李曉東
（南京鋼鐵股份有限公司帶鋼廠，江蘇 南京 210035）
摘 要：近年來，通過優化軋鋼工藝流程，改進軋輥裝置性能等技術措施，使軋輥的硬度，抗熱裂性及耐沖擊能力得到有效改善和大幅提升，進而在降低輥耗的同時，延長了軋輥的使用壽命。文章重點對熱軋窄帶鋼在軋槽中部不規則脫塊、輥環開裂、輥槽出現麻點等方面進行了分析。執行改善的軋輥冷卻，以適應生產線目前的狀況。采用此裝置及給水裝置，可有效改善輥道的冷卻效果，并適當增大輥環的寬度，避免裂紋、脫落，并選用合適的輥材。
該系統不但能矯正滾道中部的不均勻落塊，而且能解決輥環裂紋、麻點等問題，并能提高軋輥的高效運行效率。
關鍵詞：軋輥壽命，軋鋼工藝，措施與研究
軋輥是一種很重要的設備。軋輥與鋼坯直接接觸，在軋制過程中通過一定的壓力將鋼坯變形，從而達到不同的鋼質標準。因此，對軋輥的抗疲勞強度以及耐磨損性能要求較高，尤其近年來隨著市場對軋鋼產品需求量的逐年增加，導致軋鋼生產工序中輥耗過大，進而增加了生產投入成本。在這種形勢下，如何提高軋鋼生產率，減少軋輥更換頻率，延長軋輥使用壽命，已成為冶金行業普遍關注的焦點問題。軋輥在高溫，高壓，冷熱交替，氧化鐵皮等條件下工作。各機座的輥筒在機械應力、摩擦、熱應力、沖擊載荷的作用下，容易產生磨損、開裂、剝落等，從而大大縮短了軋輥的使用壽命。軋輥是軋機的重要生產環節，其采購費用也比較高。軋輥消耗是一項重要的經濟指標，它是生產成本的重要指標。
1 延長軋輥使用壽命的重要性
軋輥是一種重要的工件，它能在軋機上對金屬進行連續的塑性變形，具有高消耗性。它占生產費用的很大一部分。通過完善的軋輥管理系統，管理人員可以清楚地知道每個軋輥的狀況和軌跡，使軋輥正確配對和使用，最大限度地提高軋輥的利用率，制定合適的磨削量，不僅可以減少軋輥疲勞，使軋輥滿足機器正常開展生產的標準，提高軋輥的壽命，減少異常換輥，可以提高軋線的生產效率，增加生產效益。軋輥管理制度是否健全，管理程度如何等，都是降低軋線生產成本、延長軋輥使用壽命的關鍵因素。
需要專人負責管理軋輥，建立軋輥管理系統，并做好軋輥的進入倉庫驗收、配對使用、軋輥裂紋、異常下機等記錄。通過一系列這樣的操作，會使每個軋輥的使用軌跡和軋輥的狀態被管理和控制，這對于減少軋輥消耗和增加軋輥使用壽命至關重要。
2 生產中軋輥存在的問題
2.1 軋槽中心部位不規則掉塊
軋槽的中心各個部位中所有包含銅的化學成分過多，十分容易就會導致不規則性的掉塊問題。尤其每當給整個軋槽的中心部位進行加熱時，大量銅就可能會在整個軋槽的中心部位的內壁表層不斷來回流動，一旦使銅形成低溫的熔點，就會直接使其的熱塑性性能大大降低，進而也就會導致內層表面容易出現許多裂紋。而且隨著銅的來回流動，裂紋還會不斷擴大和延展，到一定程度上就會出現不規則掉塊問題。以熱軋窄帶鋼為例，由于日常監督不到位，每個軋槽軋制量由成品調整工自行控制，所以導致各軋槽磨損不一致，在軋輥修復時，個別軋槽裂紋未全部車削掉。由于微觀裂紋的存在，在再次上線使用時，微裂紋快速長大、連接，最終導致宏觀裂紋產生，造成軋槽掉肉。
2.2 輥環崩裂
