攀鋼冷軋廠重卷機(jī)組活套輥印分析

馮楷榮

（攀鋼冷軋廠，四川 攀枝花617000）

1 引言

攀鋼冷軋廠為了改善成品帶鋼板形質(zhì)量，新建一條配置拉伸矯直機(jī)的重卷機(jī)組，該機(jī)組主要設(shè)備有開卷和卷取機(jī)、焊機(jī)、拉伸喬直機(jī)、活套、圓盤剪和涂油機(jī)等。在機(jī)組建成試運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)帶鋼在活套處產(chǎn)生了輥印缺陷，該缺陷有時(shí)表現(xiàn)特別嚴(yán)重，使帶鋼因表面質(zhì)量不合而降級(jí)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 輥印特征分析

2．1 輥印缺陷的表現(xiàn)特征

輥印在帶鋼上、下表面都有，寬度方向上集中于兩個(gè)位置，操作側(cè)和中部，操作側(cè)的輥印比較輕，而中部的輥印比較重。缺陷在現(xiàn)場(chǎng)觀察為亮點(diǎn)，用相機(jī)照出來表現(xiàn)為暗點(diǎn)，如圖1所示。

對(duì)活套輥?zhàn)佑貌煌姆绞竭M(jìn)行處理時(shí)，缺陷微觀表現(xiàn)又不同：用非常細(xì)的砂紙進(jìn)行拋光打磨時(shí)，輥印底部為光滑曲面；用較粗的砂紙進(jìn)行打磨，輥印底部就會(huì)出現(xiàn)擦痕，開始擦痕方向比較混亂，當(dāng)統(tǒng)一砂紙打磨方向時(shí)，可觀察到輥印底部擦痕與砂紙打磨方向一致。

圖1 帶鋼表面輥印缺陷

2．2 輥印缺陷與工藝參數(shù)的關(guān)系

活套區(qū)域的主要工藝參數(shù)有速度、張力與活套量，在初期曾懷疑缺陷為帶鋼打滑產(chǎn)生的擦劃傷?？刂茙т撍俣燃凹铀俣群螅l(fā)現(xiàn)缺陷無變化，排除缺陷為擦劃傷就排除了與速度和活套量的關(guān)系。輥印只與張力有關(guān)系，對(duì)張力的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，輥印有一定的變化，但改變不明顯，而且也不能消除。

2．3 輥印缺陷與帶鋼厚度的關(guān)系

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比跟蹤了輥印與帶鋼厚度的關(guān)系，當(dāng)厚度小于等于0．8mm時(shí)，沒有輥?。划?dāng)厚度達(dá)到1．0mm時(shí)，出現(xiàn)了比較明顯的輥印；當(dāng)厚度達(dá)到1．2mm時(shí)，輥印就嚴(yán)重了，且隨著帶鋼厚度的增加，輥印越來越嚴(yán)重。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)輥印缺陷后，隨著帶鋼厚度的增加，其數(shù)量也有所增加。由此可以得出如下結(jié)論：輥印與帶鋼厚度密切相關(guān)，達(dá)到一定厚度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)，且隨著厚度的增加，缺陷表現(xiàn)得越嚴(yán)重。

2．4 輥面凹坑對(duì)輥印的影響

當(dāng)發(fā)現(xiàn)活套產(chǎn)生輥印后，跟蹤了帶鋼表面變化情況，帶鋼入活套前沒有輥印，經(jīng)過第一根輥?zhàn)雍缶彤a(chǎn)生該缺陷，每經(jīng)過一根輥?zhàn)?，缺陷?shù)量就增加，說明所有輥?zhàn)佣即嬖趩栴}。立即對(duì)活套內(nèi)的七根轉(zhuǎn)向輥輥面進(jìn)行清理，并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的雜物與粉塵，而是有較多細(xì)小的凹坑。

對(duì)凹坑進(jìn)行打磨后，觀察輥印缺陷數(shù)量及特征沒有變化。在帶鋼寬度方向上標(biāo)記缺陷位置，反向查找產(chǎn)生缺陷輥面情況，與輥面的凹坑沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系，用手摸也沒有異常。

3 輥印產(chǎn)生原因

3．1 帶鋼表面的輥印實(shí)質(zhì)

通過帶鋼表面輥印的微觀表現(xiàn)特征進(jìn)行分析，認(rèn)為應(yīng)該是由活套輥局部輥面表面結(jié)構(gòu)復(fù)制而成，所以用不同的方式處理輥面時(shí)，輥印會(huì)有不同的表現(xiàn)，且與輥面具有很強(qiáng)的對(duì)應(yīng)性。

