熱軋生產(chǎn)軋輥降耗實(shí)踐

楊宏凱，李慶賢，張守峰，項(xiàng)軍，張智勇

（鞍鋼股份有限公司熱軋帶鋼廠，遼寧 鞍山 114021）

當(dāng)前，鋼鐵行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，因此降低生產(chǎn)成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力已成為各大鋼鐵企業(yè)當(dāng)務(wù)之急。鞍鋼熱軋帶鋼廠1700生產(chǎn)線是我國(guó)較早建成投產(chǎn)的熱軋生產(chǎn)線之一，其軋輥消耗2012年初為16元/t，成為嚴(yán)重制約熱軋生產(chǎn)降低成本的主要因素。為此，鞍鋼熱軋廠針對(duì)1700生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際，對(duì)影響輥耗的主要因素進(jìn)行了分析，在采用常規(guī)降輥耗方法基礎(chǔ)上，制定了特殊的降輥耗措施，實(shí)施后取得了良好效果。

1 1700生產(chǎn)線軋輥使用中存在的問(wèn)題

受原始軋機(jī)設(shè)計(jì)限制，1700生產(chǎn)線控制板形及降低輥耗的工藝設(shè)備比較簡(jiǎn)單。1700生產(chǎn)線精軋共有6個(gè)精軋機(jī)架，無(wú)精軋立輥，受軋制穩(wěn)定性影響，高速鋼軋輥只應(yīng)用到前兩個(gè)機(jī)架上，竄輥只應(yīng)用到后4個(gè)機(jī)架上。只能通過(guò)延長(zhǎng)軋制公里數(shù)、應(yīng)用竄輥、工藝潤(rùn)滑等常規(guī)手段降低輥耗。由于1700生產(chǎn)線軋輥冷卻水容量小，為防止出現(xiàn)麻點(diǎn)質(zhì)量缺陷，對(duì)含鋁鋼等部分鋼種，軋制公里數(shù)必須控制在50 km以內(nèi)；為提高軋制的穩(wěn)定性，必須保證設(shè)備精度，另外投入設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，因此絕對(duì)降成本效果不理想。

2 1700生產(chǎn)線常規(guī)降輥耗方法

常規(guī)降低輥耗方法包括采用新的耐磨軋輥材質(zhì)，增加輥縫冷卻和熱軋油工藝潤(rùn)滑，改善軋輥表面質(zhì)量，降低軋輥磨損；采用工作輥橫移方式均勻磨損，延長(zhǎng)軋制周期；通過(guò)加嚴(yán)設(shè)備間隙提高軋制穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)事故造成的輥耗等。

2.1 采用耐磨新材質(zhì)軋輥

采用新的軋輥材質(zhì)可直接提升軋輥在機(jī)性能，降低輥耗。在熱軋生產(chǎn)中，目前應(yīng)用最廣泛的是高速鋼軋輥，該材質(zhì)軋輥具有熱穩(wěn)定性和抗高溫耐磨性，在軋輥表面有一層氧化膜，可降低軋輥與板帶之間的摩擦，同時(shí)具備高溫高硬度的特點(diǎn)［1］。在1700生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)中，高速鋼軋輥應(yīng)用在F1和F2機(jī)架，其在機(jī)周期最高到10次，具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 工藝潤(rùn)滑

熱軋板帶在生產(chǎn)過(guò)程中加入潤(rùn)滑劑（通常是熱軋油）可以起到減少軋輥磨損、改善軋輥表面質(zhì)量、降低軋制力的作用［2］。1700生產(chǎn)線采用熱軋油潤(rùn)滑工作輥后，軋輥表面質(zhì)量明顯提高，高速鋼軋輥的在機(jī)周期延長(zhǎng)到6周期，下機(jī)表面粗糙度小于4.5 Ra。1700生產(chǎn)線不同軋制周期軋輥下機(jī)表面粗糙度見圖1。日立軋輥在機(jī)7周期后下機(jī)表面粗糙度仍小于3.0 Ra（圖1（b））。投入工藝潤(rùn)滑后降低了軋制力，1700生產(chǎn)線精軋熱軋油投入使用前后軋制力變化幅度在15%左右，見圖2。

