薄板坯連鑄連軋技術是20世紀90年代國際鋼鐵企業(yè)開發(fā)的一項重大新技術，自1989年7月美國紐克公司第一套連鑄連軋生產線投入生產以來，世界上已相繼建成多條生產線，設計年生產能力已達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線，也引起廣大學者和技術人員對軋機性能的廣泛研究[1−2]。我國的邯鄲、唐鋼等鋼鐵企業(yè)建設的生產線已相繼順利投產。

鞍鋼集團本鋼板材熱連軋廠1880線采用薄板坯連鑄連軋技術，年設計產量為280萬t。整條熱軋產線對薄規(guī)格產品生產具有較強的生產能力。硅鋼、集裝箱用鋼、花紋板產品成為該產線的主打產品。

1. 軋制線簡介

1.1 軋制線設備概況

1880線設備主要由1座LF鋼包精煉爐和1臺RH真空爐、2臺意大利達涅利公司（DANIELI）的薄板坯連鑄機、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、1套中間冷卻裝置、5架精軋機、1條層流冷卻線以及2臺地下卷取機組成。

本鋼1880 mm薄板坯連鑄連軋生產線的設備構成和工藝流程情況，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生變形的主要工具，軋輥質量直接影響產品表面質量和產量。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50±5 km。

2. 較為典型的1880線軋輥在機失效形式及分析

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

2.1 軋輥鑄造缺陷問題引起的軋輥在機失效

案例：XX年04月07日，1880線生產班組反饋，F(xiàn)4上支撐輥傳側軸承箱體冒煙，懷疑燒箱。此支軋輥為Cr5復合鑄鋼材質軋輥，已在機使用13 d，當次共軋制5.05 t，軋延量為1753 km。軋輥下機傳動側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）。

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

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合強度。另外，輥頭位置機加工“梅花”形狀，最薄位置僅50 mm且存在鑄造缺陷，在機使用過程中，在外力作用下，發(fā)生脆斷，傳動側軸承箱體因此無法軸向定位，最終導致發(fā)生磨損發(fā)熱問題。

2.2 產線在機事故問題引起的軋輥在機失效

1）軋輥在機剝落事故

案例：XX年03月14日，生產班組23時50分軋制鋼種SPHT1，規(guī)格為1.28 mm×1219 mm時，F(xiàn)4下工作輥操作側剝落，如圖3所示。此輥為高鎳鉻材質軋輥，當天19時41分換上，當次軋制633 t，軋延量為21 km。剝落位置從操作側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)，可以判定為導致軋輥最終發(fā)生掉肉事故的裂紋源。從裂紋形態(tài)方面分析軋輥在機甩尾事故導致輥面?zhèn)麚p。另外，此軋輥具有表面裂紋擴展的典型特征，擴展通道較為明顯，且表面裂紋區(qū)域逆向軋輥旋轉方向，深度逐漸延伸（深度由4 延伸至50 mm）產生擴展最終導致軋輥剝落。

2）軋輥在機輥斷事故

案例：XX年12月18日，生產班組07時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，F(xiàn)2上工作輥傳動側斷輥。此軋輥為高速鋼材質軋輥，于當天05時55分上機，當次軋制224 t，軋延9 km。對事故下機軋輥進行檢查發(fā)現(xiàn)，下機觀察輥面斷口形貌，如圖5所示，斷輥區(qū)域自軋輥傳動側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印痕，如圖6所示，分析軋輥在機使用過程中，此位置曾因甩尾或粘鋼造成的輥面局部溫度過熱。軋輥傳動側位置因異常影響造成軋輥外部損傷因而產生局部應力集中。在交變應力的作用下，產生裂紋，受軋制力、扭矩驅使，裂紋迅速沿工作層表面向芯部擴展，當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失效

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

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

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)據收集、分析和制定嚴格的標準制度基礎上實行的。從完善工藝管理制度入手，梳理軋輥生產工藝流程，把準脈落，查清要因，專項攻關，把握新輥、投入周轉輥及報廢輥3個主要使用環(huán)節(jié)，從而達到解決軋輥失效問題。如圖9所示，1880線軋輥管理流程：

3.2 參照設備管理模式，建立軋輥點檢制度

1）軋輥在機使用中做好動態(tài)點檢工作

一看——軋輥在機運行狀態(tài)；二聽——是否有噪音；三觸——是否有振動。

2）軋輥下機及上機前的靜態(tài)點檢工作

（1）軋輥檢測：定期對磨床的輥型、渦流檢測精度進行效驗，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、軟點值≤0.2（以各產線每臺磨床實際檢測出傷值情況為準），保證磨床單獨執(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。

（3）事故軋輥探傷：對發(fā)生軋制事故的軋輥，進行連續(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，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)關注F5下機花紋輥邊部輥面碎邊的狀況。

從軋輥下機情況分析，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上支撐輥下機狀態(tài)良好，此支撐輥倒角曲線已應用在F4-5機架支撐輥。

4. 1880線取得的實際效果

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

5. 結束語

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

（2）軋輥在1880線應用使用的問題，要結合自身產線實際軋制工況條件，摸索出適合自己特點的方式、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線的共性特征，值得鋼鐵同行參考、借鑒。

文章來源——金屬世界