高NiCr軋輥軋制酸洗板表面質(zhì)量提升探討

供稿|程宏遠(yuǎn)，姜艷菲，張躍輝/

內(nèi)容導(dǎo)讀

本鋼在酸洗板生產(chǎn)中經(jīng)常遭遇輥系氧化鐵皮壓入缺陷，且酸洗后無(wú)法清除。本文簡(jiǎn)要介紹了熱軋酸洗板工作輥的種類特點(diǎn)，闡述了解決輥系氧化鐵皮壓入缺陷的措施，提出了提高熱軋酸洗板表面質(zhì)量的熱軋控制技術(shù)，確定改進(jìn)型釩鈦高NiCr材質(zhì)軋輥可以單次替代高速鋼軋輥軋制酸洗板，解決了高速鋼軋輥供應(yīng)量不足、采購(gòu)成本高、裂紋處理時(shí)間長(zhǎng)等因素對(duì)酸洗板軋制的制約，確保了酸洗板高產(chǎn)量、高質(zhì)量的生產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外同類企業(yè)在前部F1～F4機(jī)架使用高NiCr材質(zhì)工作輥的方法，研究和應(yīng)用水平達(dá)到國(guó)內(nèi)同類企業(yè)領(lǐng)先水平。

本鋼熱軋產(chǎn)品氧化鐵皮壓入缺陷主要為輥系的氧化膜壓入，酸洗后無(wú)法清除(圖1)。本鋼熱軋現(xiàn)場(chǎng)的工況是軋制過(guò)程F1～F4機(jī)架普通高Cr鐵材質(zhì)軋輥表面氧化膜脫落導(dǎo)致鐵皮壓入，理想狀態(tài)下熱軋酸洗板軋制主要依賴于高速鋼軋輥，但是高速鋼軋輥采購(gòu)成本高，供應(yīng)量不足，制約了酸洗板的軋制。另外高速鋼軋輥對(duì)裂紋敏感，一旦產(chǎn)生裂紋，處理時(shí)間長(zhǎng)，影響酸洗板生產(chǎn)。因此有必要在熱軋酸洗板軋制中對(duì)軋輥的性能以及軋輥使用中存在鐵皮缺陷進(jìn)行攻關(guān)，有針對(duì)性的改進(jìn)酸洗板軋制中軋輥材質(zhì)適用性，提升軋制酸洗板表面質(zhì)量，解除制約生產(chǎn)的瓶頸，提高企業(yè)效益。

精軋工作輥分析

軋輥生產(chǎn)工藝概述

熱軋工作輥均為復(fù)合鑄造軋輥，芯部球墨鑄鐵材質(zhì)，鑄造過(guò)程利用高速離心機(jī)澆鑄外層，根據(jù)不同功能和用處含量的外層合金，之后進(jìn)行芯部充填。

F1～F4工作輥

F1～F4機(jī)架高Cr鐵材質(zhì)軋輥Cr含量12%～20%，基體中存在板條狀的Cr7C3型共晶碳化物、菊花狀的Mo2C型共晶組織(圖2)。高Cr鑄鐵軋輥優(yōu)點(diǎn)是軋制過(guò)程輥面形成氧化膜，輥形可以較好的保持，缺點(diǎn)是受軋制條件以及冷卻系統(tǒng)影響較大，經(jīng)常出現(xiàn)氧化膜不致密、脫落，產(chǎn)生輥系鐵皮缺陷。

圖1 輥系氧化鐵皮

圖2 高Cr鑄鐵軋輥金相圖

F5～F7工作輥

F5～F7高NiCr工作輥工作層基體組織中均勻分布石墨，材質(zhì)中含有較高的鉻、鎳、鉬合金元素，軋制過(guò)程表面不易形成氧化膜。如果將高NiCr工作輥用于前部機(jī)架，可以消除氧化膜脫落導(dǎo)致的鐵皮類缺陷，但由于其使用中不易形成氧化膜，耐磨性不如高Cr鐵和高速鋼軋輥(表1)。

表1 F1～F7工作輥品種、結(jié)構(gòu)

選用新型軋輥替代部分高速鋼輥

合金調(diào)整方案

高NiCr材質(zhì)工作輥可以解決前部機(jī)架軋輥氧化膜脫落帶來(lái)的鐵皮缺陷，但是耐磨性略差。如果可以提高耐磨性，保持良好的輥形，就可以替代高速鋼軋輥來(lái)進(jìn)行酸洗板軋制。本鋼熱軋實(shí)驗(yàn)輥合金中加入(質(zhì)量分?jǐn)?shù))2%～3%的V和＜0.5%的Ti合金，石墨含量減少(圖3)，碳化物含量提高(圖4)，并形成點(diǎn)狀耐磨粒子，提高NiCr材質(zhì)軋輥耐磨性。

圖3 合金改進(jìn)前后石墨含量對(duì)比：(a)2%～2.5%；(b)1.5%～2%

新型釩鈦高NiCr軋輥物理性能

經(jīng)過(guò)檢測(cè)，釩鈦高NiCr材質(zhì)軋輥各項(xiàng)物理性能顯著提高。上機(jī)前經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的超聲波和硬度檢測(cè)，工作層厚度44～55 mm，結(jié)合層均勻、整體反射40%～60%未見(jiàn)任何異常；硬度81～83HSD，無(wú)異常，可以進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表2。

新型釩鈦高NiCr軋輥實(shí)際應(yīng)用

2017年5月，第一次對(duì)改進(jìn)型釩鈦高NiCr材質(zhì)軋輥開(kāi)始在F2機(jī)架上機(jī)使用，2017年12月27日正常報(bào)廢，累計(jì)上機(jī)使用138次、總軋制量13.1萬(wàn)t，期間輥形保持良好、輥面未見(jiàn)粗糙痕跡，無(wú)氧化膜脫落痕跡(圖5)。對(duì)使用數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，下機(jī)軋輥未發(fā)現(xiàn)氧化膜脫落問(wèn)題，CVC輥形曲線保持良好，與理論曲線對(duì)比輥形最大偏差0.08 mm，熱膨脹量低于高速鋼軋輥。

圖4 合金改進(jìn)前后碳化物含量：(a)23%～28%；(b)25%～30%

表2 釩鈦高NiCr材質(zhì)軋輥物理性能

圖5 釩鈦高NiCr軋輥表面

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)使用數(shù)據(jù)整理，確定改進(jìn)型釩鈦高NiCr材質(zhì)可以單次替代高速鋼軋輥軋制酸洗板，有效減少了酸洗板輥系氧化鐵皮缺陷，解決了高速鋼軋輥供應(yīng)量不足、采購(gòu)成本高、裂紋處理時(shí)間長(zhǎng)等因素對(duì)酸洗板軋制的制約，確保了酸洗板可以高產(chǎn)量、高質(zhì)量的生產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外同類企業(yè)在前部F1～F4機(jī)架使用高NiCr材質(zhì)工作輥的方法，研究和應(yīng)用水平達(dá)到國(guó)內(nèi)同類企業(yè)領(lǐng)先水平。