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H型钢轧辊的使用与管理

H型钢轧辊的使用与管理

分类:
物资常识
作者:
来源:
发布时间:
2017/07/29 15:13

摘  要:通过对马钢H型钢轧辊使用与管理情况的阐述,总结出了轧辊使用与管理的方法,以期达到提高轧辊管理和使用的工作效率,降低生产成本,增加企业经济效益,促进企业生产的目的。
关键词:H型钢;轧辊;轧辊管理

    1.前言

    上个世纪九十年代,马钢率先在国内建立大H型钢生产线,成功地把热轧H型钢推广应用到国内建筑上的各个领域,从国家重点工程到民用高层建筑,从各大企业的厂房到一个个桥梁,都留下了马钢H型钢的身影,2004年根据国内H型钢市场的需要,马钢新建了一条小H型钢生产线。马钢作为国内H型钢的先驱者,对H型钢轧辊的使用和管理有着丰富的经验。

    2.H型钢轧辊的分类

    按轧机位置或者说轧机功能可分为:开坯机轧辊(包含开坯机平轧辊和开坯机立轧辊)、万能轧机轧辊(包含万能轧机水平辊和万能轧机立辊)、轧边机轧辊,其中万能轧机轧辊又有万能轧机粗轧辊和精轧辊之分。

    按轧辊的结构形式可分为:整体辊和热装组合辊。整体辊是轧辊制造厂家整体铸造或锻造而成,经过车削加工就可使用的轧辊;热装组合辊是由轧辊制造厂家分别提供辊轴和辊环,辊轴和辊环经过过盈配合组成一起才可使用的轧辊。通常情况下万能轧机水平辊都是热装组合辊。表一和表二分别列出了开坯机轧辊和水平辊辊套的几何尺寸。

    3. H型钢轧辊使用与管理

    轧辊是轧钢生产中必不可少的关键设备,与产品质量密不可分。轧辊使用与管理是指从选择轧辊材质、轧辊采购计划的定制,轧辊孔型的加工与检查,轧辊加工车削量和车削次数的确定等一些列工作。

   3.1轧辊材质的选用

    3.1.1开坯机轧辊材质的选用

    开坯机为可逆轧制模式,其轧辊上通常安排3-4个孔型,切槽深,开轧温度高,原料异形坯表面比较复杂。在轧制过程中,轧辊孔型内金属的变形很不均匀,以及由于异形坯各部位的温度、变形量与轧辊辊面的相对速度都不相同,致使轧辊各部位承受的温度应力以及前后滑力相差很大,轧辊在热冲击作用下,极易使辊身表面或槽底部产生大量热裂纹。

    考虑开坯机轧辊承受的轧制力很大,且孔型切槽深,国际上一直是采用共析合金铸钢或锻钢材质。其特点是辊身硬度较低,强度高,韧性好,基体组织为珠光体+索氏体。辊面硬底接近基体组织硬度,因此,硬度落差小,以期实现孔型内部均匀的磨损。

    共析合金铸钢开坯机轧辊,辊身表面为细晶组织,强度高,韧性好。但向内愈深,树枝状晶体愈粗大,机械性能变差,所以只适应于切槽较浅的品种。而锻钢轧辊将克服由于粗晶带来的工作层向内延伸时,机械性能下降的弊端。所以,锻造共析合金材质开坯机轧辊(锻造比应达2.5以上)更适应孔型切槽深、轧制力大的品种规格。不论是锻钢还是铸钢开坯机辊,光辊状态交货远不如开槽状态交货。所有轧辊最终热处理后,其辊面均为压应力状态,压应力有助于抑制裂纹形成和扩展。一旦光辊开槽后,其理想的表面压应力层被车去,且越向内,轧辊的机械性能愈差,所以,产品规格明确的开坯机辊最好是开槽状态交货。

    3.1.2水平辊套材质的选用

    水平辊套常见的材质有单一半钢,K金属,复合高碳半钢CDP,复合材GPS650等,比较这几种材质,半钢轧辊与其他钢辊不同之处在于其组织中有自由渗碳体。这些碳化物达一定数量时,降低轧辊机械性能,但使耐磨性能大大提高,其性能明显优于其他几种材质轧辊。

    3.1.3立辊材质的选用

    立辊为被动传动,依靠轧件的磨擦力。立辊轧制相当于板材的平面轧制,由于轧件的磨擦和较低的强度要求,立辊可采用高碳半钢、高铬铁等材质,与万能轧机水平辊套材质相当。

    3.1.4轧边辊材质的选用

    轧边机辊轧制变形量较小,实际轧制力在150t左右(设计轧制力300t),因此,轧边机辊可选用较高硬度和较低强度的材质。

    含Cr、Ni、Mo合金球铁轧辊由于球状石墨的存在,其轧辊本身抗拉强度可达350Mpa,辊身硬度可达60HS,是比较理想的轧边机辊用材,但由于此类材质辊身工作层较浅,必须采用带槽浇铸方可,且不得随意改车到其它更宽翼缘的品种规格。

