高速鋼軋輥在唐鋼不銹鋼1580 的使用與發(fā)展

張欣覿，董軍海，李玉林，孟慶峰

（河鋼唐鋼不銹鋼有限公司，河北 唐山 063103）

在軋鋼生產(chǎn)中軋輥屬于主要消耗備件之一，在整個軋鋼生產(chǎn)成本中軋輥消耗成本約占5%～15%。而且普通的高Cr 鑄鐵軋輥耐磨性差，公里數(shù)短，軋輥的質(zhì)量直接關(guān)系到軋鋼的生產(chǎn)成本和軋機(jī)的生產(chǎn)效率，它還在很大程度上影響帶鋼板的形狀控制和表面質(zhì)量。因此，改變軋輥材料質(zhì)量是提高軋輥性能的主要措施，軋輥材料質(zhì)量的發(fā)展趨勢是合金元素的廣泛應(yīng)用以及合金化程度逐步提高。因為高速鋼軋輥表面具有較高的耐磨性、良好的抗熱裂性和抗咬合力；在軋輥的使用過程中表面會形成氧化膜非常致密，不易脫落，軋輥表面質(zhì)量好。國內(nèi)外熱帶連軋機(jī)精軋前段使用結(jié)果表明，其耐磨性是傳統(tǒng)高鉻鑄鐵軋輥的3～5 倍[1]。為了減少軋輥消耗，減少換輥次數(shù)，提高軋機(jī)作業(yè)效率，不銹鋼1580 線對高速鋼軋輥的使用研究迫在眉睫。

1 高速鋼軋輥的成分及性能研究

1.1 高速鋼軋輥的化學(xué)成分

高速鋼軋輥是用更多的碳和釩制成的。高速鋼軋輥中碳化物的總體積分?jǐn)?shù)和不同類型碳化物的體積分?jǐn)?shù)與其成分密切相關(guān)。高速鋼軋輥中碳化物的體積分?jǐn)?shù)為9%～15%，高速鋼中碳化物的體積分?jǐn)?shù)不超過8%。含碳量對高速鋼軋輥中的碳化物有明顯的影響，當(dāng)碳含量從1.7%增加到2.9%時，碳化物的形態(tài)和類型會發(fā)生變化。如表1。

表1 高速鋼軋輥常見化合物成分表

1.2 高速鋼軋輥的物理性能

高速鋼軋輥的物理性能主要包括導(dǎo)熱性、密度、軋輥硬度等。高速鋼軋輥比高鉻鑄鐵具有高強(qiáng)度、高韌性的優(yōu)點，如表2所示[3]。高速鋼軋輥的物理特性主要體現(xiàn)在生產(chǎn)性能上，提高軋輥的使用效率。增加每套公里數(shù)，減少換輥次數(shù)，提高帶鋼生產(chǎn)的連續(xù)性和生產(chǎn)率。

表2 高速鋼軋輥與高鉻鑄鐵軋輥的物理性能對比

2 高速鋼軋輥的使用及維護(hù)

2.1 燙輥

燙輥是熱軋鋼操作中不可缺少的工序，如燙輥不當(dāng)，則會造成軋輥外層及芯部的較大熱應(yīng)力，造成結(jié)合層分離、剝落，嚴(yán)重時會產(chǎn)生斷輥。高速鋼軋輥外層材質(zhì)導(dǎo)熱性差，彈性模量較大，對輥面溫度的驟然升降比較敏感，因而燙輥工序必須嚴(yán)格控制。1580軋線高速鋼軋輥要求新上機(jī)軋輥燙輥8條，每條不低于4min，上機(jī)前輥溫越低，燙輥時間越長。燙輥期間，控制冷卻水量，預(yù)計軋輥上機(jī)后 40min 左右，輥面溫度達(dá)到正常輥面控制溫度。