輥環軋輥在軋制過程受裝配應力，熱應力和軋制應力的作用。輥環所受應力為沿截面各應力值的代數和。在軋制過程受輥環內徑切向拉應力大，采用單一的材料輥環不利于提高軋輥使用壽命。同時，由于輥環局部應力增大，再加之其它應力的作用，也易損壞輥環，使其造成崩裂。
2.3 軋槽出現麻點
軋槽上的麻點是一種常見的表面缺陷，其外觀粗糙，不平整，又稱“麻斑”。多數是連續的，但也有少部分是局部的，或是零星的。麻點這個缺陷在軋槽是允許的，但是它的深度不能超出產品的厚度偏差。產生麻斑的原因有：
（1）成品孔洞或前孔洞磨損，或有破損的氧化鐵。
（2）在擠壓到軋件表面后，將斷裂的氧化鐵剝離。
（3）軋輥受到侵蝕。
（4）在加熱期間，鋼坯的表面被嚴重地氧化。
2.4 軋輥斷裂
在軋制過程中，由于撞擊、甩尾、夾鋼等原因，在軋輥表面和內部形成裂紋和軟點。軋輥的裂紋和軟點會嚴重影響軋線的正常生產和軋輥的使用時間的長短。嚴重的裂紋會導致軋輥過早剝落，提前結束軋輥的使用。
3 原因分析
造成這些問題的原因有：人為操作不當、冷卻效果差、軋材生產技術要點、軋輥本身質量問題等。不恰當或不恰當的冷卻會在輥子表面產生較大的溫差，從而加速產生輥子脫落的熱應力，同時，輥子的溫度太高，也會影響輥子的強度和耐磨性能，從而出現爆槽、脫肉、燒裂甚至斷裂等問題。在生產中，若不考慮軋材和生產工藝的特性，選用的輥子材料不合適，或因人為原因造成的卷輥卷、堆鋼等原因，也會產生爆槽、掉肉、斷輥等問題。
在實際生產作業當中，由于冶金鋼材料中常常含有 SiO2、Al2O3 或者硅酸鹽等脆性夾雜物，這些夾雜物的存在極易對軋輥的使用壽命造成嚴重影響，并且根據夾雜物的數量、大小、類型的不同，對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。
4 工藝措施
4.1 軋輥冷卻裝置的改進
為了提高冷卻水的利用效率，增強冷卻水的冷卻效果，可以采取改進軋輥冷卻裝置性能的方法，延長軋輥的使用壽命。軋機在軋制過程中會產生大量熱量，因此，要使軋輥的更換周期、使用壽命以及確保加工后的溫度都需要進行降溫冷卻。軋輥的兩個冷卻水箱，一次冷卻水和二次冷卻水，一次冷卻水經狹縫軸向噴射到軋制區，以潤滑和冷卻銅管；二次冷卻則是為了快速地降低軋管的溫度，避免氣流進入軋制封套，防止銅管氧化。軋輥的冷卻裝置噴水環用于對軋輥進行冷卻。
在軋制時，主傳動速度在 1300 rpm 以上，副傳動（軋輥）在 700 rpm 以上。軋輥在如此高的速度下工作，需要對冷卻水的流量和壓力進行嚴格的控制。必須連續、充分的冷卻冷卻水，若軋輥溫度太高，必須及時更換，防止產生熱疲勞開裂。在實際生產中，為了保證軋輥的溫度不能太高，保持溫度的穩定性，必須保證軋輥的冷卻速度在 3500L/h 以上，水泵的壓力應在 0.8MPa以下。
從原來的方形箱式帶孔結構，到實心圓筒式噴頭，在切分楔部位增設 2 列橢圓水縫，水縫所覆蓋的切分楔寬度為 5~8 mm；保證切分楔塊部位的水是其它部位的 3 倍，以加強切割楔部位的冷卻度，并改善切割楔形部位的軋槽壽命。
4.2 冷卻水參數優化及供水系統的改造
選擇合適的冷卻水溫度，如果太高的話，會加速軋輥的斷裂，降低的話，會影響到軋管的再結晶，影響制品的品質，如果是極端低溫和極端高溫，會加速疲勞，所以，在生產中，軋輥的冷卻水溫度應該是 40~60 ℃。