2.3 工作輥均勻磨損

均勻軋輥磨損是降低軋輥的另一種有效手段。1700生產(chǎn)線在F3～F6機(jī)架采用工作輥竄輥工藝，并配置了相應(yīng)的LVC輥型、ASPW輥型（錐形輥），均勻軋輥磨損，減少了由于同寬公里數(shù)軋制過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的“貓耳朵”缺陷。

2.4 控制生產(chǎn)事故

為了避免板帶表面產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，精軋機(jī)組每發(fā)生一次生產(chǎn)事故，都必須更換工作輥，對(duì)于軋輥降耗不利，因此必須控制生產(chǎn)事故的發(fā)生。為此，1700生產(chǎn)線加強(qiáng)了設(shè)備精度的管理，設(shè)備精度加嚴(yán)管理表見表1。

從表1中可見，1700生產(chǎn)線通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備精度管理，尤其是軋輥軸承箱與軋機(jī)牌坊之間間隙的管理，避免了由于間隙過(guò)大，產(chǎn)生軸向力，致使帶鋼穿帶側(cè)彎，撞擊到導(dǎo)尺護(hù)板，發(fā)生事故。

3 1700生產(chǎn)線降低輥耗的特殊措施

3.1 加大軋輥工作層厚度（有效輥徑）

輥芯、結(jié)合層、工作層組成了軋輥的內(nèi)外三層結(jié)構(gòu)，起軋制作用的是工作層，但在購(gòu)買軋輥時(shí)是按軋輥整體重量計(jì)算的，因此增加有效工作層是提高軋輥使用壽命，降低輥耗的有效手段。

表1 設(shè)備精度加嚴(yán)管理表

改變軋輥原有結(jié)構(gòu)尺寸，涉及軋機(jī)配合裝機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題較多。首先是軋機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，如軋輥提升輥道空間、平衡缸的液壓行程、工作輥與牌坊滑板的配合間隙和軋制線標(biāo)高等都必須得到滿足。工作輥輥徑與軋制線標(biāo)高和平衡缸液壓行程關(guān)系圖見圖3。

圖3（a）為工作輥?zhàn)畲筝亸溅?75 mm時(shí)軋制線標(biāo)高和下平衡液壓缸行程富余量變化情況，保證液壓缸行程富余量留有5 mm最小下限時(shí)，軋制線標(biāo)高必須保持在+820 mm以上，最小輥徑為660 mm；圖3（b）為工作輥?zhàn)畲筝亸溅?70 mm時(shí)軋制線標(biāo)高和下平衡液壓缸行程富余量變化情況，液壓缸行程富余量同樣留有同樣5 mm最小下限時(shí)，軋制線標(biāo)高可保持在+815 mm以上，最小輥徑為Φ650 mm，其回旋空間更大一些。

圖4為原工作輥設(shè)計(jì)輥徑Φ650/Φ615 mm的連接軸擺動(dòng)角度，設(shè)計(jì)連接軸鉸點(diǎn)長(zhǎng)度（3 200±150）mm，換上輥時(shí)的提升角度為1.88°，上下限工作角度最大為0.58°。如工作輥輥徑由Φ650 mm增加到Φ680 mm，上工作輥擺角增加0.54°，換上輥時(shí)的提升角度達(dá)到2.42°，上下限工作時(shí)最大角度達(dá)1.1°，傳遞效率為55%左右。

從圖4可見，原上下工作輥中心距L為690 mm，輥徑增大后，上下輥半徑和為680 mm，輥縫間距則剩余10 mm。這表明軋制最厚鋼板時(shí)輥縫間距只能是10 mm，而工藝規(guī)程規(guī)定最大為12.0 mm。如果輥徑控制在Φ670 mm，輥縫間距則剩余20 mm；輥徑控制在Φ675 mm，輥縫間距則剩余15 mm。綜合連接軸情況，將輥徑控制在Φ670 mm。

其次，輥徑增大后，對(duì)軋機(jī)的剛度和負(fù)荷的分配等必須考慮，對(duì)薄材軋制穩(wěn)定性的影響也要考慮進(jìn)去。從Φ670 mm大輥徑工作輥在機(jī)試驗(yàn)情況看，軋制2.75 mm厚度薄材，寬度1 277 mm時(shí)，頭部沖擊電流有時(shí)超限，但其軋制力與原小輥徑工作輥時(shí)基本一致，都在2 000～1 900 t之間。

