精轧机碳化钨辊环碎辊原因浅析及相关改进

张永飞

摘 要：分析我厂造成高速线材精轧机组内碳化钨辊环碎辊的原因，结合具体实际情况，提出改进措施。

关键词：高速线材;精轧机;辊环;碎辊

1 绪论

河钢集团宣钢公司二钢轧厂二高线采用全自动连续无扭高速轧制工艺，设计规模为45万吨/年，设计产品规格为Φ5.5-16

mm热轧盘条，钢种主要为普碳钢、优质碳素钢、低合金钢等。产线精轧机组采用国产摩根五代机型，10架轧机全部采用碳化钨硬质合金辊环。在实际生产过程中，由于多种原因，曾多次出现辊环碎辊现象，严重影响企业的经济效益。

2 辊环碎辊原因分析

2.1 精轧机组内堆钢

堆钢时轧件的热量传递到临近架次的辊环上，造成辊环温度升高，热应力集中，但是在事故处理过程中，辊环表面温度快速下降，便易出现辊环碎辊现象。机组内堆钢的主要原因有以下几种：

（1）配辊不当。摩根高速线材精轧机组采用集体传动，各机架传动速比不同，因此要求精轧机在配辊时除了满足各机架间的齿轮传动比外，还要求同架次辊环外径误差控制在±0.05mm内。否则，轧件在两机架间产生抖动，最终造成机架间堆钢。

（2）轧线对中不良。在精轧机组内各架间的导卫以及机组出口至吐丝机这一段有气封、水箱、恢复段、夹送辊等各类导槽，轧件在高速运行过程中受阻就会导致堆钢现象的产生。

（3）精轧机组导卫故障。精轧机组内导卫轴承油气润滑不足或是冷却不足，导致轴承损坏，导辊转动不灵活或是卡死、炸裂，形成堆钢现象。

（4）原料缺陷。原料坯存在缺陷，在精轧机组轧制过程中，由于轧件断面局部缺陷无法承受正常的压力变形而产生断裂，进而形成堆钢现象。

2.2 辊缝设定不合理

各架次轧机辊缝应严格按照轧制程序表设计的辊缝范围进行调节，如果某架次辊缝调节小于标准甚至接近0mm时，辊环间或是辊环与该架轧机进、出口导卫间产生摩擦，导致辊环应力以及表面温度急剧上升，形成碎辊事故。

2.3 辊环承受冲击力异常

（1）精轧机来料尺寸过大。根据不同产品规格，精轧机来料尺寸必须严格控制在标准范围之内，若料型尺寸偏大，精轧机第一架轧机辊环承受的冲击力过大，变形量、轧制力升高，造成精轧机组发生碎辊现象。

（2）导位安装不对中。各架轧机导卫安装要求轧件能顺利通过导卫且不能对辊环造成冲击。否则，在每次过钢时轧件会对辊环造成异常冲击力，最终出现碎辊事故的发生。

2.4 辊环冷却效果不好

在实际生产过程中，碳化钨辊环的使用周期与表面冷却效果有着非常密切的联系。当辊环表面冷却不足时，表面温度异常升高，磨损量和裂纹率将加剧，大大降低辊环的使用寿命，严重时便会出现碎辊事故。冷却效果不好的主要原因有以下几种：

（1）冷却水压异常。辊环冷却水压一般要求控制在0.4-06MPa之间，若水压太高，冷却水易于飞溅，不能及时带走辊环表面热量，影响冷却效果。若水压太低，冷却水无法冲破在辊环表面形成的蒸气层，影响冷却或是水流量相对不足，无法及时带走辊环表面热量，影响冷却。

（2）冷却水喷嘴或管路出现异常。在实际生产过程中，常常会由于冷却水喷嘴或管路出现异常，导致辊环冷却失效、表面温度异常升高，最终形成碎辊事故。其中主要原因有以下几种：①冷却水管路有破损，存在跑冒现象。冷却水在到达辊环之前被大量分流，致使辊环表面无法达到预期冷却效果，最终形成事故。②冷却喷嘴堵塞。由于冷却水水质较差，部分杂质在冷却喷嘴处堆积，导致冷却水无法正常喷到辊环表面，影响冷却效果。③冷却喷嘴偏移。由于安装技术水平低或是在事故处理过程中，将冷却喷嘴的位置偏移，冷却水无法对辊环的高温区域进行冷却，以致辊环温度升高，最终形成事故。

2.5 辊环安装及拆卸温度不符合要求

安装过程中，安装轴与锥套、辊环的温差应当控制在15度左右。否则，安装轴与锥套、辊环的温差过大，热膨胀量存在较大差异，一是导致辊环与锥套之间过盈力异常，锥套易自动脱落;二是辊环温度较低，在打压过程中，辊环内部应力集中，在生产过程中伴随温度升高，导致应力加剧形成碎辊事故。此类问题在冬季生产过程中尤为突出，所以必须采取保温等措施进行有效控制。

2.6 辊环安装的工作压力不标准

辊环安装时，其工作压力低于标准要求，造成辊环与锥套之间过盈力不够，锥套出现脱落，最终导致碎辊事故发生。相反，装辊压力设定大于标准，会使辊环、锥套以及安装轴之间过盈力异常偏大，造成碎辊或是拆辊时无法拆除被迫碎辊。

2.7 辊环、锥套或安装轴表面有杂物

在辊环安装过程中，未将辊环、锥套或安装轴表面存在的氧化铁皮、浮锈等杂质进行彻底清洁，导致三者之间的磨擦力降低，辊环出现打滑或脱落现象，最终造成碎辊事故。

2.8 锥套、安装轴表面磨损严重

锥套、安装轴经长期使用，表面会出现一定磨损，但是当锥套与安装轴的接触面小于80%时，锥套与安装轴间将无法达到预期的过盈力，便易于出现退出、打滑等现象，最终形成碎辊事故。

3 相關改进措施

（1）在日常生产过程中，按照各项标准要求，加强在线工艺监督，减少精轧机组内的事故发生率。

（2）定时对料型尺寸的控制情况进行检查，确保各架轧机头、中、尾料型尺寸控制在标准范围之内。

（3）利用每次停机，检查各架次轧辊冷却水系统，确保辊环表面冷却效果达到标准要求。

（4）安装前对辊环与安装轴的温度进行监测，确保温差控制在合理范围之内，特别在冬季生产过程中，对上线前的辊环进行保温处理。

（5）制定合理的精轧辊环安装工作压力，并对换辊小车定期维护和保养，确保每次辊环的安装压力控制在标准范围之内。

（6）辊环安装过程中，必须将辊环内表面、锥套内外表面以及安装轴表面进行彻底清理，确保表面清洁干净。

（7）定期对锥套、安装轴进行检验，确保接触面达到80%以上。

4 结论

通过对辊环碎辊原因的分析及采取相应的控制措施，在实际生产过程中收到了很好的效果，有效降低了碎辊事故的发生率，减少非计划停机时间，提高了生产作业率。

参考文献：

[1]任玉辉，白喜峰，孙文东.硬质合金辊环在高速线材轧制中的使用方式研究[A].2005.

[2]孙道恒，崔广椿.高速线材轧机辊环装配应力的分析[J].机械强度，1991（04）.