高速鋼軋輥在棒材切分孔型中的應用實踐

李紅靳熙，2連志恒袁二偉

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.北京科技大學)

高速鋼軋輥在棒材切分孔型中的應用實踐

李紅1靳熙1，2連志恒1袁二偉1

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.北京科技大學)

針對安鋼集團公司Φ260mm機組切分工藝生產現狀，根據高速鋼軋輥材質特點，確定了具體的軋輥加工和軋槽冷卻要求方案，為高速鋼軋輥在棒材切分軋制中應用提供了生產依據。

高速鋼軋輥 切分軋制 軋輥加工 軋槽冷卻

0 前言

安鋼Φ260mm機組是我國投產較早的一條半連續棒材生產線，引進意大利達涅利公司關鍵技術和設備，品種規格為 Φ12～20mm圓鋼，Φ12～32mm螺紋鋼。原設計生產能力年產20萬t，經過不斷強化管理和技術進步、革新挖潛，已經具備96萬噸的年生產能力，比設計能力提高了三倍以上。近兩年來，隨著產量及各主要技術指標的不斷提高，切分規格精軋機組換輥換槽次數多、時間長的問題愈加突出，嚴重影響了作業率及產量等指標進一步提升。為此，陸續在Φ12mm、Φ14mm、Φ16mm規格熱軋帶肋鋼筋應用了高速鋼軋輥。

1 切分軋制工藝概況

切分軋制工藝與單線生產工藝有較大的區別，主要表現在以下幾個方面:

1)預切分道次楔尖處壓下率特別大，且尺寸小。預切分處楔尖圓弧一般設計為r1.4mm～r2.0mm(如圖1所示)。因此從設計角度出發，要求軋槽既要有較高的耐磨性，又要具有一定的韌性，否則極易發生楔尖過度磨損或楔尖崩掉，從而引發工藝故障。

2)切分軋制的穩產、高產取決于料型尺寸、速度調整、活套反應的靈敏度，其中料型的穩定性最為關鍵，因此切分工藝對軋輥的技術要求嚴于單線生產工藝。

圖1 預切分孔型示意圖

2 存在問題及分析

隨著機組產量、技術指標和質量標準的不斷拔高，對軋輥的單槽軋制量也提出了更高的要求，現用鑄鐵軋輥越來越不能適應目前生產的高效要求，尤其是在預切分道次，軋槽壽命低對軋機有效作業率的提高及產品的實物質量已起到了明顯的制約作用，其主要表現在:

1)換輥換孔頻繁，對作業率產生較大的影響。例如，預切分軋制量在400 t左右，每次更換軋槽需10min。全天因單純換槽時間影響作業率3%左右。

2)鋼材實物質量不穩定，軋槽使用后期調整困難。由于軋槽硬度低，預切分孔楔尖處磨損非常迅速，導致料型不穩定，分配不均，反映在成品鋼材上各線間、單支通長方向尺寸變化大，軋槽使用越到后期對成品的影響越嚴重，因此容易出現不合格品，且難以實現穩定的負偏差軋制。

3)軋輥使用完后重車量大，輥耗高。由于各道次孔型磨損特點不同，為保證將修復后質量，每次需重車6mm～10mm不等，輥耗相對較高。

4)勞動強度高，環境差。為保證成品實物質量，每隔10min就要對精軋機組調整一次。軋機周圍高溫高濕，對職工身體健康也造成了較大的傷害。

隨著新材質軋輥技術的快速發展，高速鋼軋輥生產應用日益成熟，國內多家大中型鋼鐵企業已成功推廣應用，根據安鋼Φ260mm機組生產實際，決定在切分孔型中試用高速鋼軋輥。

3 高速鋼軋輥特點

高速鋼軋輥即高碳高速鋼復合軋輥，即軋輥的工作層材料采用高碳高速鋼，軋輥的芯部材料采用球墨鑄鐵、石墨鋼或鍛鋼等，兩種不同的材料通過離心鑄造或者是采用CPC工藝復合而成。高速鋼軋輥含碳量較高，而且含有較高的釩、鉻、鎢、鉬、鈮等合金元素，組織中碳化物類型以MC型和M2C型為主，碳化物硬度高、耐磨性好，輥身表面硬度為HSD80～HSD90，比常法鑄造的CrMo無限冷硬鑄鐵軋輥平均高HSD20［1］。淬透性好的從輥身表面到工作層內部的硬度幾乎不降，從而確保軋輥從外到內具有同等良好的耐磨性。但材料導熱系數小，脆性大，抗沖擊能力差，因此不能激冷激熱，更不能用其它物體進行撞擊，否則極易出現軋槽掉肉甚至發生斷輥事故。