    另一种高碳半钢材质,由于兼备钢辊强度和铁辊的耐磨性,是用途较广的轧边机辊选用材质,即可用作光辊状态轧边机辊,也可直接预开槽后热处理交货。

    3.2轧辊采购计划的制定

    (1)确定各规格产品的年产量;

    (2)确定一年中每个规格产品用几个批量的轧辊;

    (3)确定各架轧机轧辊孔型的轧制吨位或轧制量;

    (4)根据年产量和各道次轧制吨位确定各规格产品在各架轧机的轧辊用量;

    (5)依据已确定的各规格产品在各架轧机的轧辊用量和以及断辊和其它事故的预留量申报半年或一年轧辊采购计划。

    3.3轧辊孔型的加工与检查

    精确的轧辊孔型是保证产品质量的前提,所以轧辊孔型的加工必须严格管理,技术质量部门向轧辊孔型加工单位提供配辊图以及孔型加工管理办法,以方便轧辊孔型加工和保证轧辊孔型的加工质量,在实际轧钢生产过程中,轧辊管理人员根据生产工艺要求,通过跟踪测量轧后的孔型,制定出合理的孔型磨损尺寸,以此作为检查孔型是否可用的标准,提高轧辊的使用寿命。

    3.4轧辊加工车削量和车削次数的确定   

    轧辊每次的车削量由轧辊孔型的磨损程度来确定,车削量应稍大于磨损值,轧辊的车削次数越多,轧辊的使用寿命就越长,轧辊的利用率就越高,但轧辊的车削次数又受到轧辊白口层的深度和轧机装配结构的限制,马钢H型钢开坯辊的车削次数一般为15~20次。

    3.5轧辊的工艺改进

    (1)跟踪分析轧辊孔型的磨损情况

    轧辊管理人员必须经常到轧制现场跟踪轧制孔型的磨损情况,分析轧辊孔型的磨损规律,确定合理的轧槽轧制量和轧辊车削量。

    (2)跟踪轧制过程中轧件的弓翘情况,以确定轧辊孔型和轧辊直径配置是否合理。轧制过程如发现轧件弓翘异常,在调整其它影响因素都无效的情况下可以通过调整上下辊的辊径,保证轧制正常进行。

    (3)分析轧辊孔型的磨损情况,对孔型进行合理的改进,提高轧辊的使用寿命。

    3.6配辊工艺卡片制定和应用

    依据H型钢轧制特点及各机架轧辊使用的磨损量确定轧辊的车削量和车削次数,制定出配辊工艺卡片,理论设计的辊径编号为1,根据车削量车削一次为编号2,依次编号为3、4、5、6,在轧辊孔型加工、轧辊装配和轧机在线使用时按工艺卡明确标识,通过配辊工艺卡管理上千支轧辊,使轧辊管理方便、有序,极大提高了轧辊管理人员的工作效率,也给轧钢生产带来了方便。

    3.7轧辊的热装和热拆

    由于H型钢产品系列多的特点,万能轧辊如果采用整体铸造的形式将会造成金属的利用率大大降低,为了解决这个问题,H型钢万能轧辊采用分开铸造的方式,水平辊套与辊轴过盈热装而成。当水平辊辊身重车至最小辊径或辊身宽度重车至最小宽度,拆除旧辊套,辊轴仍可继续使用2~3次。

    水平辊套与辊轴配合形式采用辊轴中心环形键定位并防止辊套轴向运动。

    3.7.1热装工艺流程

    按图纸加工辊环->对辊环探伤检查->清理辊环表面杂物->测量辊环内径尺寸->计算过盈量->推导辊轴尺寸->加工辊轴->辊轴热装部位喷涂增摩剂金属微粒->加热辊套->热装->空冷。

    3.7.2热装精度要求

    辊环内表面:表面粗糙度Ra=6.3S;圆柱度:<0.03;圆锥度:<0.03。
   辊轴外径:表面粗糙度:3S (max);圆柱度:<0.02;圆锥度:<0.02。

    3.7.3水平辊辊套的加热

    加工好的水平辊套在车底式电阻炉中加热,加热速度控制在10~20℃/h,加热温度须考虑辊套加热后内径与辊轴外径间的间隙足够大,以使辊轴顺利放入辊套中。辊套加热后的内径φ为:

    φ=φ(初始)+I(过盈量)+间隙值(热膨胀)+降温补偿(热膨胀)

