薄板坯連鑄連軋技術(shù)是20世紀(jì)90年代國際鋼鐵企業(yè)開發(fā)的一項(xiàng)重大新技術(shù)，自1989年7月美國紐克公司第一套連鑄連軋生產(chǎn)線投入生產(chǎn)以來，世界上已相繼建成多條生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力已達(dá)9000多萬t，并出現(xiàn)了多種類型、形式各異的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，也引起廣大學(xué)者和技術(shù)人員對軋機(jī)性能的廣泛研究[1−2]。我國的邯鄲、唐鋼等鋼鐵企業(yè)建設(shè)的生產(chǎn)線已相繼順利投產(chǎn)。

鞍鋼集團(tuán)本鋼板材熱連軋廠1880線采用薄板坯連鑄連軋技術(shù)，年設(shè)計(jì)產(chǎn)量為280萬t。整條熱軋產(chǎn)線對薄規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)具有較強(qiáng)的生產(chǎn)能力。硅鋼、集裝箱用鋼、花紋板產(chǎn)品成為該產(chǎn)線的主打產(chǎn)品。

1.   軋制線簡介

1.1   軋制線設(shè)備概況

1880線設(shè)備主要由1座LF鋼包精煉爐和1臺RH真空爐、2臺意大利達(dá)涅利公司（DANIELI）的薄板坯連鑄機(jī)、2條美國布里克蒙公司（BRICMONT）的輥底式加熱爐、日本三菱日立公司（MITSUBISHI-HITACHI）的2架粗軋機(jī)、1套中間冷卻裝置、5架精軋機(jī)、1條層流冷卻線以及2臺地下卷取機(jī)組成。

本鋼1880 mm薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的設(shè)備構(gòu)成和工藝流程情況，如圖1所示：

1.2   軋輥工藝參數(shù)

軋輥是軋制過程中使鋼板產(chǎn)生變形的主要工具，軋輥質(zhì)量直接影響產(chǎn)品表面質(zhì)量和產(chǎn)量。1880線軋輥主要分為工作輥、支撐輥、立輥3大類。表1為1880線軋輥主要參數(shù)：

1.3   工藝換輥制度簡介

1880線各機(jī)架軋輥換輥周期為：荒軋工作輥≤1萬t，支撐輥8～10萬t，小立輥30萬t。

精軋支撐輥5～8萬t。精軋工作輥換輥周期：以F5工作輥軋延量為準(zhǔn)50±5 km。

2.   較為典型的1880線軋輥在機(jī)失效形式及分析

由于軋輥直接與鋼板接觸，在高速旋轉(zhuǎn)、冷熱應(yīng)力以及負(fù)荷作用情況下，隨著軋制延長，軋輥表面會(huì)產(chǎn)生磨損甚至可能產(chǎn)生裂紋，當(dāng)軋輥不能保證帶鋼的表面、斷面等質(zhì)量要求以及無法保證軋輥安全使用時(shí)，就必須用新軋輥更換舊軋輥。由于軋制產(chǎn)線薄規(guī)格比例大，機(jī)架工況條件惡劣，軋輥在機(jī)較為典型的失效形式有以下幾個(gè)方面。

2.1   軋輥鑄造缺陷問題引起的軋輥在機(jī)失效

案例：XX年04月07日，1880線生產(chǎn)班組反饋，F(xiàn)4上支撐輥傳側(cè)軸承箱體冒煙，懷疑燒箱。此支軋輥為Cr5復(fù)合鑄鋼材質(zhì)軋輥，已在機(jī)使用13 d，當(dāng)次共軋制5.05 t，軋延量為1753 km。軋輥下機(jī)傳動(dòng)側(cè)軸承箱體在拆卸過程中，軋輥輥頭斷裂（具體形貌如圖2所示）。

目視檢查傳動(dòng)側(cè)斷口位置，發(fā)現(xiàn)軋輥中心部分存在斑塊狀的色差。進(jìn)行探傷檢測工作，發(fā)現(xiàn)軋輥傳動(dòng)側(cè)折斷斷口及中心口位置成分夾雜比較嚴(yán)重。

