本鋼板材熱軋廠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(wàn)t，2005年試軋投產(chǎn)。和國(guó)內(nèi)同類工藝技術(shù)熱軋產(chǎn)線一樣，整條熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的薄規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)能力。

1.   軋制線簡(jiǎn)介

1.1   軋制線設(shè)備概況

1880線設(shè)備主要由1座LF鋼包精煉爐和一臺(tái)RH真空爐，2臺(tái)意大利達(dá)涅利公司（DANIELI）的薄板坯連鑄機(jī)，2條美國(guó)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(tái)地下卷取機(jī)組成。軋機(jī)以連續(xù)方式進(jìn)行帶鋼軋制，4輥不可逆軋機(jī)。軋機(jī)性能：1）具有半無(wú)頭軋制功能；2）F1～F3軋機(jī)為動(dòng)態(tài)成對(duì)輥交叉（PC）軋機(jī)，F(xiàn)4、F5軋機(jī)預(yù)留PC裝置；3）F4～F5軋機(jī)具有竄輥功能和負(fù)彎輥功能；4）2架荒軋機(jī)+5架精軋機(jī)（2R+5F）全部配備液壓厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)（AGC）；5）荒軋第2架軋機(jī)（R2）、F1～F5軋機(jī)具有正彎輥功能[1]。

1.2   荒軋區(qū)域工藝參數(shù)

板坯通過(guò)輥底式加熱爐，被加熱到1050～1150 °C。粗軋機(jī)前的高壓水除鱗機(jī)除去鑄坯表面的氧化鐵皮，經(jīng)荒軋第1架軋機(jī)（R1）入口的立輥軋機(jī)調(diào)整到粗軋機(jī)入口要求的寬度，并通過(guò)4輥粗軋機(jī)（R1和R2）將板坯軋制到11～34 mm厚度的中間坯。表1為1880線荒軋機(jī)主要工藝技術(shù)參數(shù)。

1.3   軋輥工藝技術(shù)參數(shù)

1880線為2+5機(jī)架，均為4輥軋機(jī)，軋輥是軋制過(guò)程中使鋼板產(chǎn)生變形的主要工具，主要有工作輥、支撐輥、立輥3類。其中荒軋工作輥材質(zhì)主要為高Cr復(fù)合鑄鋼，荒軋工作輥換輥周期為≤1萬(wàn)t，即每軋制1萬(wàn)t產(chǎn)品更換。下表為1880線荒軋工作輥性能基本要求：

2.   荒軋工作輥事故描述與調(diào)查

軋制過(guò)程中，軋輥直接與帶鋼接觸，機(jī)架工況較差，軋輥承受高速旋轉(zhuǎn)、冷熱應(yīng)力和重負(fù)荷綜合作用。2019年2月、8月，荒軋R1機(jī)架各發(fā)生1起傳動(dòng)側(cè)輥輥頸斷裂事故。

2.1   事故描述

1）軋輥在機(jī)輥頸斷裂事故1

2019?02?14T19:10軋制鋼種Q345B，規(guī)格為5.75 mm×1500 mm，精軋機(jī)架卡鋼，R1機(jī)架含鋼，倒鋼處理后，R1轉(zhuǎn)車過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上工作輥不轉(zhuǎn)，經(jīng)檢查確認(rèn)，R1上工作輥斷裂，如圖1所示。

2）軋輥在機(jī)輥頸斷裂事故2

2019?08?21T00:25軋制鋼種Q245B，規(guī)格為7.25 mm×1500 mm，R1發(fā)現(xiàn)上工作輥不轉(zhuǎn)，經(jīng)檢查確認(rèn)，R1上工作輥傳動(dòng)側(cè)輥頸斷裂，如圖2所示。