要將輥面結(jié)構(gòu)復(fù)制到帶鋼表面，必須有一定的壓應(yīng)力，該應(yīng)力遠(yuǎn)大于帶鋼張力產(chǎn)生的平均應(yīng)力，所以輥面應(yīng)該存在局部點(diǎn)狀凸起。并且輥面的局部凸起高度應(yīng)該很小，凸起處有比較平緩的過度，機(jī)組建張后輥?zhàn)泳植客蛊鹛幣c帶鋼仍為全接觸，帶鋼在此處的變形量是固定的。

壓應(yīng)力的集中度與帶鋼的抗彎模量成正比關(guān)系，即與帶鋼的厚度的立方、強(qiáng)度成正比關(guān)系，而帶鋼抵抗產(chǎn)生輥印的能力與其強(qiáng)度成正比關(guān)系。最終影響輥印缺陷的因素是帶鋼厚度，當(dāng)帶鋼較薄時(shí)壓應(yīng)力集中小，沒有輥印缺陷，帶鋼厚度達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)出現(xiàn)輥印缺陷，且隨著厚度的增加而迅速加重。由于局部凸起的高度及過渡的平緩性差異，其應(yīng)力集中必然不同，導(dǎo)致出現(xiàn)輥印缺陷對(duì)應(yīng)的帶鋼厚度也不同，所以輥印缺陷的數(shù)量也會(huì)隨著帶鋼的厚度增加而增加。

3．2 輥面形貌觀察及圓周度檢測(cè)

通過對(duì)輥印缺陷的特征及產(chǎn)生條件進(jìn)行分析后，仔細(xì)地觀察活套輥的輥面形貌（如圖2），發(fā)現(xiàn)在其周向（帶鋼寬度方向）存周期性的折印，與帶鋼上中部的輥印相對(duì)應(yīng)處有兩圈凸起。用圓度計(jì)對(duì)活套輥進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)輥面存在折印處圓度計(jì)有明顯的跳動(dòng)，且與折印的周期有很好的對(duì)應(yīng)性。

圖2 輥面的形貌

對(duì)折印的檢測(cè)結(jié)果說明輥面存在線狀凸起，但由于線狀凸起接觸面積仍然較大，且過渡很平緩不會(huì)產(chǎn)生輥印缺陷。線狀凸起與兩圈周向凸起相互交匯，產(chǎn)生點(diǎn)狀凸起，在點(diǎn)狀凸起處應(yīng)力集中發(fā)生了明顯的變化，在帶鋼張力作用下就產(chǎn)生了輥印缺陷。

3．3 輥身傾斜

在機(jī)組的操作側(cè)，輥面沒有中部那樣明顯的點(diǎn)狀凸起。仔細(xì)對(duì)輥面折印進(jìn)行觀察，可發(fā)現(xiàn)折印不是平直的，存在小角度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在轉(zhuǎn)折處有較小的點(diǎn)狀凸起，而這種點(diǎn)狀凸起存在于整個(gè)輥面。

觀察帶鋼進(jìn)入和拉出活套的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)不論帶鋼進(jìn)入時(shí)的位置如何，帶鋼總是向傳動(dòng)側(cè)偏移，說明活套輥的運(yùn)行存在問題。用水平儀檢查發(fā)現(xiàn)，輥?zhàn)硬僮鱾?cè)比傳動(dòng)側(cè)高，導(dǎo)致帶鋼在操作側(cè)邊部受力較大，將帶鋼推向傳動(dòng)側(cè)。同時(shí)，導(dǎo)致該位置帶鋼應(yīng)力集中，在輥面局部點(diǎn)狀凸起共同作用下產(chǎn)生了輥印。

4 輥面缺陷形成分析

4．1 加工過程工藝控制不當(dāng)

活套輥的輥面是由熱軋中厚板冷滾壓制作的，中厚板在常溫下存在呂德斯帶，滾壓加工是不穩(wěn)定變形過程，當(dāng)加工工藝參數(shù)不當(dāng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生屈服現(xiàn)象，出現(xiàn)前文所述的折印。這種折印現(xiàn)象在冷軋帶鋼的生產(chǎn)過程中也存在，如酸洗機(jī)組對(duì)熱軋來料進(jìn)行開卷作業(yè)時(shí)，工藝控制不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生折?。唤?jīng)罩式爐退火的帶鋼，在平整機(jī)組開卷時(shí)也存在同樣的現(xiàn)象。

4．2 輥身加工設(shè)備能力不足

輥面周向兩條凸起應(yīng)該與輥?zhàn)由a(chǎn)廠家設(shè)備加工能力不足有關(guān)，即滾壓設(shè)備的長(zhǎng)度小于輥身長(zhǎng)度。對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行加工的方式受設(shè)備的局限，只能多道次、換方向進(jìn)行滾壓，在滾壓設(shè)備的端部就留下了兩圈加工的印跡，該印跡在位置上對(duì)稱。因加工的先后順序的影響，兩圈凸起的高度存在較大的差異。

