加强轧辊检测管理降低轧辊成本

加强轧辊检测管理 降低轧辊成本马钢CSP轧辊检测管理工作总结秦郁雯（马鞍山钢铁股份有限公司）摘 要 本文主要针对马钢CSP连轧机组工作辊的使用情况进行简要的概述，并对工作辊使用过程中出现的一些问题进行初步的分析，并对轧辊检测管理的工作进行总结。关键词 工作辊 轧辊质量 辊身辊形 轧辊检测 支承辊1. 前言：马钢CSP于2003年10月18日正式建成投产，其轧机为七机架连轧，年设计能力200万吨,其中70%80%是冷轧基料，其余直接作为热轧商品卷销售。截止2008年5月，马钢CSP月产量已达20.5万吨，达到了设计要求。由于马钢CSP生产冷轧基料薄规格比例较大，2.5mm以下规格达到50，而且对带钢的板形要求较高，故在轧辊的质量控制方面、磨削及检测维护方面要求更高。本文主要介绍马钢CSP投产以来在工作辊的使用中出现的问题进行初步分析和研究以及相应的对策措施。工艺流程简图见图1。图1 马钢CSP工艺流程简图2. 轧辊的使用现状2.1轧辊材质及硬度：在轧机工作辊的材质选用上，主要考虑各机架的工作负荷条件、轧件温度以及辊面状况对产品表面质量的影响，具体配置见表1表1：工作辊材质设备名称材 质芯部材质硬 度（HSC）F1F2工作辊高铬铸钢球墨铸铁7282F3F4工作辊高铬铸铁7282F5F7工作辊无限冷硬复合浇铸(ICDP)75822.2工作辊尺寸：表2.工作辊主要尺寸机架直径F1F2轧机 950/8202000mmF3F4轧机 750/6602000mmF5F7轧机 620/5402000mm2.3工作辊辊形： 为便于对带钢的板形控制，实现轧件凸度连续调整，F1F7轧机工作辊全部采用CVC辊形，主要是在传统的CVC辊形基础上作了进一步的优化和改进，强化了对带钢凸度的调整能力，辊形曲线见图2图2 工作辊CVC曲线2.4轧辊使用过程中的问题： 马钢CSP由于投产时间较短，在生产初期，由于生产操作人员的经验和技能比较欠缺、轧线水系统设备的维护水平不高、工艺制度的不完善等众多因素造成了轧辊在使用过程中暴露诸多的问题。具体就轧辊使用过程检测管理而言，主要表现出以下几个问题：1.轧辊本身的质量问题；2.轧辊使用过程中发生卡钢、甩尾等轧机事故出现的轧辊使用问题；3.支承辊在使用过程中存在的质量问题。这些问题的存在，不仅影响了轧辊的正常使用和轧辊寿命，影响轧辊辊耗的降低，还影响和制约产品质量，严重时甚至影响生产的稳定，造成轧机停轧和连铸停浇。下面就上述问题作简要的分析。2.4.1轧辊本身质量问题：轧辊的本身质量问题主要与轧辊的制造过程有关，如轧辊在铸造过程中会出现成分偏析或夹杂，在热处理过程中温度控制不当容易造成残余内应力过大，复合浇铸时工作层与芯部组织结合不好等都会导致轧辊使用时发生剥落或断辊事故。马钢CSP在2004年的11月份就发生过F4上工作辊在正常轧制时突然从辊身爆裂成三段的严重断辊事故。另外，工作辊辊身硬度不均以及工作层硬度降过大也影响轧辊的正常使用，这在国内制造的轧辊中相当普遍。辊身硬度不均匀会造成轧辊的磨损不均匀，不利于薄带钢的板形控制，图3就是轧辊表面硬度不均造成轧制过程中轧辊表面的不均磨损，从图上可以看出左侧磨损量比右侧大100m左右，在薄规格轧制时，会对带钢的楔形控制产生较大的负面影响。图3.轧辊磨损曲线工作层硬度降过大，会造成轧辊使用后期轧制量的大幅下降，磨损加快，辊面状况恶化，从而增加换辊次数和辊耗，影响了产品表面质量。 2.4. 2轧辊使用过程中发生卡钢、甩尾等轧机事故出现的轧辊质量问题：在正常轧制时，即使工作辊的所处工作环境比较恶劣，直接接触9001000的轧件，同时承受数千吨的轧制力和较高的扭矩和弯矩，工作辊也能保证正常工作。但是一旦外部条件发生恶化时，如冷却条件发生变化、轧辊负荷突然过大、轧辊卡钢没有及时换辊继续轧钢等往往就造成轧辊裂纹的产生、氧化膜的剥落，不仅影响轧辊表面质量，严重时甚至发生断辊等恶性事故。图4.轧辊结合层剥落工作辊的冷却状况好坏直接决定工作辊的使用效果，轧辊在正常使用时，必须要保证冷却充分和冷却均匀，实际生产时经常出现流量计不准、刮水板漏水、水咀堵塞、喷射角度不对等，都能影响轧辊的正常使用。流量计不准，就不能保证轧辊冷却水量按照轧机二级设定控制，计算时会发生辊温的偏差，影响轧辊热凸度的计算精度。不利于板形控制；而刮水板漏水、水咀堵塞、喷射角度不对则会造成轧辊冷却不均匀，辊身局部温度过高导致氧化膜的剥落，同时会造成轧辊的磨损不均。图5就是工作辊冷却水咀堵塞后造成的氧化膜局部剥落。氧化膜剥落区域图5.轧辊表面氧化膜剥落发生堆钢或甩尾时，对工作辊的伤害很大。卡钢时，由于工作辊接触轧件区域的温度急剧上升，在遇水急冷后产生较大热裂纹。