2.2 冷卻水的使用

高速鋼軋輥材質(zhì)因其熱導(dǎo)率較低，需要更好的冷卻條件，冷卻水量應(yīng)盡可能充足。其冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水，水溫應(yīng)控制在40℃以下。冷卻水壓采用 10mpa。宜用扁平噴嘴代替圓錐形噴嘴，軋輥出口側(cè)的冷卻水要占 3/4,且中部的冷卻水量應(yīng)成倍高于輥身端部的冷卻水量，通過控制水壓、水量及噴嘴角度，控制其噴射角度在軋輥中心線之上，得到最佳冷卻效果，通常軋輥下機(jī)后10min～15min 檢測輥面溫度應(yīng)低于60℃，溫度控制差可能會導(dǎo)致氧化膜剝落，影響其使用壽命。下機(jī)輥溫在輥面上的分布情況（前六套為改造前第七套為改造后）如下圖1。

圖1 高速鋼軋輥下機(jī)輥溫分布曲線

現(xiàn)階段1580 冷卻水系統(tǒng)正在改造升級中，水量問題得到明顯改善，前六套為改造前數(shù)據(jù)，從第七套軋輥下機(jī)溫度可以看出，下機(jī)輥溫下降較為明顯，高點溫度已經(jīng)降低到了60℃以下。

2.3 軋制潤滑和防剝落水的投入

使用軋制潤滑油在精軋機(jī)組中的主要目的就是降低軋制力、降低軋制能耗和軋輥磨損，從而降低軋輥消耗，改善軋輥表面狀態(tài)，提高帶鋼表面質(zhì)量。為了改善軋制狀態(tài)和產(chǎn)品表面質(zhì)量，應(yīng)啟動工藝潤滑系統(tǒng)。工藝潤滑采用油水混合，混合后的油水通過噴嘴噴射到軋輥表面。所述油水混合物在輥表面形成一定濃度的乳化液，并在進(jìn)口處表面形成一層潤滑膜。為了減小工作輥與帶鋼之間的摩擦系數(shù)，減小軋制力，減小軋機(jī)振動，減少工作輥的磨損。此外，該工藝與防剝落水配合使用，可有效減少工作輥氧化膜剝落，降低工作輥變形區(qū)表面溫度，降低工作輥熱循環(huán)應(yīng)力，并對裂紋的產(chǎn)生起到抑制作用。

2.4 磨削及輥耗

高速鋼軋輥較高鉻鑄鐵軋輥具有明顯的耐磨性優(yōu)勢，重復(fù)使用次數(shù)在4 次以上。而且其氧化膜形成后不易脫落，曲線保持度高，可以保證其在重復(fù)使用的過程中對板型和表面質(zhì)量都不會產(chǎn)生影響。不銹鋼1580 現(xiàn)因冷卻水量問題僅f1、f2 可以使用高速鋼軋輥，月磨削工作輥軋輥支數(shù)約3000 支，輥耗月均0.78kg/t。部分f1-f4 均采用高速鋼軋輥的廠家，已經(jīng)可以做到月磨削量2000 支，輥耗控制在0.49kg/t。

3 軋機(jī)振動分析

高速鋼軋輥使用過程中氧化膜厚度控制是關(guān)鍵，氧化膜的厚度過低或過高都會降低軋制過程的穩(wěn)定性。相比于高鉻鑄鐵，高速鋼軋輥軋制過程更容易形成氧化膜。尤其是熱軋前幾架軋輥轉(zhuǎn)速低，高溫下軋輥表面很快形成氧化膜。隨著軋制時間的增加，如果軋輥冷卻控制能力不夠，將會引起氧化膜厚度不斷增加。氧化膜厚度越大，其剪切強(qiáng)度越低，越容易剝落，造成軋制界面摩擦狀態(tài)發(fā)生波動，進(jìn)而引起軋機(jī)系統(tǒng)扭振的發(fā)生。合理控制氧化膜厚度，保證氧化膜穩(wěn)定性是使用高速鋼軋輥的關(guān)鍵。

1580 熱軋機(jī)組在使用高速鋼軋輥時，由于其冷卻能力不足，加之軋制節(jié)奏過快，造成f2 軋機(jī)發(fā)生了劇烈的扭轉(zhuǎn)，如圖2 所示。后期在使用高速鋼軋輥時，要從冷卻工藝、軋制油潤滑工藝、軋制節(jié)奏等方面進(jìn)行改善，控制軋輥表面氧化膜厚度，提高軋制界面摩擦狀態(tài)的穩(wěn)定性，降低軋機(jī)系統(tǒng)的扭振。

圖2 1580 熱軋機(jī)組f2 軋機(jī)上下接軸扭振