5 輥面處理及輥印缺陷預(yù)防

5．1 輥身水平度調(diào)整

對(duì)活套所在輥?zhàn)拥乃竭M(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)活動(dòng)框架上所有輥?zhàn)觾A斜方向和角度一致，固定輥?zhàn)铀蕉确弦?，確定不是安裝問題。

對(duì)卷揚(yáng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)系活套輥框架操作側(cè)與傳動(dòng)側(cè)的鋼繩長(zhǎng)度不一致，分析認(rèn)為應(yīng)該是鋼繩在運(yùn)行一定時(shí)間后張緊后拉伸長(zhǎng)度不相等所造成。對(duì)兩側(cè)鋼繩高度同步進(jìn)行調(diào)整，保證輥?zhàn)拥乃蕉?，運(yùn)行后檢查確認(rèn)帶鋼在操作側(cè)的輥印、帶鋼在活套內(nèi)跑偏現(xiàn)象消除。

5．2 輥面局部高點(diǎn)打磨

由于輥面的局部高點(diǎn)不明顯，用肉眼無法查找和分辨，不能逐個(gè)進(jìn)行打磨。而且輥?zhàn)邮墙?jīng)過鍍鉻處理的，目的是增加其硬度和耐磨性，打磨的高度及程度控制不好會(huì)對(duì)輥?zhàn)釉斐蓳p傷。研究后采取以下措施進(jìn)行處理，固定打磨器具于產(chǎn)生輥印處，轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)訉?duì)局部高點(diǎn)進(jìn)行沖擊式打磨，然后用細(xì)砂紙進(jìn)行處理。

輥面經(jīng)簡(jiǎn)單打磨后，輥印缺陷有明顯減輕，生產(chǎn)帶鋼厚度達(dá)到1．2mm時(shí)也沒有輥印。

5．3 生產(chǎn)帶鋼規(guī)格控制

輥?zhàn)釉谶\(yùn)行過程中必然存在磨損現(xiàn)象，特別是機(jī)組進(jìn)行加、減速時(shí)。有局部高點(diǎn)處應(yīng)力較大，磨損就比其它部位大，在生產(chǎn)過程中帶鋼會(huì)自行對(duì)局部高點(diǎn)進(jìn)行消磨。

根據(jù)輥面處理后的結(jié)果，先將機(jī)組生產(chǎn)帶鋼的厚度限定在1．2mm以下。精整工序有三條卷線，原料比較充足，如此限定后再合理安排，也能保證機(jī)組的全負(fù)荷生產(chǎn)。機(jī)組運(yùn)行6個(gè)月以后，試生產(chǎn)厚度為1．5mm的帶鋼，檢查確認(rèn)沒有輥印。機(jī)組運(yùn)行12個(gè)月以后，試生產(chǎn)厚度為2．0mm的帶鋼，檢查確認(rèn)沒有輥印。至此，雖然機(jī)組活套輥?zhàn)舆€存在折印和周向條狀凸起，但其產(chǎn)生的輥印缺陷得到有效解決。

6 結(jié)語

（1）活套輥產(chǎn)生的缺陷，是其加工制造過程中工藝控制不當(dāng)產(chǎn)生的局部高點(diǎn)所造成的。由于其高度不明顯、過渡較平緩，給原因的查找和處理造成了一定的困難，導(dǎo)致最終解決該問題的時(shí)間很長(zhǎng)。

（2）本次發(fā)現(xiàn)的輥印缺陷，其特征與規(guī)律與之前的認(rèn)識(shí)相矛盾，主要表現(xiàn)為張力對(duì)其影響較小、隨帶鋼厚度增加而嚴(yán)重的現(xiàn)象，與輥面粘有異物產(chǎn)生輥印的表現(xiàn)相反。所以解決現(xiàn)場(chǎng)的問題，不能完全依靠經(jīng)驗(yàn)和正向推理，而是要根據(jù)問題的具體特征與規(guī)律進(jìn)行反推，提出假設(shè)后進(jìn)行驗(yàn)證，方能找出其真正的原因。

［1］龐燕萍，譚翠英．冷軋產(chǎn)品表面質(zhì)量攻關(guān)［J］．柳鋼科技，2013（2）：29－31．

［2］韓姝紅，朱梅，黃菊，等．減少汽車板矯直輥印措施［J］．機(jī)械與電子，2012（1）：217．

［3］戢黨．軋機(jī)標(biāo)定輥印的成因及解決辦法［J］．設(shè)備管理與維修，2005（3）：16．