在對(duì)1700生產(chǎn)線F3～F6精軋工作輥進(jìn)行分析后，最終確定工作輥直徑由665 mm增加到670 mm，如果增加到675 mm，相當(dāng)于將軋輥的使用價(jià)值提高了20%（原輥徑使用范圍為615～665 mm，有效輥徑范圍50 mm），但是需改進(jìn)部分設(shè)備結(jié)構(gòu)，投資較高。具體措施如下：

（1）下工作輥液壓平衡缸與軸承座接觸處加墊增高5.0 mm。

（2）上工作輥液壓平衡缸與軸承座接觸處加墊增高10.0 mm。

（3）工作輥輥徑調(diào)整幅度限定為Φ675～Φ660 mm，輥面標(biāo)高范圍+820～835 mm。

（4）調(diào)整上接軸夾緊間距，間距從660 mm提高到685 mm，以滿足扁頭套與工作輥軸頭對(duì)中要求。

（5）工作輥軸承座定位銷高度提高25 mm。

3.2 提高軋輥切水板密封檢測(cè)能力

提高軋輥的冷卻效果，最基礎(chǔ)的工作是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的密封元件——切水板進(jìn)行精心點(diǎn)檢維護(hù)，發(fā)現(xiàn)切水板有缺損，必須馬上更換。因此，檢測(cè)切水板是否具有好的密封效果十分重要。

圖5為一種將軋輥涂上顏料，裝機(jī)后不噴水轉(zhuǎn)車，檢驗(yàn)切水板密封效果的方法。圖5（a）中，在輥身涂抹一種紫色的滲透劑，該物質(zhì)顏色鮮明易于檢查辨認(rèn)；圖5（b）顯示，涂抹滲透劑的軋輥推入軋機(jī)轉(zhuǎn)車（不噴軋輥冷卻水）后，輥身殘留的絲帶狀滲透劑顯示了切水板的缺損狀態(tài)；圖5（c）顯示的是破損的切水板。

3.3 斷輥重鑄

對(duì)在使用過(guò)程中由于意外原因造成斷輥事故而報(bào)廢的軋輥，可以再次利用。斷輥一般分兩種，一種是從輥身發(fā)生斷裂，這種斷輥一般不可修復(fù)；另一種是從輥徑處發(fā)生斷裂，可重新澆鑄一個(gè)新的輥頭，繼續(xù)上機(jī)使用。軋輥斷輥及重鑄的照片見圖6。

4 實(shí)施效果

2013年以來(lái)，通過(guò)分析生產(chǎn)過(guò)程中影響軋輥消耗的因素，采取提高軋輥冷卻能力、降低軋制力、增加軋輥有效輥徑和斷輥重鑄等措施，鞍鋼熱軋帶鋼廠1700生產(chǎn)線輥耗持續(xù)下降，軋輥噸鋼消耗從 0.6 kg降到0.45 kg，2012～2013年軋輥消耗趨勢(shì)見圖7。

其中只增加軋輥有效輥徑一項(xiàng)，每年就可為熱軋帶鋼廠創(chuàng)效359萬(wàn)元，降低噸鋼成本1.8元。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）采用新軋輥材質(zhì)、熱軋油投入、工作輥橫移等措施，可以減輕軋輥磨損，延長(zhǎng)軋制周期。

（2）增加軋輥有效輥徑，可以減少精軋卡鋼等事故的發(fā)生，有效降低軋輥單位輥耗。

（3）提高切水板密封檢測(cè)能力，可以保證軋輥良好的冷卻效果，延長(zhǎng)軋輥在機(jī)時(shí)間。

（4）采用斷輥重鑄續(xù)接技術(shù)，可以將廢輥重新利用，變廢為寶，對(duì)降低輥耗起到輔助作用。

［1］ 韓翔.高速鋼復(fù)合軋輥材料及制造技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.熱加工工藝,2013,42（18）:10-12.

［2］ 吳迪，王國(guó)棟.熱軋潤(rùn)滑機(jī)理及其出現(xiàn)和應(yīng)用的背景［J］.軋鋼,2001,18（4）:50-52.