    装配过程中的降温一般按50~80℃考虑

    辊套的热膨胀系数取:1.1×10-5/℃

    3.7.4水平辊辊轴表面处理

    当水平辊套加热到规定温度进行保温时,可以对水平辊轴表面进行装配前处理,即:清洗辊轴表面,去除油渍、灰尘等,表面须呈现闪亮金属光泽,待清洗剂挥发干净后,均匀地将含增磨剂金属微粒的耐温银粉漆喷涂到表面,以增加热装结合面的磨擦系数。

    3.7.5装配

    将加热好的水平辊套出炉,用行车吊起放置在装配台上,内孔直径较大的一侧朝上,再用行车吊起处理完毕的水平辊轴(传动侧在上),落地找垂直,并辅助肉眼观察,找正后,将辊轴吊起慢速移至辊套上方,对准辊套内孔放下,当听到“当”的声音,表明辊轴在辊套中已定位,此时装配过程已完成。冬季由于环境温度低,辊轴与辊套热装完毕后,再在辊套上盖石棉保温被,以防辊套降温过快产生很大热应力而导致辊套裂开破坏。当水平辊缓冷到室温时,热膨胀产生的间隙全部消失,只剩下过盈量产生的应变,这时,可将镶套水平辊从装配台上吊走,等待车削。

    3.7.6轧辊热拆

    水平辊辊身(即辊套)重车至报废尺寸时,须拆除辊套,其辊轴继续使用2-3次,旧辊套的拆除方法有。

    1.火焰切割法

    此方法速度较快,但需要技能和经验。采用丙烷气+氧气,切割过程见下图

    切割②、③位置时,由于热装应力和热应力,①号裂口扩大。

    若①开口张大,与辊轴接合脱开,可抽出辊轴;若辊轴抽不出,还需割开②、③裂口,直至彻底拆除辊套。

    2.机加工拆除旧辊套

    在车床上完成旧辊套拆除,见图2

    为了不伤及辊轴,辊套车削时,残留1mm左右的裕量。

    3.加热法拆除

    采用电加热或煤气分级加热井式炉,将待拆水平辊竖直放入炉中支撑台上(轧辊扁头侧朝上),炉中辊轴部位须用绝热垫包扎,到达设定温度后,辊套与辊轴脱开,用行车吊走辊轴即可。若辊套在加热过程中断裂,用钢丝绳吊走。

    3.8轧辊的降耗

    现在钢铁企业的竞争越来越激烈,产品的竞争优势除了质量外,价格也是一个不可忽略的因素,影响钢铁产品价格的因素中,轧辊的消耗所占的比重不可忽视,马钢H型钢从开始建厂期间就非常重视轧辊的降耗工作,在近十年的发展过程中积累了一套行之有效的方法。

    1.马钢H型钢是中国第一家生产H型钢的企业,投产时轧辊依赖进口,为了最大限度的降低轧辊消耗,轧辊国产化被提上了议事日程,根据进口轧辊使用情况,联合国内几家有实力的轧辊制造厂家,进行攻关,在较短的时间内完成了进口轧辊国产化的难题,目前所使用的各种轧辊国内都可以制造,此项工作的完成为马钢H型钢轧辊降耗作出了巨大贡献。

   2.轧辊修复技术的应用

  (1)孔型堆焊技术

    共析合金铸钢或锻钢开坯机辊一个或多个孔型经过一段时间的使用后,已经不能满足轧钢工艺的需要,可以采用堆焊方法修复。

    通常,采用埋弧自动焊方法,工艺路线如下:车削待修复辊工作面疲劳层→ 轧辊焊前预热→焊接+保温→焊接中间热处理→焊后最终消除应力热处理→粗加工→探伤→精加工

   (2)轧辊激光表面合金化

    用激光将合金化粉末与基材一起熔化后迅速凝固,在表层获得合金层,它的优点是可以在基材表面获得与基材相差较大的具有良好表面性能的新合金层,从而延长轧辊的使用寿命,并降低轧辊的消耗。马钢H型钢在万能轧机立辊上预涂Cr-Ni-W-Mo合金粉末,进行激光表面合金化处理后使用,提高了立辊一次过钢量2~3倍,取得了很好的效果。

    4.结论

    马钢H型钢通过不断的实践和总结,得出了一套行之有效的轧辊使用和管理方法,马钢H型钢工程技术人员积极落实轧辊管理与使用的各项工作,轧制产品的产量和质量逐年提高,各项经济指标在同行业中名列前茅,取得了显著的经济效益,轧辊降耗方面每年可降低产品成本1%。

   总之,轧辊使用和管理是一个涉及面广,要求精细的系统性工作,轧辊管理人员要认真切实做好轧辊使用和管理的各项工作,才能不断提高马钢H型钢产品的产量和质量,降低吨钢轧辊消耗,达到提高轧辊管理和使用的工作效率,促进马钢生产上台阶。

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