李紅靳熙，2連志恒袁二偉

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.北京科技大學)

高速鋼軋輥在棒材切分孔型中的應(yīng)用實踐

李紅1靳熙1，2連志恒1袁二偉1

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.北京科技大學)

針對安鋼集團公司Φ260mm機組切分工藝生產(chǎn)現(xiàn)狀，根據(jù)高速鋼軋輥材質(zhì)特點，確定了具體的軋輥加工和軋槽冷卻要求方案，為高速鋼軋輥在棒材切分軋制中應(yīng)用提供了生產(chǎn)依據(jù)。

高速鋼軋輥 切分軋制 軋輥加工 軋槽冷卻

0 前言

安鋼Φ260mm機組是我國投產(chǎn)較早的一條半連續(xù)棒材生產(chǎn)線，引進意大利達涅利公司關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，品種規(guī)格為 Φ12～20mm圓鋼，Φ12～32mm螺紋鋼。原設(shè)計生產(chǎn)能力年產(chǎn)20萬t，經(jīng)過不斷強化管理和技術(shù)進步、革新挖潛，已經(jīng)具備96萬噸的年生產(chǎn)能力，比設(shè)計能力提高了三倍以上。近兩年來，隨著產(chǎn)量及各主要技術(shù)指標的不斷提高，切分規(guī)格精軋機組換輥換槽次數(shù)多、時間長的問題愈加突出，嚴重影響了作業(yè)率及產(chǎn)量等指標進一步提升。為此，陸續(xù)在Φ12mm、Φ14mm、Φ16mm規(guī)格熱軋帶肋鋼筋應(yīng)用了高速鋼軋輥。

1 切分軋制工藝概況

切分軋制工藝與單線生產(chǎn)工藝有較大的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1)預(yù)切分道次楔尖處壓下率特別大，且尺寸小。預(yù)切分處楔尖圓弧一般設(shè)計為r1.4mm～r2.0mm(如圖1所示)。因此從設(shè)計角度出發(fā)，要求軋槽既要有較高的耐磨性，又要具有一定的韌性，否則極易發(fā)生楔尖過度磨損或楔尖崩掉，從而引發(fā)工藝故障。

2)切分軋制的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)取決于料型尺寸、速度調(diào)整、活套反應(yīng)的靈敏度，其中料型的穩(wěn)定性最為關(guān)鍵，因此切分工藝對軋輥的技術(shù)要求嚴于單線生產(chǎn)工藝。

圖1 預(yù)切分孔型示意圖

2 存在問題及分析

隨著機組產(chǎn)量、技術(shù)指標和質(zhì)量標準的不斷拔高，對軋輥的單槽軋制量也提出了更高的要求，現(xiàn)用鑄鐵軋輥越來越不能適應(yīng)目前生產(chǎn)的高效要求，尤其是在預(yù)切分道次，軋槽壽命低對軋機有效作業(yè)率的提高及產(chǎn)品的實物質(zhì)量已起到了明顯的制約作用，其主要表現(xiàn)在:

1)換輥換孔頻繁，對作業(yè)率產(chǎn)生較大的影響。例如，預(yù)切分軋制量在400 t左右，每次更換軋槽需10min。全天因單純換槽時間影響作業(yè)率3%左右。

2)鋼材實物質(zhì)量不穩(wěn)定，軋槽使用后期調(diào)整困難。由于軋槽硬度低，預(yù)切分孔楔尖處磨損非常迅速，導致料型不穩(wěn)定，分配不均，反映在成品鋼材上各線間、單支通長方向尺寸變化大，軋槽使用越到后期對成品的影響越嚴重，因此容易出現(xiàn)不合格品，且難以實現(xiàn)穩(wěn)定的負偏差軋制。

3)軋輥使用完后重車量大，輥耗高。由于各道次孔型磨損特點不同，為保證將修復(fù)后質(zhì)量，每次需重車6mm～10mm不等，輥耗相對較高。

4)勞動強度高，環(huán)境差。為保證成品實物質(zhì)量，每隔10min就要對精軋機組調(diào)整一次。軋機周圍高溫高濕，對職工身體健康也造成了較大的傷害。

隨著新材質(zhì)軋輥技術(shù)的快速發(fā)展，高速鋼軋輥生產(chǎn)應(yīng)用日益成熟，國內(nèi)多家大中型鋼鐵企業(yè)已成功推廣應(yīng)用，根據(jù)安鋼Φ260mm機組生產(chǎn)實際，決定在切分孔型中試用高速鋼軋輥。

3 高速鋼軋輥特點

高速鋼軋輥即高碳高速鋼復(fù)合軋輥，即軋輥的工作層材料采用高碳高速鋼，軋輥的芯部材料采用球墨鑄鐵、石墨鋼或鍛鋼等，兩種不同的材料通過離心鑄造或者是采用CPC工藝復(fù)合而成。高速鋼軋輥含碳量較高，而且含有較高的釩、鉻、鎢、鉬、鈮等合金元素，組織中碳化物類型以MC型和M2C型為主，碳化物硬度高、耐磨性好，輥身表面硬度為HSD80～HSD90，比常法鑄造的CrMo無限冷硬鑄鐵軋輥平均高HSD20［1］。淬透性好的從輥身表面到工作層內(nèi)部的硬度幾乎不降，從而確保軋輥從外到內(nèi)具有同等良好的耐磨性。但材料導熱系數(shù)小，脆性大，抗沖擊能力差，因此不能激冷激熱，更不能用其它物體進行撞擊，否則極易出現(xiàn)軋槽掉肉甚至發(fā)生斷輥事故。

