冷連軋機(jī)和平整機(jī)工作輥技術(shù)的發(fā)展思考

李洋 孫維陽

北方重工集團(tuán)有限公司 遼寧沈陽 110141

在熱軋板材的軋制過程中，軋輥表面與帶鋼表面存在復(fù)制過程，軋輥的表面質(zhì)量由于磨損等原因逐漸降低；同時，由于軋輥表面不同部分所軋制帶鋼的總量的不同，會在軋輥表面由于局部不均勻磨損形成段差；此外，軋輥在軋制了一定量的帶鋼后，表面會生成氧化膜，破損剝落壓入帶鋼后，會造成嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量問題。為解決以上問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，便產(chǎn)生了熱軋?jiān)诰€磨輥技術(shù)。在線磨輥裝置安裝在熱軋精軋機(jī)后道機(jī)架內(nèi)，在軋制的間隙或者軋制過程中對工作輥進(jìn)行在線磨削[1]。

1 用以改善軋輥耐磨性的高鉻軋輥和鍍鉻軋輥

1.1 軋輥材料對表面粗糙度的影響

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，隨Cr含量的降低，軋輥表面粗糙度下降越快。在平整軋制到10Km情況下，軋輥Cr含量少于5%，粗糙度下降特別明顯，看來，表面粗糙度的大小取決于Cr含量。由此可以認(rèn)為，鋼板表面上的Cr和氧的作用比鐵基底更強(qiáng)，能較為有效地阻止軋輥表面粗糙度的下降?，F(xiàn)在國內(nèi)外軋鋼和軋輥制造工作者都已充分認(rèn)識到了這一問題。歐洲從80年代初率先展開含鉻18～20%的高鉻鑄鐵材質(zhì)推廣工作，在大直徑冷軋工作輥的生產(chǎn)制作領(lǐng)域已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。馬氏體作為工作層基體組織，是高鉻復(fù)合鑄鐵冷軋工作輥的重要組成部分，其中有Cr7C3型島狀、顆粒狀和板塊狀的共晶碳化物。共晶碳化物的顯微硬度高達(dá)1700HV。較高的耐磨性使其與其他材料相比具有明顯優(yōu)勢。日本在攻克粗糙度不足難題的同時，研發(fā)出了含Cr5%的鍛鋼工作輥[2]。

1.2 鍍鉻輥的采用

在冷軋用工作輥表面鍍鉻是為了尋求改造軋輥的耐磨性。鍍鉻軋輥的表面硬度達(dá)到1000HV，而一般鍛鋼輥只能達(dá)到800～900HV，在適當(dāng)?shù)腻冦t情況下可達(dá)到1000～1100HV，而且還可以進(jìn)一步提高。由于平整軋制是在壓下率小于3%下進(jìn)行的，其軋制條件要求并不高，產(chǎn)品的質(zhì)量(例如鋼板表面粗糙度和光澤性)的改善及其保持是必不可少的?，F(xiàn)已要求在平整機(jī)架上使用鍍鉻輥，軋輥表面的鍍層一般控制在4μm到11μm之間，采用鍍鉻輥的軋制長度達(dá)普通輥軋制長度的7倍，顯示出了優(yōu)良的耐磨性，同時也獲得了優(yōu)良的鋼板外形。在連軋機(jī)上由于高負(fù)荷和軋輥輥縫苛刻的潤滑條件，容易在鍍鉻層中產(chǎn)生沿軋制方向的細(xì)微裂紋，因而現(xiàn)階段鍍鉻輥較難用在高負(fù)荷的連軋機(jī)上，但它已提供了一種有效的手段。目前正期待著鍍鉻輥的進(jìn)一步研究和開發(fā)。