2.2   軋輥使用過(guò)程調(diào)查

兩起斷輥事故發(fā)生前，軋輥曾在機(jī)發(fā)生卡鋼事故。對(duì)卡鋼事故處理前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，均未發(fā)現(xiàn)異常。卡鋼過(guò)程中R1機(jī)架只進(jìn)行了必要的正反轉(zhuǎn)操作，并且卡鋼后操作員立即關(guān)停軋輥冷卻水。經(jīng)監(jiān)控調(diào)查，處理卡鋼過(guò)程中荒軋區(qū)域有人員監(jiān)護(hù)，卡鋼廢板表面未發(fā)現(xiàn)異物，僅由于在荒除鱗箱內(nèi)有部分預(yù)沖水，導(dǎo)致板坯略微拱起。調(diào)查一級(jí)檢測(cè)數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)輕壓轉(zhuǎn)車過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，只是在本塊鋼R1咬鋼瞬間工作輥停轉(zhuǎn)，下工作輥正常旋轉(zhuǎn)。一級(jí)反饋數(shù)據(jù)看，R1咬鋼軋制力出現(xiàn)突然下降（圖3），分析認(rèn)為斷輥發(fā)生在R1咬鋼瞬間。

2.3   軋輥斷口目視檢查

兩起事故斷裂位置基本一致均發(fā)生在傳動(dòng)側(cè)輥頸距輥端450~540 mm處，傳動(dòng)側(cè)輥頸及傳動(dòng)側(cè)軸承箱內(nèi)油脂潤(rùn)滑較好，軸承箱體溫度無(wú)異常，可基本排除因箱體燒箱造成的輥頸斷裂的可能性。軋輥傳動(dòng)側(cè)輥頸斷口整齊，符合金屬材料脆性斷裂的特征。斷口目視檢查，沿軋輥中心軸向?400 mm圓周位置分布多處蜂窩點(diǎn)狀組織凝聚（圖4~5虛線內(nèi)）。

2.4   斷口位置的成份和晶相組織檢測(cè)

對(duì)事故1輥頸斷口位置進(jìn)行成份檢測(cè)，斷口位置共選擇3個(gè)位置進(jìn)行成份檢測(cè)，平均Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出要求值0.159%，如表3所示：

對(duì)斷口進(jìn)行晶相組織檢測(cè)，石墨球化度及球化率略差（圖6）。

2.5   無(wú)損探傷檢測(cè)情況

第1起事故中，對(duì)傳動(dòng)側(cè)輥頸部位分別采用超聲波1 MHz和2 MHz直探頭進(jìn)行探傷檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)距輥端400 mm周向位置存在底波衰減區(qū)域，如圖7所示，判定此區(qū)域組織粗大聚集，影響超聲波形穿透，存在“熱節(jié)區(qū)”問(wèn)題。

2.6   輥頸斷裂事故的原因分析

兩起軋輥在機(jī)事故，原因均可以認(rèn)定為軋輥鑄造質(zhì)量缺陷導(dǎo)致，荒軋工作輥輥頸位置主要承載軋輥旋轉(zhuǎn)力矩及軋制力的沖擊，輥頸部位采用超聲波探傷檢測(cè)，第2起事故中發(fā)現(xiàn)位于距輥端520 mm周向位置存在底波衰減區(qū)域，判定此區(qū)域組織存在“熱節(jié)”問(wèn)題。

“熱節(jié)”是一種在鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的效應(yīng)，鑄造“熱節(jié)”，是指鐵水在凝固過(guò)程中，鑄件內(nèi)比周圍金屬凝固緩慢的節(jié)點(diǎn)或局部區(qū)域，也可以說(shuō)是最后冷卻凝固的地方[2]。

由于“熱節(jié)”存在，傳動(dòng)側(cè)輥頸組織偏大，且成片聚集，影響了金屬材料本身的結(jié)合強(qiáng)度，造成輥頸整體承載能力低，材料硬度、強(qiáng)度、韌塑性下降，綜合力學(xué)性能下降。另外，在機(jī)出現(xiàn)含鋼事故，反復(fù)倒鋼也加劇了輥頸缺陷擴(kuò)展，在外力作用下，發(fā)生脆斷，最終導(dǎo)致輥頸斷裂。

3.   采取的生產(chǎn)對(duì)策及應(yīng)用效果

3.1   生產(chǎn)對(duì)策

輥頸“熱節(jié)”問(wèn)題屬于軋輥鑄造問(wèn)題，如何消除或減輕是未來(lái)軋輥安全使用的關(guān)健。聯(lián)系軋輥制造廠商質(zhì)檢人員到此支高鉻鋼軋輥輥頸“熱節(jié)”問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)和檢測(cè)確認(rèn)；針對(duì)荒軋工作輥傳動(dòng)側(cè)輥頸“熱節(jié)”問(wèn)題制定新入廠軋輥無(wú)損探傷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

