熱軋生產軋輥降耗實踐

楊宏凱，李慶賢，張守峰，項軍，張智勇

（鞍鋼股份有限公司熱軋帶鋼廠，遼寧 鞍山 114021）

當前，鋼鐵行業(yè)市場競爭日益加劇，因此降低生產成本、提高市場競爭力已成為各大鋼鐵企業(yè)當務之急。鞍鋼熱軋帶鋼廠1700生產線是我國較早建成投產的熱軋生產線之一，其軋輥消耗2012年初為16元/t，成為嚴重制約熱軋生產降低成本的主要因素。為此，鞍鋼熱軋廠針對1700生產線生產工藝特點，結合實際，對影響輥耗的主要因素進行了分析，在采用常規(guī)降輥耗方法基礎上，制定了特殊的降輥耗措施，實施后取得了良好效果。

1 1700生產線軋輥使用中存在的問題

受原始軋機設計限制，1700生產線控制板形及降低輥耗的工藝設備比較簡單。1700生產線精軋共有6個精軋機架，無精軋立輥，受軋制穩(wěn)定性影響，高速鋼軋輥只應用到前兩個機架上，竄輥只應用到后4個機架上。只能通過延長軋制公里數(shù)、應用竄輥、工藝潤滑等常規(guī)手段降低輥耗。由于1700生產線軋輥冷卻水容量小，為防止出現(xiàn)麻點質量缺陷，對含鋁鋼等部分鋼種，軋制公里數(shù)必須控制在50 km以內；為提高軋制的穩(wěn)定性，必須保證設備精度，另外投入設備維護費用，因此絕對降成本效果不理想。

2 1700生產線常規(guī)降輥耗方法

常規(guī)降低輥耗方法包括采用新的耐磨軋輥材質，增加輥縫冷卻和熱軋油工藝潤滑，改善軋輥表面質量，降低軋輥磨損；采用工作輥橫移方式均勻磨損，延長軋制周期；通過加嚴設備間隙提高軋制穩(wěn)定性，降低生產事故造成的輥耗等。

2.1 采用耐磨新材質軋輥

采用新的軋輥材質可直接提升軋輥在機性能，降低輥耗。在熱軋生產中，目前應用最廣泛的是高速鋼軋輥，該材質軋輥具有熱穩(wěn)定性和抗高溫耐磨性，在軋輥表面有一層氧化膜，可降低軋輥與板帶之間的摩擦，同時具備高溫高硬度的特點［1］。在1700生產線實際生產中，高速鋼軋輥應用在F1和F2機架，其在機周期最高到10次，具有顯著的技術和經(jīng)濟效益。

2.2 工藝潤滑

熱軋板帶在生產過程中加入潤滑劑（通常是熱軋油）可以起到減少軋輥磨損、改善軋輥表面質量、降低軋制力的作用［2］。1700生產線采用熱軋油潤滑工作輥后，軋輥表面質量明顯提高，高速鋼軋輥的在機周期延長到6周期，下機表面粗糙度小于4.5 Ra。1700生產線不同軋制周期軋輥下機表面粗糙度見圖1。日立軋輥在機7周期后下機表面粗糙度仍小于3.0 Ra（圖1（b））。投入工藝潤滑后降低了軋制力，1700生產線精軋熱軋油投入使用前后軋制力變化幅度在15%左右，見圖2。

2.3 工作輥均勻磨損

均勻軋輥磨損是降低軋輥的另一種有效手段。1700生產線在F3～F6機架采用工作輥竄輥工藝，并配置了相應的LVC輥型、ASPW輥型（錐形輥），均勻軋輥磨損，減少了由于同寬公里數(shù)軋制過長產生的“貓耳朵”缺陷。

2.4 控制生產事故

為了避免板帶表面產生質量缺陷，精軋機組每發(fā)生一次生產事故，都必須更換工作輥，對于軋輥降耗不利，因此必須控制生產事故的發(fā)生。為此，1700生產線加強了設備精度的管理，設備精度加嚴管理表見表1。

從表1中可見，1700生產線通過加強設備精度管理，尤其是軋輥軸承箱與軋機牌坊之間間隙的管理，避免了由于間隙過大，產生軸向力，致使帶鋼穿帶側彎，撞擊到導尺護板，發(fā)生事故。

3 1700生產線降低輥耗的特殊措施

3.1 加大軋輥工作層厚度（有效輥徑）

輥芯、結合層、工作層組成了軋輥的內外三層結構，起軋制作用的是工作層，但在購買軋輥時是按軋輥整體重量計算的，因此增加有效工作層是提高軋輥使用壽命，降低輥耗的有效手段。

表1 設備精度加嚴管理表

改變軋輥原有結構尺寸，涉及軋機配合裝機系統(tǒng)問題較多。首先是軋機運行機構，如軋輥提升輥道空間、平衡缸的液壓行程、工作輥與牌坊滑板的配合間隙和軋制線標高等都必須得到滿足。工作輥輥徑與軋制線標高和平衡缸液壓行程關系圖見圖3。