對軋輥冷卻水管路進行了改進，從濁低式供水改為濁中供水，水泵電動機采用變頻電動機，使水壓達到0.8 MPa，水壓可自動調節。
4.3 孔型配置優化
由于冷卻水效果不理想，熱軋窄帶鋼 φ550 在原有孔型的基礎上，對 I 架軋機的孔型采用強迫寬展的原理鑒于 K1 鋼溫較高，故將強迫寬展的道次設在了 K3、K4 上，將強迫寬展的槽底設計為直線形，同時為避免軋件表面產生皺紋而引起成品表面質量不合格，將強迫寬展的孔型斜度定為 17.7°，將 K3、K4 橫采用強迫寬展后又對 K6 的軋槽尺寸作了相應的改動，以保證不出現拉尾現象。
4.4 軋輥材質優化
以 Q215 型熱軋窄帶鋼常用品種為例，其初始軋槽中心間距 19.0 mm，而中間輥環寬度 7.8 mm，達到了理論上的設計指標。但從輥環整體斷裂的角度來看，輥環的寬度仍很窄，容易在疲勞條件下產生裂紋，最后造成輥環開裂。為此，從輥長的角度出發，設計了 22.0 mm 的輥縫，并將中間輥環的寬度調整為 10.8 mm。
4.5 自動控制厚度配置改型
由于入口厚度、張力、摩擦系數、變形抗力等因素的影響，軋機的扎制力也會隨之改變，而與之相關的變形曲線則會對厚度的出口產生一定的影響。自動厚度控制（AutomaticControllerController，AGC）主要是利用模型算法對帶材厚度、軋制設備狀況、外界擾動等進行自動控制，從而達到自動設定榨汁壓力、速度、軋機輥縫的大小，并確保合理的厚度偏差。通常 AGC 采用的是液壓下壓系統，這種機構具有很高的精度，相應地也比較快速。軋機的質量控制與板坯厚度的精確控制有一定的關系，而液力 QGC 設備的數量又會對軋機的精度產生一定的影響。鋼線精軋 6 號軋機，其粗軋控制厚度為（27~2.7） mm，而偏差率為 10%。
4.6 避免操作不當
在生產過程中，由于使用不當引起的軋輥損傷也是很普遍的，因此，一要防止導向器與軋輥的直接接觸。二要嚴格執行軋輥的冷卻水開關，防止更換后的頭沒有水分。三要加強點檢，防止卷輥出現問題，一旦出現卷輥，必須立即停機，待纏繞輥料冷至室溫后才能停止處理。四要嚴格按照工藝制度控制軋件料形，杜絕單架次料形過大的現象。五要將軋件頭部的黑頭剪切干凈，禁止過黑鋼。
4.7 修復量要到位
為了保證每條軋槽的產量都能保持相對穩定的狀態，不能出現多余的裂縫，否則的話，軋機的軋制量就會大打折扣，而且，如果出現了多余的裂縫，就會對產品的質量造成很大的影響。為此，在軋制過程中，必須嚴格按規定進行軋制，如 Q215 熱軋窄帶鋼成品軋輥的車削量必須達到 600 mm，如果個別軋槽仍然不能完全消除，則可表示不再加工、使用。
5 結 語
通過采取上述措施，可大大提高軋輥的使用壽命，減少更換軋輥的次數，減少工人的勞動強度。通過對軋輥中部的不均勻落塊進行修正，使輥環裂紋、麻點等問題得以解決，由于冷卻作用而產生的凹槽幾乎為零，從而改善了制品的品質。平均有效工作效率的提高。
參考文獻
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