事故分析：支撐輥輥頭位置主要起到軸承箱體夾緊定位作用。主要承受箱體夾緊力及部分軋制軸向力的沖擊。由于輥頭位置存在夾雜缺陷，影響金屬材料本身結(jié)合強(qiáng)度。另外，輥頭位置機(jī)加工“梅花”形狀，最薄位置僅50 mm且存在鑄造缺陷，在機(jī)使用過程中，在外力作用下，發(fā)生脆斷，傳動(dòng)側(cè)軸承箱體因此無法軸向定位，最終導(dǎo)致發(fā)生磨損發(fā)熱問題。

2.2   產(chǎn)線在機(jī)事故問題引起的軋輥在機(jī)失效

1）軋輥在機(jī)剝落事故

案例：XX年03月14日，生產(chǎn)班組23時(shí)50分軋制鋼種SPHT1，規(guī)格為1.28 mm×1219 mm時(shí)，F(xiàn)4下工作輥操作側(cè)剝落，如圖3所示。此輥為高鎳鉻材質(zhì)軋輥，當(dāng)天19時(shí)41分換上，當(dāng)次軋制633 t，軋延量為21 km。剝落位置從操作側(cè)輥端位置至軋輥輥面640 mm處，剝落區(qū)域面積為300 mm×100 mm。

事故分析：與剝落位置對應(yīng)位置有一處裂紋，如圖4所示，沿軋輥周向方向呈現(xiàn)樹枝狀形態(tài)，可以判定為導(dǎo)致軋輥?zhàn)罱K發(fā)生掉肉事故的裂紋源。從裂紋形態(tài)方面分析軋輥在機(jī)甩尾事故導(dǎo)致輥面?zhèn)麚p。另外，此軋輥具有表面裂紋擴(kuò)展的典型特征，擴(kuò)展通道較為明顯，且表面裂紋區(qū)域逆向軋輥旋轉(zhuǎn)方向，深度逐漸延伸（深度由4 延伸至50 mm）產(chǎn)生擴(kuò)展最終導(dǎo)致軋輥剝落。

2）軋輥在機(jī)輥斷事故

案例：XX年12月18日，生產(chǎn)班組07時(shí)56分軋制鋼種A36，規(guī)格為1.8 mm×1200 mm，軋制此鋼種第12塊鋼時(shí)，F(xiàn)2上工作輥傳動(dòng)側(cè)斷輥。此軋輥為高速鋼材質(zhì)軋輥，于當(dāng)天05時(shí)55分上機(jī)，當(dāng)次軋制224 t，軋延9 km。對事故下機(jī)軋輥進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，下機(jī)觀察輥面斷口形貌，如圖5所示，斷輥區(qū)域自軋輥傳動(dòng)側(cè)臺肩開始延伸至輥面1400 mm位置。

事故分析：對軋輥斷口位置目測檢查發(fā)現(xiàn)，斷口位置附近輥面上存在粘鋼及烤藍(lán)印痕，如圖6所示，分析軋輥在機(jī)使用過程中，此位置曾因甩尾或粘鋼造成的輥面局部溫度過熱。軋輥傳動(dòng)側(cè)位置因異常影響造成軋輥外部損傷因而產(chǎn)生局部應(yīng)力集中。在交變應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生裂紋，受軋制力、扭矩驅(qū)使，裂紋迅速沿工作層表面向芯部擴(kuò)展，當(dāng)超出材料本身屈服極限后，最終造成輥身斷裂事故。

2.3   工藝問題引起的軋輥在機(jī)失效

案例：XX年2月、6月份，1880線共有兩起F5上支撐輥因?yàn)榛y輥崩邊，硌傷產(chǎn)生的問題，造成支撐輥在機(jī)發(fā)生事故。因周向破邊問題，如圖7所示；花紋輥也多次發(fā)生在機(jī)事故。

事故分析：花紋輥在機(jī)與支撐輥直接接觸，因支撐輥倒角結(jié)合位置存在尖角，造成花紋破損，如圖8所示，最終導(dǎo)致支撐輥硌傷。繼續(xù)使用過程中，硌傷位置產(chǎn)生的微小裂紋，受力擴(kuò)展，造成支撐輥或花紋輥在機(jī)剝落事故。

