基于提高軋輥壽命的軋鋼工藝措施與研究

樊煒凱

（山東鋼鐵萊蕪分公司板帶廠，山東 濟(jì)南 271104）

由于軋輥在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到較大的沖擊荷載與軋壓制力，因此，對(duì)軋輥的抗疲勞強(qiáng)度以及耐磨損性能要求較高，尤其近年來(lái)隨著市場(chǎng)對(duì)軋鋼產(chǎn)品需求量的逐年增加，導(dǎo)致軋鋼生產(chǎn)工序中輥耗過(guò)大，進(jìn)而增加了生產(chǎn)投入成本。在這種形勢(shì)下，如何提高軋鋼生產(chǎn)率，減少軋輥更換頻率，延長(zhǎng)軋輥使用壽命，已成為冶金行業(yè)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。

1 軋輥在生產(chǎn)中存在的問(wèn)題與原因分析

1.1 存在的問(wèn)題

在生產(chǎn)過(guò)程中，軋輥較為常見(jiàn)的問(wèn)題是爆槽、掉肉、輥環(huán)崩裂、軋槽出現(xiàn)麻點(diǎn)以及軋輥斷裂等。其中，爆槽、掉肉常常表現(xiàn)為軋槽中心部位出現(xiàn)不規(guī)則掉塊或者沿軋槽橫向或者周向線狀掉塊，出現(xiàn)這一問(wèn)題，將直接影響軋鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，使軋鋼成品成為廢品。輥環(huán)崩裂表現(xiàn)為相鄰兩個(gè)軋槽之間的輥環(huán)崩裂，造成與之相鄰的軋槽無(wú)法繼續(xù)使用，也容易使軋鋼成品變?yōu)閺U品。軋槽出現(xiàn)麻點(diǎn)雖然對(duì)軋鋼產(chǎn)品性能不會(huì)產(chǎn)生影響，但是會(huì)由于成品表面質(zhì)量問(wèn)題而直接影響產(chǎn)品銷(xiāo)路。而軋輥斷裂，將造成嚴(yán)重的堆鋼故障，進(jìn)而影響整個(gè)生產(chǎn)流程。

1.2 原因分析

產(chǎn)生上述問(wèn)題的主要原因包括人為操作不當(dāng)、冷卻效果較差、忽略軋材生產(chǎn)工藝要點(diǎn)以及軋輥?zhàn)陨淼馁|(zhì)量問(wèn)題等。不充分或者不適當(dāng)?shù)睦鋮s容易在軋輥表層內(nèi)引起巨大的熱梯度，導(dǎo)致加速產(chǎn)生軋輥剝落的熱應(yīng)力，如果軋輥溫度過(guò)高，也會(huì)對(duì)軋輥的強(qiáng)度與耐磨性能造成影響，進(jìn)而使軋輥產(chǎn)生爆槽、掉肉、燒裂甚至斷輥問(wèn)題。如果在生產(chǎn)過(guò)程中，不考慮軋材與生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，選擇軋輥材質(zhì)不恰當(dāng)，或者由于人為操作失誤，出現(xiàn)軋件纏輥及堆鋼等現(xiàn)象，也會(huì)產(chǎn)生爆槽、掉肉與斷輥問(wèn)題。

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，由于冶金鋼材料中常常含有SiO2、Al2O3或者硅酸鹽等脆性?shī)A雜物，這些夾雜物的存在極易對(duì)軋輥的使用壽命造成嚴(yán)重影響，并且根據(jù)夾雜物的數(shù)量、大小、類(lèi)型的不同，對(duì)軋輥壽命的影響程度也不盡相同。通常情況下，夾雜物越多、尺寸越大，危害性就越大，其中尤以棱面鋒利的夾雜物危害性最大。

