結晶器和彎曲段輥子在線使用周期的延長

王國靖，張玉鏡

（河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司第一鋼軋廠，河北 唐山 063016）

一、概述

唐鋼1700熱軋帶鋼生產線板坯連鑄機，設計板坯寬度850～1 500mm，板坯厚度150～180mm，板坯正常定尺長度為15 000mm，正常工作拉速1.1～2.3m/min。2005年7月投產，年產合格板坯230萬t。該連鑄機一直以低碳鋼（冷軋料） 為主，進入2010年以來，由于鋼材市場疲軟，市場競爭激烈，品種鋼（汽車板、家電板、石油管線鋼等）的研發及批量生產成了主要目標，但是結晶器寬邊足輥積渣、粘渣造成死輥，彎曲段輥子表面過熱、發黑、粘渣、死輥造成鑄坯表面縱向凹陷、裂紋等缺陷，嚴重影響了鑄坯質量。

二、改造方案

根據結晶器足輥彎曲段自由輥組成和結構特點（見表1）進行了如下改造。

1.工藝參數優化

根據下線設備輥面過熱、發黑的現象，研究探索對連鑄機開澆給水時間進行模擬跟蹤，把開機給水由引錠跟蹤的1 200mm縮短至960mm，使結晶器足輥水量加大20%。

表1 結晶器足輥、彎曲段自由輥組成和結構特點表

2.對弧精度的提高

將足輥對中精度由±0.10mm提高至0～+0.10mm，彎曲段自由輥對弧精度由±0.10～±0.15mm提高至±0.10mm，輥面圓跳動≤0.2mm，輥縫精度控制在0.3～0.5mm。經過試驗，下線設備輥面過熱、發黑有所緩解，彎曲段自由輥黑輥由前五排變為三排，但是結晶器、彎曲段輥面粘渣現象，過鋼量仍然偏低，結晶器足輥過鋼量僅為18 750～26 250t就報廢，彎曲段在線過鋼量僅為21 000t左右必須下線拆檢，進行輥子表面的處理等，嚴重制約了生產。

3.輥子結構的改進

由于連鑄輥軸承長期工作在高溫環境下，受熱膨脹，間隙過小，勢必影響到軸承的正常游隙，按照表2對軸承位配合公差進行優化，改進后軸承運轉狀況良好，很少出現塌輥、死輥現象。

表2 連鑄輥軸承位改進前后配合公差

結晶器足輥、彎曲段φ150mm自由輥在線使用過程中經常出現遠端甘油點的甘油凝固，造成輥子轉動不靈活或死輥的現象。用加大遠端甘油孔直徑（φ7mm改為φ9mm）；φ12mm改為φ14mm的方法，來提高遠端甘油點的出油量，并控制近端甘油點的出油量，使設備的運行效果較好。

4.硬面技術處理

連鑄輥既要有高強度，又要有高柔韌性，還要具有高的耐磨性以及抗氧化性。42CrMo鍛件做母體，鍛出比不小于1.5，鍛造后經過正火處理，確保晶粒的細小均勻，粗車后超聲波探傷必須滿足Ⅱ級探傷要求。

（1）為了使連鑄輥具有良好的力學性能和焊接性能，按照表3中化學成分要求，S、P、C含量取下限。

表3 42CrMo鍛件化學成分的要求%

（2）探傷驗收標準的優化。

①探傷鍛件的晶粒度不低于5級，且級差不大于1級。鍛造后進行合理的正火處理，不得有過熱和過燒現象。

②探傷鍛件材料中的夾雜物采用GB10561-2005的評級圖，A、B、C和D四類夾雜物均不大于2級。

③超聲波探傷標準必須符合JB/T5000.15-2000，判斷標準為Ⅱ級以上。

（3）輥子鍛件調質和焊接回火優化（見圖1、圖2）。

通過熱處理工藝的改進，連鑄輥的硬度由過去的40HRC提高到現在的42～47HRC，芯軸的抗拉強度達到了950～1 050MPa。

（4）堆焊材料的優化。

由于連鑄輥的材質是42CrMo，含C量較高，在42CrMo鋼上堆焊一層含C量較低、塑性較好、有一定抗壓強度的耐磨合金過渡層10Mn2焊絲＋431焊劑，然后使用堆414N的1Cr13NiMo焊絲和260焊劑，加入N元素，提高焊絲的活性，達到在焊接過程中自行消除焊接應力，提高堆焊層的耐磨性能、耐冷熱疲勞性、抗高溫氧化性和沖擊韌性，提高連鑄輥的綜合性能，延長使用壽命的目的。

5.輥子表面形狀的優化

從現場實際觀察和分析看，結晶器足輥及彎曲段前五排輥在澆鋼過程中過熱，輥面冷卻不好，排渣不暢，容易在輥面上粘渣，當粘渣累積到一定量后，造成輥子不轉，繼而粘渣擠壓鑄坯造成鑄坯表面縱向凹陷、窄邊鼓肚、縱裂等缺陷。基于這些原因，將輥子表面上加工出等距的n條排渣凹槽。經過試驗效果良好，于是在設計連鑄機上普遍使用凹槽輥，現在改進后的結晶器足輥的壽命是原來光輥的5倍以上，彎曲段在線由原來的7天已提高到15天，并準備進一步提高在線使用周期。

三、實施效果

通過上述措施的探索，結晶器足輥過鋼量由改造前26 250t報廢提高到現在的26 250t的五倍以上；彎曲段自由輥由改造前7天下線拆檢到現在的15天下線對弧檢測后繼續使用五次以上。

由于有了高精度設備的可靠依托，唐鋼第一鋼軋廠品種鋼種增加了管線鋼、焊瓶鋼、汽車大梁鋼、超低碳鋼等，在激烈的市場競爭中成為唐鋼的創效亮點。