高速线材多模块轧机成品辊崩孔的分析与解决

高速线材多模块轧机成品辊崩孔的分析与解决

孙凤辰    ,练德林

广西钢铁集团有限公司   广西 防城港   538002

1前言

本文在解决多模块轧机稳定性问题的背景下，对多模块轧机使用过程中出现的崩孔、爆辊现象进行研究。通过对轧制线、溜钢线和设备改造、参数控制等方面进行全方位的剖析，并提出解决方案。高速线材生产线高速区由精轧区和减定径机组成，其中高速区机组全部采用碳化钨硬质合金辊环。传统的轧机集中传动的模式具有以下几个缺点:1.集中传动模式，轧机无法单独启停，空过的机组必须于工作机组同时开机和运行。2.孔型设计不灵活：轧机配辊必须成组配套，辊径要求极高。3.空载电耗高：空过的模块转速收到电机成组带动，空转能耗无法消除。模块轧机不仅很好的解决了集中传动的三个问题，同时还具有调整灵活、节约生产能耗等优点。

2.多模块轧机使用过程中造成崩孔爆辊的原因

2.1由于系统跟随行差，导致尾部失张，最终导致延伸系数不匹配，导致成品出现涨耳缺陷甚至炸辊。

2.2堆钢导槽分段设计，连接口较多，导致轧制线和溜钢线不对中，轧件未能顺利进入下一导槽而造成堆钢甚至辊环炸裂。

2.3 因水箱入口装置不易对中，从而使轧件不能顺利进入水箱而导致堆钢甚至辊环炸裂。

2.4因水箱内导槽固定装置固定导槽不牢固，水箱导槽易出现偏移而使轧件不能顺利进入下一导槽而堆钢，甚至辊环炸裂。

2.5速比设计延伸率措施，造成头尾尺寸不均匀，轧件在轧制时产生前滑值过大，造成成品辊环崩孔。

2.6轧件与辊环轧槽相接升高表面温度升高，不充足的冷却将导致裂纹加剧和过早磨损，而冷却如则在此过程中有着关键的作用，其能够在辊环槽孔形成一层蒸汽层，缓解热疲劳裂纹以及热应力，辊环温度升高造成崩孔或者碎辊，可见够环冷却水系统作为生产制造过程中的环节，其直接决定了碳化钨辊环崩孔率，因此需要格外注意冷却水条件，避免加工过程中出现异常情况。由于辊环转速较高，如辊环冷却水堵塞或者冷却水流量不足，造成辊环内碳化物分散，而如果冷却水压力不足，使得辊环冷却水不能冲破辊环槽孔形成的蒸汽层，在实际加工制造中出现了碳化钨辊环崩孔的情况，会大大降低辊环使用寿命，所以要求通过冷却的方式及时把辊环槽孔的热量带走，减少轧制时高热对轧槽表面的热腐蚀、对辊环的作用，降低辊环崩孔概率。

2.7 成品辊环月牙于商标加工的商标与月牙必须严格居中，当出现商标不居中时，商标与月牙间隙小的位置易出现崩孔掉肉现象。前期投产时月牙与月牙之间的间距和月牙与商标间距一致，字体处多次出现掉肉现象。因此，商标与月牙之间的间距需重新设计。

2.8 轧机辊环冷却水重含有较多杂质时，会造成冷却水管堵塞，辊环冷却不足而造成崩孔。冷却水中循环水氯离子含量较高时（大于100 mg/L），对碳化钨辊环得腐蚀影响很大，对钴得腐蚀加剧，降低辊环得使用寿命。

2.9高速线材轧机对辊环配置要求较高，模块轧机之间存在堆拉关系，如果轧机辊环辊径存在误差，堆钢或拉钢会造成辊环温度升高热应力集中。要满足各机架间的齿轮传动比，同时不允许任何辊环外径存在误差，所以要求要对模块轧机及减径机各机架辊缝的设定严格按照工艺规程所设定的辊缝值进行设定，从而避免轧件在两个机架之间产生堆钢或拉钢，减少各模块轧机及减径机之间由于辊缝设定不当造成堆钢。由于精轧机采用的是模块轧机，及各机架之间的延伸率按设定的延伸率进行微调，减少因延伸率变化过大造成堆严重拉钢，降低堆拉钢所造成的对辊环的冲击力、拉力、热应力集中而造成崩孔甚至碎辊的几率，避免后续再使用辊环时造成崩孔甚至碎辊。

