高NiCr軋輥軋制酸洗板表面質量提升探討

供稿|程宏遠，姜艷菲，張躍輝/

內容導讀

本鋼在酸洗板生產中經常遭遇輥系氧化鐵皮壓入缺陷，且酸洗后無法清除。本文簡要介紹了熱軋酸洗板工作輥的種類特點，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量的熱軋控制技術，確定改進型釩鈦高NiCr材質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量不足、采購成本高、裂紋處理時間長等因素對酸洗板軋制的制約，確保了酸洗板高產量、高質量的生產，開創了國內外同類企業在前部F1～F4機架使用高NiCr材質工作輥的方法，研究和應用水平達到國內同類企業領先水平。

本鋼熱軋產品氧化鐵皮壓入缺陷主要為輥系的氧化膜壓入，酸洗后無法清除(圖1)。本鋼熱軋現場的工況是軋制過程F1～F4機架普通高Cr鐵材質軋輥表面氧化膜脫落導致鐵皮壓入，理想狀態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成本高，供應量不足，制約了酸洗板的軋制。另外高速鋼軋輥對裂紋敏感，一旦產生裂紋，處理時間長，影響酸洗板生產。因此有必要在熱軋酸洗板軋制中對軋輥的性能以及軋輥使用中存在鐵皮缺陷進行攻關，有針對性的改進酸洗板軋制中軋輥材質適用性，提升軋制酸洗板表面質量，解除制約生產的瓶頸，提高企業效益。

精軋工作輥分析

軋輥生產工藝概述

熱軋工作輥均為復合鑄造軋輥，芯部球墨鑄鐵材質，鑄造過程利用高速離心機澆鑄外層，根據不同功能和用處含量的外層合金，之后進行芯部充填。

F1～F4工作輥

F1～F4機架高Cr鐵材質軋輥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鑄鐵軋輥優點是軋制過程輥面形成氧化膜，輥形可以較好的保持，缺點是受軋制條件以及冷卻系統影響較大，經常出現氧化膜不致密、脫落，產生輥系鐵皮缺陷。

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，材質中含有較高的鉻、鎳、鉬合金元素，軋制過程表面不易形成氧化膜。如果將高NiCr工作輥用于前部機架，可以消除氧化膜脫落導致的鐵皮類缺陷，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、結構

選用新型軋輥替代部分高速鋼輥

合金調整方案

高NiCr材質工作輥可以解決前部機架軋輥氧化膜脫落帶來的鐵皮缺陷，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進行酸洗板軋制。本鋼熱軋實驗輥合金中加入(質量分數)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)，并形成點狀耐磨粒子，提高NiCr材質軋輥耐磨性。

圖3 合金改進前后石墨含量對比：(a)2%～2.5%；(b)1.5%～2%

新型釩鈦高NiCr軋輥物理性能

經過檢測，釩鈦高NiCr材質軋輥各項物理性能顯著提高。上機前經過嚴格的超聲波和硬度檢測，工作層厚度44～55 mm，結合層均勻、整體反射40%～60%未見任何異常；硬度81～83HSD，無異常，可以進行上機實驗，見表2。

新型釩鈦高NiCr軋輥實際應用

2017年5月，第一次對改進型釩鈦高NiCr材質軋輥開始在F2機架上機使用，2017年12月27日正常報廢，累計上機使用138次、總軋制量13.1萬t，期間輥形保持良好、輥面未見粗糙痕跡，無氧化膜脫落痕跡(圖5)。對使用數據進行收集，下機軋輥未發現氧化膜脫落問題，CVC輥形曲線保持良好，與理論曲線對比輥形最大偏差0.08 mm，熱膨脹量低于高速鋼軋輥。

圖4 合金改進前后碳化物含量：(a)23%～28%；(b)25%～30%

表2 釩鈦高NiCr材質軋輥物理性能

圖5 釩鈦高NiCr軋輥表面

結束語

通過使用數據整理，確定改進型釩鈦高NiCr材質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量不足、采購成本高、裂紋處理時間長等因素對酸洗板軋制的制約，確保了酸洗板可以高產量、高質量的生產，開創了國內外同類企業在前部F1～F4機架使用高NiCr材質工作輥的方法，研究和應用水平達到國內同類企業領先水平。