3.   防止軋輥失效采取的改善性措施

3.1   從梳理軋輥使用制度流程方面開展管控工作

現(xiàn)代化企業(yè)管理制度是建立在數(shù)據(jù)收集、分析和制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)制度基礎(chǔ)上實(shí)行的。從完善工藝管理制度入手，梳理軋輥生產(chǎn)工藝流程，把準(zhǔn)脈落，查清要因，專項(xiàng)攻關(guān)，把握新輥、投入周轉(zhuǎn)輥及報(bào)廢輥3個(gè)主要使用環(huán)節(jié)，從而達(dá)到解決軋輥失效問題。如圖9所示，1880線軋輥管理流程：

3.2   參照設(shè)備管理模式，建立軋輥點(diǎn)檢制度

1）軋輥在機(jī)使用中做好動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢工作

一看——軋輥在機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；二聽——是否有噪音；三觸——是否有振動(dòng)。

2）軋輥下機(jī)及上機(jī)前的靜態(tài)點(diǎn)檢工作

（1）軋輥檢測：定期對磨床的輥型、渦流檢測精度進(jìn)行效驗(yàn)，修訂偏移量。建立輥單使用制度，按照輥單核對輥號、直徑、輥壓等值。檢查輥面是否有網(wǎng)紋、硌印、小掉肉、砂眼等缺陷，合格后將輥單上帳。

（2）日常軋輥探傷：每次軋輥磨削后，進(jìn)行磨床渦流探傷檢測。常規(guī)探傷以超聲波探傷為主，檢測部位主要以軋輥工作層為主。磨床渦流傷值、軟點(diǎn)值≤0.2（以各產(chǎn)線每臺磨床實(shí)際檢測出傷值情況為準(zhǔn)），保證磨床單獨(dú)執(zhí)行探傷程序，不允許采用邊磨邊探方式。要保證探傷值的連續(xù)性，不允許存在漏點(diǎn)。

（3）事故軋輥探傷：對發(fā)生軋制事故的軋輥，進(jìn)行連續(xù)5次跟蹤檢測。為操作人員建立典型的渦流傷損圖譜，如圖10所示：

3.3   軋輥工藝改進(jìn)，解決軋輥潛在隱患

從前期事故支撐輥裂紋源尺寸位置上與花紋輥圓周破邊位置進(jìn)行推算，原有支撐輥倒角與平面過渡位置存在尖角，因此，重新修改F5支撐輥邊部倒角工藝曲線（如圖11所示），并持續(xù)關(guān)注F5下機(jī)花紋輥邊部輥面碎邊的狀況。

從軋輥下機(jī)情況分析，花紋周向碎邊破損的問題得到了明顯改善，如圖12所示，且F5上支撐輥下機(jī)狀態(tài)良好，此支撐輥倒角曲線已應(yīng)用在F4-5機(jī)架支撐輥。

4.   1880線取得的實(shí)際效果

通過采取有效地軋輥失效管控措施，1880線軋輥在機(jī)失效得到了明顯地控制，全年軋輥在機(jī)事故次數(shù)由原來的每年8~9次，減少到1次以內(nèi)。產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)得到了保障，工時(shí)作業(yè)成本及軋輥損失成本節(jié)約在百萬元左右，表2為1880線改進(jìn)前后2年時(shí)間軋輥在機(jī)失效事故統(tǒng)計(jì)：

5.   結(jié)束語

（1）通過對軋輥失效形式的分析，結(jié)合無損探傷技術(shù)，采取點(diǎn)檢等手段，使1880線軋輥在機(jī)失效得到了有效的管控，1880線產(chǎn)線各機(jī)架軋輥在機(jī)失效事故明顯得到降低，為企業(yè)降低運(yùn)營成本做出了積極的貢獻(xiàn)。

（2）軋輥在1880線應(yīng)用使用的問題，要結(jié)合自身產(chǎn)線實(shí)際軋制工況條件，摸索出適合自己特點(diǎn)的方式、方法。

（3）本文列舉的軋輥失效形式及分析，具有薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線的共性特征，值得鋼鐵同行參考、借鑒。

文章來源——金屬世界