阳春新钢铁高线辊环炸辊原因分析与控制
摘 要：针对刚投产的阳春新钢铁轧钢厂高线碳化钨辊环炸辊现象，通过现场跟踪，对影响碳化钨辊环炸辊的原因进行详尽的分析，采取积极的相应控制措施，有效地改善了高速线材的碳化钨辊环炸辊事故，经济效益显著。
阳春新钢铁有限责任公司地处广东省阳春市，为适应市场需要，提高公司生产效益，公司下辖的轧钢厂高线（规模为φ5.5~φ16mm高速线材120万吨） 于2010年12月份正式投入生产。
该高线主要由粗轧机组、中轧机组、预精轧机组以及精轧机组等五大部件组成。粗轧机组按单线布置，其余机组按双线布置，共由41架轧机组成。粗轧机组共5架（φ550×5），为平平立平立布置。中轧机组共8 架（φ550×2+φ450×4+φ350×2），为全水平辊轧机。预精轧机组8 架（双线，每线4架）为二辊悬臂式（φ285×4×2），平/立交替布置。精轧机组20架（双线，每线10架），为二辊悬臂式（集体传动，φ228×5+φ170×5），45°顶交布置。
由于气候等诸多方面原因，轧钢厂双高线的辊环和锥套受潮、锈蚀，出现辊环炸辊等问题，为此公司成立了技术小组。通过现场跟踪，找出影响辊环炸辊的原因，并制定相应的控制措施，以便解决辊环炸辊问题，从而达到生产稳定运营的目的。
钢坯先从粗轧机组进去，然后到中轧机组，再到预精轧机组，最后到精轧机，其主要生产工艺情况如下：
1） 钢坯在粗轧机组中单根轧出后，轧件在1#飞剪中分别切去头部和尾部（事故时亦可将轧件碎断），而后与粗轧机组脱开，由一台分钢器导入双线轧制线中的A线（或B 线）位置，由辊道送入中轧机组进行双线轧制。粗、中轧机组内部采用微张力控制轧制；
2） 中轧机组轧出的轧件经导槽分线后，先在2#飞剪（双线） 中分别切去轧件头部和尾部（事故时亦可将轧件碎断），再进入预精轧机组轧制，在预精轧机组各架之间均设有气动立式活套，使轧件在此区域实现无扭、无张力轧制，从而保证进入精轧机组轧件尺寸精确；
3） 轧件出预精轧机组后，经预水冷冷却后，在3#飞剪处切头、切尾。轧件经侧活套进入精轧机组轧制。若轧件在精轧机组内发生事故，精轧机组入口处的卡断剪立即启动，将轧件切断，防止后续轧件继续进入精轧机，同时3#剪碎断功能启动，将轧件碎断；
4） 精轧机组为顶交45°型的无扭轧机，10机架集体传动、悬臂式碳化钨辊环，轧件在精轧机组之间实行单线无扭转的微张力轧制，将轧件轧成高尺寸精度、高表面质量的线材产品。根据不同的产品规格，轧件在精轧机组中轧制若干道次。在生产φ5.5～7mm的线材时，精轧机组保证终轧速度为95m/s。
出于优化成本的考虑，辊环采用的是硬质合金碳化钨。通过对辊环炸辊现场进行分析后，得出原因如下：
1）由于广东阳春多湿雨，现场环境比较潮湿，辊环和锥套暴露在空气中受湿气影响锈蚀，造成辊环炸辊；
2）轧制时轧槽表面任一点温度变化曲线见图1。从图1看出，轧槽表面温度反复升降，产生交变热应力和热疲劳裂纹，而且高温对轧槽表面有热腐蚀。为防止辊环破裂，延缓微裂纹的扩展，延长辊环寿命，提高辊环冷却的效果非常重要。辊环冷却的效果不良，辊环最高温度、辊环本体平均温度及温度差△T将进一步提高，引起轧槽热裂纹与热腐蚀扩展加快、降低轧增轧制量，甚至导致裂纹扩大，这是引起辊环炸辊的主要原因；
3）轧槽轧制到一定时间，微裂纹逐步扩大、延长和加深，最后造成辊环炸裂；