4 具體應(yīng)用

4.1 高速鋼軋輥的加工

1)機床和刀具選擇。機床和刀具是決定高速鋼軋輥能否正常加工使用的先決條件。對加工質(zhì)量和加工效率尤為重要。加工高速鋼軋輥的機床不但有足夠的系統(tǒng)剛性，而且還要有足夠的裝夾剛性，以及高柔性。CK8450車床加工范圍0～500mm，300mm四工位可轉(zhuǎn)位刀臺，四爪雙頂定位裝夾，穩(wěn)定性好，裝夾剛性足，無極變速，調(diào)速范圍廣，應(yīng)用靈活，完全能夠滿足加工需要。

由于鑄造高速鋼軋輥自身的材質(zhì)特點，要求加工刀具必須具有:很高的硬度和耐磨性，很高的熱穩(wěn)定性和高溫硬度，較高的化學穩(wěn)定性，良好的導熱性，較低的摩擦系數(shù)。材質(zhì)硬度高，刀具耐磨性不好，加工中需要經(jīng)常調(diào)換刀面，致使粗加工出的孔型深淺不一，給精加工帶來較大的困難。刀具磨損過快，易發(fā)生崩刃或斷刀柄故障，導致軋槽報廢。通過對多種材質(zhì)的刀具進行綜合對比后，決定采用PCBN(立方氮化硼)刀具。經(jīng)試驗，加工效率提高兩至三倍。

2)加工工藝應(yīng)分為粗車，半精車和精車過程。粗車孔型:切削速度10mm/min左右，切削深度0.5mm，進給量0.2～0.3mm;在加工中可以根據(jù)實際情況利用機床倍率開關(guān)對切削用量進行適當調(diào)整，注意加工中切削速度不要超過15mm/min，以減少刀具的磨損，保證加工效率和加工經(jīng)濟性。半精車孔型:留0.1mm精加工余量，切削速度15～20mm/min左右，切削深度0.2mm，進給量0.4 ～0.7mm;加工程序帶圓弧補償，可以調(diào)整刀具圓弧半徑，減小加工中Z軸的讓刀現(xiàn)象。精車孔型:切削速度20～25mm/min左右，切削深度0.1mm，進給量0.2 ～0.3mm。

4.2 高速鋼軋輥的在線冷卻

軋槽冷卻水的水壓、水量和冷卻位置是影響軋制量的關(guān)鍵因素之一，對于高合金材質(zhì)軋輥而言尤其如此。在軋制過程中，對軋輥冷卻有三個目的，一是防止軋輥過熱最終導致剝落;二是防止輥面溫度過高，致使輥面組織發(fā)生變化，影響軋輥耐磨性和軋材表面質(zhì)量;三是延長熱疲勞裂紋形成的時間和阻止熱疲勞裂紋的擴展。為了達到高速鋼軋輥的使用效果，對軋槽冷卻要求如下:

1)冷卻水水壓為8 kg～10 kg，不得低于6 kg;冷卻水須經(jīng)過濾，不得有粗顆粒雜質(zhì)，以免堵塞冷卻水管和噴嘴。

2)冷卻水噴嘴位置盡量靠近軋槽出口，軋槽入口可以不安裝，噴嘴噴射角度為20°～30°，保證把冷卻水迅速噴到軋槽中剛剛脫離軋件的部位上，進口導衛(wèi)冷卻水管不得沖刷軋槽根部。

3)冷卻水管弧長約為軋輥外徑的三分之一(如圖2所示);沒有弧形管也可用直管替代。

圖2 軋輥弧形冷卻水管示意圖

4)每條弧形管匹配一條進水管，不要一根入水管對應(yīng)多條弧形管;冷卻水管管徑須大于1寸。

5 應(yīng)用效果

5.1 單槽軋制量顯著提高

高速鋼軋輥與鑄鐵軋輥在各規(guī)格熱軋帶肋鋼筋K4預(yù)切孔使用結(jié)果對比見表1。

5.2 提升了經(jīng)濟技術(shù)指標

高速鋼上線后，與2008年相比有效作業(yè)率平均提高3.8%，成材率平均提高0.31%，負差平均提高0.27%，切分工藝事故次數(shù)和事故影響時間在高位水平上平均再降20%，年可創(chuàng)效200多萬元。

表1 高速鋼軋輥與鑄鐵軋輥平均單槽軋制量對比

6 結(jié)語

兩年來生產(chǎn)實踐表明，高速鋼軋輥應(yīng)用在棒材切分軋制生產(chǎn)中具有較好的性價比，可以大幅度縮短換輥孔時間，有效提高日歷作業(yè)率，同時它的較高的耐磨性，有利于生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，并且使產(chǎn)品質(zhì)量得到了較好的保證。所以高速鋼軋輥在線棒材軋機上具有廣闊的市場空間和應(yīng)用前景。

［1］符寒光，刑建東.高速鋼軋輥制造技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007:37－41.

APPLICATION OF HIGH－SPEED STEEL ROLLER IN BAR SPLITING ROLLING

Li Hong1Jin Xi1，2Lian Zhiheng1Yuan Erwei1
(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd;2.University of Science and Technology Beijing)

According to the split situation of Φ260mm mill and material characteristic of high－speed steel roller in Anyang Steel，the concrete scheme of roller machining and roll groove cooling was determined whichprovided production basis for the application of high－speed steel roller in bar spliting rolling.

high－speed steel roller split rolling roller machining roll groove cooling

2012—5—10