2 熱軋輥形在線檢測技術(shù)難點(diǎn)分析

與熱軋磨輥技術(shù)配套發(fā)展的是熱軋輥形在線檢測技術(shù)。根據(jù)熱軋輥工作環(huán)境要求，接觸式測量(如用電感式位移傳感器)就難以適用，主要是因?yàn)椋航佑|式傳感器的測頭為運(yùn)動部件，密封難度大；測頭與快速旋轉(zhuǎn)的軋輥表面直接接觸磨損再所難免，如采用滾動測頭的話，又增加了運(yùn)動部件，在此環(huán)境下相當(dāng)不利；由于軋輥表面磨損的非均勻性，軋輥表面存在著“臺階”，給檢測過程中測頭沿軋輥軸向的運(yùn)動帶來難度。如前所述的日立公司集磨削與測量功能于一體的在線磨輥機(jī)RSM，通過檢測磨頭的變形量獲得輥形，實(shí)際上整個RSM同時作為接觸式輥形檢測傳感器，對整個磨輥機(jī)的設(shè)計(jì)制造精度要求高，但最終測量精度并不高。根據(jù)測量環(huán)境的要求，非接觸式測量方法在這種情況下優(yōu)勢較為明顯，主要技術(shù)手段包括：測量相對方便的超聲波測距法、靈敏度較高的電渦流測距法等。對于大多數(shù)非接觸式測量方法，如果在常規(guī)的工作條件下，實(shí)現(xiàn)以上檢測精度并不難。但由于輥形在線檢測裝置特殊的工作環(huán)境，一方面，各干擾因素必然給檢測系統(tǒng)帶來系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差；另一方面，對裝置的穩(wěn)定性、可靠性是一個嚴(yán)峻的考驗(yàn)。無論對于哪一種檢測方法，需要解決的關(guān)鍵問題有兩個：為了確保裝置長期穩(wěn)定、可靠地工作，必須建立有效的抗干擾措施；為提高裝置的檢測精度，需要建立有效的測量誤差分離補(bǔ)償方法[3]。

3 毛化處理輥面技術(shù)

3.1 LD法

在工作輥的整個表面形成一種有規(guī)則的可控的凸凹狀表面形貌，軋制作業(yè)時，由于發(fā)生微小形變，軋輥上的鼓包出現(xiàn)微坑，分別在輥、板上實(shí)現(xiàn)了剛?cè)嵯酀?jì)的表面結(jié)構(gòu)，是近幾年才出現(xiàn)的新技術(shù)，這種新型表面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下三個方面：a.得益于輥與板間摩擦力的優(yōu)化，生產(chǎn)效率可以有明顯的提升，減少工藝問題，延長了軋輥使用壽命，產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯改善。b.在板材形成過程中，潤滑效果明顯提升，材料具備動態(tài)調(diào)整能力，使成形工藝易于進(jìn)行c.可增強(qiáng)板面對涂層的附著力和提高漆光亮度，增加產(chǎn)品的附加價(jià)值。

3.2 SB法

在工作輥的整個表面形成粗糙面，而且表面形貌是不可控的，處于一種隨機(jī)狀態(tài)。粗糙度的大小是由噴丸的噴射能量來控制。而且此粗糙度和軋輥表面硬度緊密相關(guān)，也就是說和軋輥材料及熱處理制度有關(guān)。

4 其它磨輥技術(shù)分析

電解在線磨輥技術(shù)。該技術(shù)主要運(yùn)用了電解工藝，配合機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，對鋼質(zhì)軋輥進(jìn)行鏡面磨削的在線作業(yè)。該裝置采用鑄鐵粘接的CBN砂輪及其端面磨削方式，砂輪同時也作為電解電極的正極。電解磨削可顯著提高軋輥表面的光滑程度。但與ORP相比裝置的磨削效率低，抗干擾能力較差。磨料噴射法在線修磨技術(shù)。日本住友金屬開發(fā)可用于寬厚板軋機(jī)的磨料噴射軋輥在線修磨裝置。該裝置的原理是：將粉狀磨料(鐵砂)混入高壓水中，并一起噴射到軋輥表面，實(shí)現(xiàn)對輥面的在線修磨。該裝置應(yīng)用于鹿島制鐵所厚板廠，取得比較明顯的效果，可使一次換輥軋制量提高一倍。

5 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)最新軋制技術(shù)，今后繼續(xù)開發(fā)有關(guān)工作輥的新技術(shù)是很重要的。避免軋輥表面缺陷及帶鋼邊緣印痕、凹坑、軋輥上的壓痕等的技術(shù)要求研制適用于在線操作的磨輥和輥形修復(fù)的設(shè)備。一旦這樣的設(shè)備研制成功，磨輥車間的軋輥離線磨削將得到實(shí)質(zhì)上的簡化，通過推廣軋輥?zhàn)詣友b卸技術(shù)，將促進(jìn)軋輥裝卸的無人操作，通過產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整和技術(shù)性創(chuàng)新，進(jìn)而為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力支撐。