4）辊环的装配没到位，造成辊环锥套与辊轴抱死，锥套损坏，辊环炸辊；
5）辊环是一种脆性材料，重量又大，非常容易碰坏。
根据粘结相的含量、种类和化学成分，WC晶粒大小，材料的孔隙度，碳的含量，显微组织结构和晶粒形貌等原材料差别及制备工艺的不同，可以设计出不同牌号的辊环。不同牌号的硬质合金辊环，其硬度和强度有别，适用于不同机架，要正确选择。
辊环的硬度和耐磨性来源于碳化钨，而韧性和强度则依赖于粘结相金属。粘结相含量高，韧性和强度好，抗冲击和热裂纹能力好，适用于轧制力大和轧机精度要求较差的前面机架；碳化钨含量高，硬度和耐磨性好，韧性和强度相对较差，适用于轧制力小，轧机精度高的后面机架，可保证成品尺寸精度。
根据广东阳春的地理位置，选择YGR系列硬质合金辊环，该系列各牌号合金均加入Ni、Cr元素，可以显著地改变硬质合金在700～1000℃时暴露于空气中的抗氧化性，在酸性溶液中的抗腐蚀能力也相应提高，还可改善硬质合金的高温性能，使合金具有高的抗热裂纹和耐腐蚀能力。适于PH≤7.2的微酸性环境和在高的轧制速度下使用。
冷却水是辊环的生命，针对现场的实际情况，要求对冷却水做到以下几点监管：
1）水量及水压：槽宽小于0.5″水量控制在18m³/架·小时以上，槽宽0.5″～1.0″水量控制在20.5m³/架·小时以上，槽宽1.0″～1.5″水量控制在22.7m³ /架·小时以上，槽宽1.5″～2.0″水量控制在25m³ /架·小时以上。加强水阀的点检，保证冷却水管喷头处水压要求在3～7bar。
2）水中固体粒子的含量，冷却水中的固体粒子在轧制时如同磨料的作用，对辊环中粘结相（钻或镍钻） 有磨蚀作用，由于轧制速度高、轧制压力大，这种作用是严重的。它将使轧槽的微裂纹较快的扩大和延长。因此，每月要求流体对水质进行送检，保证冷却水的质量。
3）加强点检，作业车间停轧、检修，必须有专门的岗位人员对水管进行检查，并保证冷却水管对正轧槽。
一般来说，轧槽微裂纹达到0.2~0.4mm 时就应进行下线修磨，这种裂纹深度被认为是较安全的，这时的轧制量是较合适的，通常为下列范围：
轧辊锥套和上机组装要严格按设计工艺要求的精度进行，轧辊与机架辊轴及锥轴套之间要求合适的配合，不能过紧或松动。镶套辊的合金与钢套之间的间隙应适当，使钢套与合金之间有一定间隙填充粘结剂。
在轧辊锥套和上机组装时，辊、轴、套的装配面要用清洗剂擦洗干净，面无油、无锈及其它杂物，在装配时严禁用铁锤敲打和其他重器敲击，以防装配面损坏。
下线后必须对锥套进行检测，不能满足要求的锥套进行报废处理。轧辊在开箱后的检查、加工、入库、上机、下机、修磨等应单个放入坚固木盒或有坚固隔板的大木箱，每格放置一个，进行搬运转移。修磨加工时也应分开存放，不可挨个重迭或接触。
技术组从硬质合金辊环牌号，冷却水，轧制过钢量以及辊环过程质量等这四个方面着手，结合现场情况开展了一系列工作，制定了非常有效的控制措施，成功解决了辊环炸辊问题，提高了生产的稳定运营。该方法亦可为类似辊环炸辊问题提供一定的技术参考。
1） 选取硬质合金辊环牌号时，要结合地理位置，避免辊环锈蚀。
3） 控制轧制过钢量，使轧槽微裂纹深度在安全区域内。
2023/11/03 16:06:36
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