2 延長(zhǎng)軋輥使用壽命的工藝措施

2.1 改進(jìn)軋輥冷卻裝置

為了提高冷卻水的利用效率，增強(qiáng)冷卻水的冷卻效果，可以采取改進(jìn)軋輥冷卻裝置性能的方法，延長(zhǎng)軋輥的使用壽命。過(guò)去，在設(shè)計(jì)軋輥冷卻裝置時(shí)，并未綜合考慮沿軋輥圓周方向的水量分布情況，只是遵循均勻供水的原則，配置上下兩套水冷裝置，這種設(shè)計(jì)方法，缺少對(duì)上下軋輥冷卻水需求量的準(zhǔn)確判定與分析，導(dǎo)致冷卻效果不盡人意。因此，在原有軋輥冷卻裝置的基礎(chǔ)上，可以采取以下改進(jìn)措施，使水冷裝置的各方面性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。

首先在上輥出口側(cè)配置一個(gè)水冷裝置，在下輥進(jìn)口與出口側(cè)各配置一個(gè)水冷裝置，遵循上一下二的組合原則，使上下輥裝置的供水量比例為4：6。然后將方盒帶孔的軋槽冷卻裝置改為實(shí)心錐形噴嘴，并在切分楔位置增設(shè)兩排橢圓形水縫，使切分楔位置的水量是其它位置的三倍，以增強(qiáng)切分楔位置的冷卻效果。為了防止濺水量過(guò)大，應(yīng)將噴嘴的噴水方向?qū)堓伒臎_擊角度控制在15°～35°之間，使軋輥與冷卻水接近呈切線方向接觸，避免噴嘴向軋輥表面垂直噴水。另外在布置噴嘴時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循由密到疏的原則，確保軋輥在脫離軋件位置后及時(shí)得到最高強(qiáng)度的冷卻，再沿著軋輥圓弧水量循序遞減[1]。最后在冷卻水管周?chē)脫跛寮右怨潭?，以防止軋槽冷卻水噴濺到軋鋼機(jī)外。通過(guò)對(duì)軋輥冷卻裝置的改進(jìn)，使軋輥工作時(shí)的溫度大幅降低，對(duì)保護(hù)軋輥部件，延長(zhǎng)其使用壽命起到起到積極的助推作用。

2.2 精選材，促質(zhì)量

過(guò)去，生產(chǎn)和制作軋輥往往采用鉻鉬無(wú)限冷硬球墨鑄鐵材料，這種材料的穩(wěn)定性較差，尤其是中精軋架次每個(gè)軋槽的軋制量相對(duì)較低，極易影響軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量。因此，經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，利用高速鋼材質(zhì)、碳化鎢組合材質(zhì)以及高硼鋼材質(zhì)制作的軋輥，穩(wěn)定性較高，使用壽命長(zhǎng)，耐磨性能好，并且能夠大幅提升軋鋼成品質(zhì)量。

2.3 優(yōu)化孔型配置

以常規(guī)的熱軋帶肋鋼筋品種為例，直徑為12mm，初始軋槽中心距為19.0mm，中間輥環(huán)寬度為7.8mm，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，輥環(huán)的寬度與實(shí)際生產(chǎn)需求不相匹配，寬度的理論設(shè)計(jì)值較小，軋輥在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，極易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而造成輥環(huán)崩裂。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)孔型配置的中心距與輥環(huán)寬度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，即將軋槽中心距設(shè)計(jì)為22.0mm，中間輥環(huán)寬度則變?yōu)?0.8mm，輥環(huán)寬度的增加降低了軋輥在疲勞狀態(tài)下發(fā)生裂紋的幾率，進(jìn)而延長(zhǎng)了軋輥的使用壽命。

2.4 嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)量精準(zhǔn)到位

如果修復(fù)量不到位，軋鋼成品軋槽就會(huì)出現(xiàn)裂紋缺陷，繼而嚴(yán)重影響軋鋼成品質(zhì)量。因此，切分軋輥成品架次的車(chē)削量必須嚴(yán)格遵照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，使修復(fù)量精準(zhǔn)到位，比如以直徑為12mm的熱軋帶肋鋼筋為例，成品軋輥的車(chē)削量必須達(dá)到6mm，在保證車(chē)削量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況下，假若在生產(chǎn)過(guò)程中，個(gè)別軋槽仍然存在裂紋，則可以確定此類(lèi)軋槽已不具備加工和使用價(jià)值。