减少碳化钨辊环崩孔改进措施，利用参数设定增加系统跟随性，入手点为增加末机架尾部速降功能，改善尾部尺寸的均匀性，减少延伸不匹配造成的局部尺寸不合情况。减少延伸不匹配造成的局部尺寸不合，采用末机架尾部速降功能来弥补功能不足（尾部失张）。重新设计堆钢导槽的形式来消除溜钢线和轧制线部队中的问题。

3 延伸系数设定

如何匹配模块轧机之间的延伸系数，初步的解决思路为根据速比计算延伸系数，根据模块轧机减速箱、辊箱速比设计道次之间的延伸系数（借助反向作用原理）通过模块轧机电机及辊缝调整精轧机组间张力关系，利于孔型共用，压缩比1.20~1.30。

3.1合理设置冷却水，水处理各设备的不稳定及冷却水中含有较多的杂质，辊环冷却水终端压力和水流量存在波动，当辊环冷却水终端压力低于0.4MPa及冷却水流量低于40m³/h时易造成辊环易崩或碎辊现象。改进的措施：1、稳定水处理各阀门及流量计的控制阀正常使用，将辊环冷却水终端压力稳定在0.55MPa以上，冷却水流量60m³/h以上。2、不断冲洗管路，将水中含有的杂质排出，避免因杂质堵塞正常冷却水流量降低而造成崩孔。供给水水质较差，导致最终在用户点积淀，造成辊环冷却水管堵塞，辊环冷却水管堵塞易造成辊环崩孔。因污泥中易富集氯离子（经检测用水氯离子100~150mg/L时，淤泥中富集氯离子达到150mg/L），冷却系统采取净化水补水置换方式降低循环水系统的氯离子，监测氯离子变化，确保生产循环水氯离子含量降低到100 mg/L以下。经过不断冲洗，加药等改进方式，现冷却水水质得改善，循环水氯离子含量基本低于100 mg/L，冷却水管堵塞现象大大减少。

3.2 高速线材使用辊环冷却水管的终端出水口为八个2*4mm的出水口，并排分布。这种出水口设计偏小，造成水流量不足及冷却不全面而造成辊环易崩孔现象。改进措施：1、将出水口改为2*10mm，加大冷却水流量，增强冷却能力，2、出水口错层排布，使辊环冷却更全面。

3.3螺纹成品辊环参数加工月牙与月牙的间距和商标与月牙的间距相同，在使用过程中，成品辊环易在上标出出现掉肉、崩孔现象。后期将商标与月牙的间距扩大至月牙与月牙间距的1.25倍，字体加工必须居中于月牙之间，优化加工参数后的成品辊环崩孔现象大大降低。

4合理设置参数

因设定的辊缝使根据孔型设计得辊缝，其中并未考虑辊环弹跳值、轧机高速运转所需的辊缝补偿等原因，所以有些机架根据原设定的辊缝轧制出来的料型未达到原设计的料型，如轧制8螺26#设计辊缝1.20mm，料型10.00*9.93mm，而实际需要将辊缝调整至1.40mm，26#轧制出来的料型才达到10.00*9.93mm。因此，所以机架都根据调试期所总结的辊缝重新设计以达到最优的辊缝参数。设定的延伸率使根据计算的轧件面积所得，当轧制时因轧件面积由波动及轧件温度等原因，需根据现场实际情况进行调整张力，如轧制8螺27#原设计延伸率为1.302，径调整后延伸率为1.242。

5其他

做好进出口导卫进行检验，避免在轧制过程中轧件会对辊造成冲击力。如压力不足的情况下，在轧制过程中会造成辊环与锥套不足，其可能会自动脱落，如果辊环安装小车存在问题，可能导致锥套与辊轴之间过盈力不足，最终导致崩孔或碎辊。残留在锥套、辊环、辊轴上的油污会提高崩孔的发生概率。当前常见因素为锥套、辊轴安装前的清洗工作不到位，由于油污的作用降低锥套、辊环、辊轴之间的摩檫力，锥套和滚轴的磨损加速，最终出现崩孔。同时锥套、辊轴安装前未将其表面的氧化铁皮及浮锈，氧化铁皮、细小颗粒会进入加工区域，导致辊环脱落、碎辊等问题。由于锥套、辊环之间残留会造成锥套、辊轴的磨损，因此必须确保锥套与辊轴接触面达到85%以上，从而避免崩孔情况发生。轧件头部、尾部应切除干净，以免头部开裂对辊环造成冲击，按要求设置头部不冷段即头不能穿水，保证轧件头部温度，避免因轧件头部温度对辊环造成冲击而崩孔。

6结语

高速线材采取了以上优化参数，规范辊环、导卫安装操作，改进辊环加工方式等措施，取得良好的效果，辊环崩孔现象大幅度减少。