1）輥頸位置存在超聲波1 MHz探頭無(wú)法穿透問(wèn)題軋輥；后續(xù)處理：返廠退回；

2）輥頸位置存在超聲波1 MHz探頭穿透，波形衰減大于50%以上的軋輥；后續(xù)處理：返廠退回；

3）輥頸位置存在超聲波1 MHz探頭穿透，波形衰減低于50%的軋輥，后續(xù)處理：現(xiàn)場(chǎng)跟蹤使用。

后續(xù)軋輥采購(gòu)中，修訂軋輥技術(shù)協(xié)議條款，增加輥頸“熱節(jié)”缺陷技術(shù)要求?，F(xiàn)有周轉(zhuǎn)使用軋輥中，對(duì)輥頸進(jìn)行逐支排查，廠商寫書(shū)面質(zhì)保書(shū)。

明確軋制線卡鋼事故軋輥，減少軋輥事故影響。出現(xiàn)卡鋼事故時(shí)，軋鋼部門及時(shí)聯(lián)系軋制線立即停冷卻水、輥縫水，將上工作輥抬起。由于上工作輥需要壓在板坯表面帶動(dòng)板坯動(dòng)作，所以當(dāng)板坯脫離時(shí)會(huì)出現(xiàn)上軋輥瞬間落下與下輥發(fā)生撞擊，可能對(duì)工作輥帶來(lái)較大沖擊，導(dǎo)致軋輥在機(jī)出現(xiàn)軋制事故。對(duì)于存在“熱節(jié)”問(wèn)題的軋輥，有可能誘發(fā)問(wèn)題位置脆斷。因此，軋制線出現(xiàn)如甩尾、含鋼及粘鋼等異常軋制時(shí)，要立即更換軋輥，對(duì)下機(jī)后的事故軋輥要及時(shí)向磨輥間進(jìn)行反饋，對(duì)事故下機(jī)輥進(jìn)行拆箱檢測(cè)處理。

3.2   應(yīng)用效果

軋輥入廠檢測(cè)方面。從2019年8月份管控措施實(shí)施后，荒軋工作輥輥頸斷裂問(wèn)題沒(méi)有出現(xiàn)。參照制訂的新入廠軋輥輥頸超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，先后2支入廠新輥因不符合要求返廠（圖8）。

軋輥鑄造工藝調(diào)整方面。軋輥承制廠商對(duì)于高鉻鋼軋輥斷裂問(wèn)題，也制訂相應(yīng)的措施，對(duì)鑄造工藝進(jìn)行調(diào)整，將熱節(jié)區(qū)位置向輥身偏移。從軋輥入廠超聲穿透檢查方面基本上消除波形衰減區(qū)域，如圖9所示。

4.   結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析本鋼1880薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線荒軋機(jī)架使用高Cr鋼輥頸的脆性斷裂特征，認(rèn)為軋輥在鑄造時(shí)石墨球化差，在軋輥傳動(dòng)側(cè)輥頸組織聚集，導(dǎo)致軋輥的綜合力學(xué)性能下降，承載能力低，最終導(dǎo)致輥頸斷裂，屬于軋輥鑄造質(zhì)量缺陷。研究生產(chǎn)對(duì)策，有效控制了軋輥在機(jī)事故的發(fā)生，消除軋輥使用中存在的問(wèn)題，對(duì)“熱節(jié)”區(qū)軋輥建立探傷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，可供鋼鐵同行參考、借鑒。進(jìn)行鑄造工藝調(diào)整的軋輥的綜合使用情況還需要跟蹤和分析。

參考文獻(xiàn)

[1]唐天博,孟偉,周勇. 本鋼1880產(chǎn)線軋輥在機(jī)失效的管控研究. 金屬世界,2023(2):60

[2]賀強(qiáng). R2粗軋工作輥扁頭斷裂失效分析. 理化檢驗(yàn)物理分冊(cè),2003(7):368

文章來(lái)源——金屬世界