圖3（a）為工作輥最大輥徑Φ675 mm時軋制線標高和下平衡液壓缸行程富余量變化情況，保證液壓缸行程富余量留有5 mm最小下限時，軋制線標高必須保持在+820 mm以上，最小輥徑為660 mm；圖3（b）為工作輥最大輥徑Φ670 mm時軋制線標高和下平衡液壓缸行程富余量變化情況，液壓缸行程富余量同樣留有同樣5 mm最小下限時，軋制線標高可保持在+815 mm以上，最小輥徑為Φ650 mm，其回旋空間更大一些。

圖4為原工作輥設計輥徑Φ650/Φ615 mm的連接軸擺動角度，設計連接軸鉸點長度（3 200±150）mm，換上輥時的提升角度為1.88°，上下限工作角度最大為0.58°。如工作輥輥徑由Φ650 mm增加到Φ680 mm，上工作輥擺角增加0.54°，換上輥時的提升角度達到2.42°，上下限工作時最大角度達1.1°，傳遞效率為55%左右。

從圖4可見，原上下工作輥中心距L為690 mm，輥徑增大后，上下輥半徑和為680 mm，輥縫間距則剩余10 mm。這表明軋制最厚鋼板時輥縫間距只能是10 mm，而工藝規(guī)程規(guī)定最大為12.0 mm。如果輥徑控制在Φ670 mm，輥縫間距則剩余20 mm；輥徑控制在Φ675 mm，輥縫間距則剩余15 mm。綜合連接軸情況，將輥徑控制在Φ670 mm。

其次，輥徑增大后，對軋機的剛度和負荷的分配等必須考慮，對薄材軋制穩(wěn)定性的影響也要考慮進去。從Φ670 mm大輥徑工作輥在機試驗情況看，軋制2.75 mm厚度薄材，寬度1 277 mm時，頭部沖擊電流有時超限，但其軋制力與原小輥徑工作輥時基本一致，都在2 000～1 900 t之間。

在對1700生產線F3～F6精軋工作輥進行分析后，最終確定工作輥直徑由665 mm增加到670 mm，如果增加到675 mm，相當于將軋輥的使用價值提高了20%（原輥徑使用范圍為615～665 mm，有效輥徑范圍50 mm），但是需改進部分設備結構，投資較高。具體措施如下：

（1）下工作輥液壓平衡缸與軸承座接觸處加墊增高5.0 mm。

（2）上工作輥液壓平衡缸與軸承座接觸處加墊增高10.0 mm。

（3）工作輥輥徑調整幅度限定為Φ675～Φ660 mm，輥面標高范圍+820～835 mm。

（4）調整上接軸夾緊間距，間距從660 mm提高到685 mm，以滿足扁頭套與工作輥軸頭對中要求。

（5）工作輥軸承座定位銷高度提高25 mm。

3.2 提高軋輥切水板密封檢測能力

提高軋輥的冷卻效果，最基礎的工作是對生產過程中的密封元件——切水板進行精心點檢維護，發(fā)現(xiàn)切水板有缺損，必須馬上更換。因此，檢測切水板是否具有好的密封效果十分重要。

圖5為一種將軋輥涂上顏料，裝機后不噴水轉車，檢驗切水板密封效果的方法。圖5（a）中，在輥身涂抹一種紫色的滲透劑，該物質顏色鮮明易于檢查辨認；圖5（b）顯示，涂抹滲透劑的軋輥推入軋機轉車（不噴軋輥冷卻水）后，輥身殘留的絲帶狀滲透劑顯示了切水板的缺損狀態(tài)；圖5（c）顯示的是破損的切水板。

3.3 斷輥重鑄

對在使用過程中由于意外原因造成斷輥事故而報廢的軋輥，可以再次利用。斷輥一般分兩種，一種是從輥身發(fā)生斷裂，這種斷輥一般不可修復；另一種是從輥徑處發(fā)生斷裂，可重新澆鑄一個新的輥頭，繼續(xù)上機使用。軋輥斷輥及重鑄的照片見圖6。

4 實施效果

2013年以來，通過分析生產過程中影響軋輥消耗的因素，采取提高軋輥冷卻能力、降低軋制力、增加軋輥有效輥徑和斷輥重鑄等措施，鞍鋼熱軋帶鋼廠1700生產線輥耗持續(xù)下降，軋輥噸鋼消耗從 0.6 kg降到0.45 kg，2012～2013年軋輥消耗趨勢見圖7。

其中只增加軋輥有效輥徑一項，每年就可為熱軋帶鋼廠創(chuàng)效359萬元，降低噸鋼成本1.8元。

5 結語

（1）采用新軋輥材質、熱軋油投入、工作輥橫移等措施，可以減輕軋輥磨損，延長軋制周期。

（2）增加軋輥有效輥徑，可以減少精軋卡鋼等事故的發(fā)生，有效降低軋輥單位輥耗。

（3）提高切水板密封檢測能力，可以保證軋輥良好的冷卻效果，延長軋輥在機時間。

（4）采用斷輥重鑄續(xù)接技術，可以將廢輥重新利用，變廢為寶，對降低輥耗起到輔助作用。

［1］ 韓翔.高速鋼復合軋輥材料及制造技術的研究進展［J］.熱加工工藝,2013,42（18）:10-12.

［2］ 吳迪，王國棟.熱軋潤滑機理及其出現(xiàn)和應用的背景［J］.軋鋼,2001,18（4）:50-52.