糙度均勻性；可以實現(xiàn)自由軋制，減少由于產(chǎn)品規(guī)格變化而帶來的換輥。實踐證明，“1+4”熱連軋機精軋使用鍍鉻工作輥，對提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，減少停機換輥時間，降低成本取得了明顯的效果。