如果不及时更换工作辊，裂纹会逐渐扩展，后果非常危险。从图6可以看出卡钢区域有明显的裂纹。卡钢产生的严重裂纹图6.工作辊卡钢区域产生的较大裂纹同样，发生甩尾的轧辊，也容易产生压痕及裂纹。由于甩尾一般发生在末机架，压痕和裂纹会影响到带钢的表面质量，所以只要发生甩尾的轧辊，一定要立即抽出机架检查，发现裂纹或压痕时必须立即换辊。2.4.3支承辊在使用过程中存在的质量问题：支承辊在使用过程中存在支承辊辊形于工作辊辊形不匹配，在轧制过程中致使支承辊辊面磨损不均匀，在支撑辊的倒角部位应力集中，圆周方向上容易出现裂纹，严重时会出现剥落。 图7.支撑辊在倒角区域产生的裂纹3. 应对措施：针对工作辊使用及磨削过程中出现的问题，我们主要采取以下几个方面的措施，保证轧辊的正常使用，减少事故辊的发生和轧辊消耗：3.1我们首先推行新辊入库要满足“先进先出”的原则。新铸造的工作辊在热处理过程中由于温度控制不当容易造成残余内应力过大而导致工作辊自然开裂。将新出厂的工作辊摆放一段时间可以消除它自身的残余应力，保障工作辊的安全使用。对可以投入使用的工作辊我们根据入库验收标准进行入库检验，从工作辊的外观进行检查，尺寸测量、硬度检验和在工作辊结合层进行超声检测。在这过程中，我们检测出工作辊存在硬度不均或偏软、辊颈油孔不通、尺寸不符合标准、辊颈处存在焊点、工作辊结合层有异常以及工作层厚度不符合标准等多种问题，对于完全不能上机使用的我们要求厂家给予处理，对于可以使用但不符合交货要求的我们与厂家协商进行让步接收:、辊身硬度偏软的我们用于花纹辊的使用；、工作层不符合要求的我们在使用到后期进行跟踪，必要时提前报废；、工作辊结合层有异常的则全程跟踪，如异常部位未扩展的安全使用到报废，异常部位扩展则停止使用请厂家确认。通过入库检测，我们建立工作辊入库台账，对正常使用和需跟踪使用的工作辊数据记录分类，为我们后期的跟踪工作提供了数据。这是我们工作辊检测管理的第一步。3.2加强工作辊在使用过程中的无损检测工作。我们根据不同机架工作辊工作层范围对轧辊的硬度进行抽查，对工作辊硬度的均匀性和硬度的变化进行记录；对工作辊的工作层的超声检测，对存在不合格的区域记录跟踪。结合工作辊的新辊情况，建立工作辊的履历台账。对每一次发生轧机事故的工作辊均需进行超声波的表面检测和结合层检测：轧辊在磨削过程中是通过机床的涡流检测装置来完成检测的，由于轧辊磁性和温度等原因易造成涡流存在误报警，为此需要对工作辊表面进行超声检测来确保辊身表面无裂纹。在检测过程我们检测出两支F57机架工作辊由于甩尾辊身表面存在单点裂纹并逆着工作辊的旋转方向上扩展。如果此辊再次上机使用这会造成辊身大面积剥落。通过对辊身表面径向和轴向的检测避免了工作辊的剥落事件的发生，大大降低了轧辊带缺陷上机机率。我们建立事故辊跟踪台账，确保轧辊的安全使用。3.3加强支撑辊在使用过程中的无损检测工作。现在我们在支撑辊使用过程中,通过硬度检测来检验支撑辊硬化层的消除。纪录下支撑辊第一次的硬度检测值,给每一支支撑辊建立硬度的二维的函数坐标,纪录下每一次的硬度,并与第一次硬度值相比较,其硬度差不能大于4HSC,如果大于则需再磨削0.5mm,然后重新检测硬度.这样反复检测直至硬化层消除.同时对每次上机的支撑辊进行超声波的表面波检测，以确保支撑辊表面及次表面的裂纹被清除掉.这样才能对支撑辊进行全面的跟踪和管理。对表面存在2-3个缺陷的部位使用角向砂轮机进行打磨，打磨要求无锐角，对打磨区域重新进行超声和磁粉的检测，如合格则上机投入使用，这样大大降低支承辊的辊耗达到降本增效的目的。3.4细化轧辊履历管理，对每根工作辊的使用情况进行终生跟踪。即对每根轧辊从投入使用一直到报废进行全过程跟踪管理，包括每次的磨削情况、探伤情况、使用情况都进行跟踪记录。同时通过轧辊联络单实现轧辊各项信息的及时记录和准确传递。在轧辊上机前，轧机操作工就能了解到轧辊的磨削情况；磨床工在磨削前也能了解到轧辊的使用信息。4. 结束语：通过加强轧辊的无损检测工作，马钢CSP工作辊的使用情况得到了有效改善，扭转了生产初期轧辊多次发生大面积剥落和断裂事故的不利局面，在稳定生产的基础上综合辊耗也大幅下降，辊耗已从今年年初的0.8kg/t降到0.65kg/t左右。同时也使我们认识到正确的轧辊管理是非常必要的，这当中包括轧制周期长短的确定，良好的磨辊程序及无损检测手段。通过有效的对下机的各类轧辊进行检测管理，将损伤的轧辊进行有效的修磨消除缺陷是最安全的办法。避免轧辊在机使用中因缺陷的存在和发展造成的各类大小轧辊事故，不但能提升轧辊的有效轧制率同时也是辊耗得以下降的一个主要手段。但就总体而言，马钢CSP在轧辊的使用和管理上尚处于起步阶段，和国内先进水平相比还有较大差距，需要我们在今后的工作中作更进一步摸索、研究和总结。