2.5 調(diào)整冷卻水參數(shù)，改造供水系統(tǒng)

針對(duì)成品軋輥因冷卻不均而導(dǎo)致輥環(huán)掉塊或者爆槽現(xiàn)象，可以對(duì)軋輥的冷卻水管路進(jìn)行改造和優(yōu)化，將濁低系統(tǒng)供水改為濁中系統(tǒng)供水，水泵的電機(jī)替換成變頻電機(jī)，同時(shí)，將水壓提升到0.8Mpa，并且結(jié)合生產(chǎn)流程，能夠自動(dòng)調(diào)整水壓。比如可以在軋機(jī)供水總管上面增裝水壓表，操作人員根據(jù)水壓表示數(shù)，以手動(dòng)調(diào)節(jié)的方法，將水壓控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，這樣既能夠保證冷卻效果，而且也節(jié)省了大量水資源[2]。

2.6 優(yōu)化工藝裝置平面配置

軋機(jī)裝置配置多為6架粗軋機(jī)+6架中軋機(jī)+6架精軋機(jī)的形式，預(yù)切分架次通常為1架，在這種配置形式下，軋輥切分楔極易勞損，軋制量也僅為3000t～4000t。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)工藝裝置平面配置進(jìn)行改型，精軋機(jī)與中軋機(jī)的數(shù)量不變，將預(yù)精軋機(jī)調(diào)整為4架，精軋機(jī)調(diào)整為4架，預(yù)切分架次由1架增至2架。改型后的工藝裝置減少了切分壓力，使切分壓下量呈現(xiàn)均衡分布態(tài)勢(shì)，不僅提高了單槽軋制量，而且也延長(zhǎng)了切分楔的使用壽命。另外，飛剪的數(shù)量由3臺(tái)增至4臺(tái)，同時(shí)在4架精軋機(jī)組前設(shè)置了1次切頭，這就使軋件頭部對(duì)軋輥的沖擊破壞力大大減少。

2.7 遵照工藝流程，避免人為失誤

由于人為操作失誤的主觀原因?qū)е萝堓亯勖s短的情況也時(shí)有發(fā)生，因此，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，操作人員應(yīng)做到以下幾方面。其一是避免導(dǎo)衛(wèi)裝置與軋槽直接接觸，并嚴(yán)格執(zhí)行軋輥冷卻水的開(kāi)關(guān)制度，避免換孔后頭部無(wú)水過(guò)鋼現(xiàn)象的出現(xiàn)。其二是進(jìn)一步加大日常巡檢力度，如果在巡檢過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)纏輥故障，應(yīng)當(dāng)立即采取停機(jī)處理措施，當(dāng)纏輥料溫度與室溫接近時(shí)，方可對(duì)廢鋼進(jìn)行處理。其三是嚴(yán)格遵照生產(chǎn)工藝流程，在保證軋件料形的同時(shí)，防止單架次料形過(guò)大的現(xiàn)象，與此同時(shí)，操作人員在軋鋼機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前，先行清除軋件頭部黑頭，以防出現(xiàn)過(guò)黑鋼的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取上述工藝措施，經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，徹底解決了輥環(huán)掉塊的問(wèn)題，降低了操作工人的生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量的人工投入成本，而且軋鋼機(jī)的有效作業(yè)率也提升4.8%以上，以直徑為12mm的鋼筋為例，負(fù)偏差率由5.5%提升至6.0%，輥耗降低20%，年度增產(chǎn)能力也超過(guò)4萬(wàn)t以上。由此可見(jiàn)，提高軋輥的使用壽命不但能夠提質(zhì)增效，而且也能夠促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的大幅提升。隨著軋鋼工藝的日漸純熟，軋輥的使用壽命也逐步得到延長(zhǎng)，在這種利好形勢(shì)之下，軋鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率必將實(shí)現(xiàn)質(zhì)的跨越，對(duì)促進(jìn)冶金工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展也將起到推波助瀾的作用。