4 具體應用

4.1 高速鋼軋輥的加工

1)機床和刀具選擇。機床和刀具是決定高速鋼軋輥能否正常加工使用的先決條件。對加工質量和加工效率尤為重要。加工高速鋼軋輥的機床不但有足夠的系統剛性，而且還要有足夠的裝夾剛性，以及高柔性。CK8450車床加工范圍0～500mm，300mm四工位可轉位刀臺，四爪雙頂定位裝夾，穩定性好，裝夾剛性足，無極變速，調速范圍廣，應用靈活，完全能夠滿足加工需要。

由于鑄造高速鋼軋輥自身的材質特點，要求加工刀具必須具有:很高的硬度和耐磨性，很高的熱穩定性和高溫硬度，較高的化學穩定性，良好的導熱性，較低的摩擦系數。材質硬度高，刀具耐磨性不好，加工中需要經常調換刀面，致使粗加工出的孔型深淺不一，給精加工帶來較大的困難。刀具磨損過快，易發生崩刃或斷刀柄故障，導致軋槽報廢。通過對多種材質的刀具進行綜合對比后，決定采用PCBN(立方氮化硼)刀具。經試驗，加工效率提高兩至三倍。

2)加工工藝應分為粗車，半精車和精車過程。粗車孔型:切削速度10mm/min左右，切削深度0.5mm，進給量0.2～0.3mm;在加工中可以根據實際情況利用機床倍率開關對切削用量進行適當調整，注意加工中切削速度不要超過15mm/min，以減少刀具的磨損，保證加工效率和加工經濟性。半精車孔型:留0.1mm精加工余量，切削速度15～20mm/min左右，切削深度0.2mm，進給量0.4 ～0.7mm;加工程序帶圓弧補償，可以調整刀具圓弧半徑，減小加工中Z軸的讓刀現象。精車孔型:切削速度20～25mm/min左右，切削深度0.1mm，進給量0.2 ～0.3mm。

4.2 高速鋼軋輥的在線冷卻

軋槽冷卻水的水壓、水量和冷卻位置是影響軋制量的關鍵因素之一，對于高合金材質軋輥而言尤其如此。在軋制過程中，對軋輥冷卻有三個目的，一是防止軋輥過熱最終導致剝落;二是防止輥面溫度過高，致使輥面組織發生變化，影響軋輥耐磨性和軋材表面質量;三是延長熱疲勞裂紋形成的時間和阻止熱疲勞裂紋的擴展。為了達到高速鋼軋輥的使用效果，對軋槽冷卻要求如下:

1)冷卻水水壓為8 kg～10 kg，不得低于6 kg;冷卻水須經過濾，不得有粗顆粒雜質，以免堵塞冷卻水管和噴嘴。

2)冷卻水噴嘴位置盡量靠近軋槽出口，軋槽入口可以不安裝，噴嘴噴射角度為20°～30°，保證把冷卻水迅速噴到軋槽中剛剛脫離軋件的部位上，進口導衛冷卻水管不得沖刷軋槽根部。

3)冷卻水管弧長約為軋輥外徑的三分之一(如圖2所示);沒有弧形管也可用直管替代。

圖2 軋輥弧形冷卻水管示意圖

4)每條弧形管匹配一條進水管，不要一根入水管對應多條弧形管;冷卻水管管徑須大于1寸。

5 應用效果

5.1 單槽軋制量顯著提高

高速鋼軋輥與鑄鐵軋輥在各規格熱軋帶肋鋼筋K4預切孔使用結果對比見表1。

5.2 提升了經濟技術指標

高速鋼上線后，與2008年相比有效作業率平均提高3.8%，成材率平均提高0.31%，負差平均提高0.27%，切分工藝事故次數和事故影響時間在高位水平上平均再降20%，年可創效200多萬元。

表1 高速鋼軋輥與鑄鐵軋輥平均單槽軋制量對比

6 結語

兩年來生產實踐表明，高速鋼軋輥應用在棒材切分軋制生產中具有較好的性價比，可以大幅度縮短換輥孔時間，有效提高日歷作業率，同時它的較高的耐磨性，有利于生產的穩產、高產，并且使產品質量得到了較好的保證。所以高速鋼軋輥在線棒材軋機上具有廣闊的市場空間和應用前景。

［1］符寒光，刑建東.高速鋼軋輥制造技術［M］.北京:冶金工業出版社，2007:37－41.

APPLICATION OF HIGH－SPEED STEEL ROLLER IN BAR SPLITING ROLLING

Li Hong1Jin Xi1，2Lian Zhiheng1Yuan Erwei1
(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd;2.University of Science and Technology Beijing)

According to the split situation of Φ260mm mill and material characteristic of high－speed steel roller in Anyang Steel，the concrete scheme of roller machining and roll groove cooling was determined whichprovided production basis for the application of high－speed steel roller in bar spliting rolling.

high－speed steel roller split rolling roller machining roll groove cooling

2012—5—10