韓迎雪

（山東鋼鐵萊蕪分公司板帶廠， 山東 萊蕪 271104）

1 工藝設備條件分析

立輥（FE1）安裝在山東鋼鐵萊蕪分公司（以下簡稱萊鋼）620帶鋼生產(chǎn)線上，傳動方式為臥式電機下傳動。位于精軋區(qū)F1四輥軋機機列前，主要用來調寬、齊邊并輔助四輥精軋平輥咬入，并與整個精軋區(qū)軋機聯(lián)成一體實現(xiàn)連續(xù)軋制。對粗軋區(qū)的中間坯進行側邊軋制，來控制中間坯寬度尺寸和形狀。

窄帶鋼車間FE1立輥，接觸的中間坯溫度范圍為950～1 000℃，側壓量范圍：8～12 mm。工作條件及環(huán)境惡劣，有一定的壓下量，輥身磨損較重，因而材質選用時不僅要考慮其抗熱裂性問題，還要考慮其輥頸強度和耐磨性。原始設計采用的材質為70Mn材質的合金鑄鋼軋輥，其化學成分為：w（C）=0.7%～0.8%；w（Si）=0.3%～0.5%；w（Mn）=0.9%～1.1%；w（Cr）=0.75%～1.00%；w（Ni）=0.2%～0.3%；w（Mo）=0.20%～0.45%；w（P）≤0.035%；w（S）≤0.03%，輥身硬度在40～45 HSD。

立輥工作輥徑范圍450～550 mm，堆焊次數(shù)2次，焊層厚度控制在20～30 mm之間；焊后硬度（HSD）控制在50～55。焊層無氣孔、砂眼、夾雜、裂紋等影響使用的缺陷；正常使用條件下，堆焊立輥不得產(chǎn)生斷裂和剝落。

2 現(xiàn)狀及存在問題分析

近幾年，為了適應市場要求，窄帶鋼車間不斷進行設備改造與工藝優(yōu)化，原料規(guī)格材質范圍擴大，粗軋機組軋機增加，導致中間坯的規(guī)格、溫度及應力變化范圍也相應擴大。精軋機組冷卻水系統(tǒng)改進后，立輥后續(xù)的精軋F1軋機冷卻水量增大，對立輥的影響加劇。FE1立輥磨損加重，輥身熱裂紋出現(xiàn)頻繁，耐磨性差，換輥周期短，換輥量比原設計減少了10 000 t，單次車削量增加了6 mm/支，每個月軋輥消耗量約為原來的3倍。堆焊后由于交變應力增大，原有的堆焊技術無法適應現(xiàn)在的軋制條件，導致焊層出現(xiàn)掉肉、剝落，使用壽命大幅縮短，立輥整體消耗成本增大。因此，原設計使用的70Mn合金鑄鋼材質已經(jīng)無法適應現(xiàn)在的軋制條件。

2.1 帶狀裂紋

軋輥帶狀裂紋體現(xiàn)在與鋼帶寬度基本相對應的立輥與熱軋鋼帶接觸面上。這種裂紋通常是不規(guī)則形狀，類似網(wǎng)狀裂紋，比網(wǎng)狀熱裂紋網(wǎng)眼略大，見圖1。

圖1 帶狀裂紋

這主要是軋輥在使用中的熱應力反復作用，超過軋輥材料的屈服強度，加上軋輥表面又在冷卻水作用下迅速激冷，熱軋帶材與立輥接觸區(qū)域上軋輥表面就會產(chǎn)生裂紋，該裂紋深度一般為3～5 mm。

2.2 梯形裂紋

在輥身的一個環(huán)狀帶內(nèi)，出現(xiàn)多條縱向的裂紋，其裂紋特點是沿輥面母線方向平行發(fā)展擴散，見下頁圖2。

此類型裂紋起源于軋輥冷卻水不足、冷卻噴嘴被堵等。由于強大的熱量滲透到輥身，熱應力作用超過軋輥材料的屈服強度造成裂紋。

圖2 梯形裂紋

2.3 局部裂紋

此類裂紋起源于機械應力和熱應力相結合共同作用于軋輥表面局部部位，當機械應力和熱應力超過輥身材料的屈服強度時形成，隨后的冷卻加劇了裂紋發(fā)展。諸如沖擊碰痕、帶鋼黏結、帶鋼邊或尾部起皺（重疊折皺、堆鋼）等軋機事故都可能引起這種損壞。

在輥身局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)裂紋，有時還伴有局部壓痕甚至局部剝落現(xiàn)象發(fā)生，見圖3。

圖3 局部塌陷

3 立輥材質優(yōu)化分析

因為板材側邊對于連軋小立輥做連續(xù)切割摩擦，對軋輥形成鋸切磨損，因此對于耐磨性的要求需要放在首位；其次，小立輥工作環(huán)境惡劣，安裝空間狹窄，冷卻條件改進難度大，冷卻非常不均勻，因此對于軋輥抗熱裂和抗事故能力要求較高。針對目前常用的半鋼、高鉻鋼、高鉻鐵、高速鋼和合金鑄鐵軋輥，分別進行了實驗軋制，其化學成分及性能見表1和表2。

表1 不同材質立輥的化學成分

表2 軋輥性能

經(jīng)過對比，萊鋼決定采用具有價格優(yōu)勢的合金鑄鐵材質，其化學成分為：w（C）=3.0%～3.6%；w（Si）=1.0%～2.4%；w（Mn）=0.5%～1.0%；w（Cr）=0.2%～1.0%；w（Ni）=1.0%～3.5%；w（Mo）=0.2%～0.8%；w（P）≤0.06%；w（S）≤0.02%，輥身硬度在 50～60 HSD。離心澆鑄方法生產(chǎn)，多次大劑量孕育，基體組織以回火索氏體為主，碳化物含量較少[1]。特點是強度和韌性高，抗熱裂和抗事故能力強。

4 立輥材質優(yōu)化應用效果

立輥改用合金鑄鐵材質后，輥面耐磨性和抗事故性大大提高，單次車削量僅為原材質立輥的三分之一，使用時間卻是原來的一倍多，提高了軋機作業(yè)率，降低了非計劃換輥的頻率。同時也減少了立輥的成本投入，原來鑄鋼材質的立輥每支比現(xiàn)在的鑄鐵軋輥要高近4 000元，還要加上每年10支左右的堆焊成本。雖然現(xiàn)在的鑄鐵軋輥每年的總消耗支數(shù)略高于原材質立輥，但是整體成本卻是減少的，再加上輥面缺陷的減少，進一步提高了產(chǎn)品寬度控制精度，為車間創(chuàng)造了有效的經(jīng)濟效益和市場效益。

5 結論

1）對造成窄帶鋼連軋小立輥磨損嚴重，故障多的缺陷進行分析，找出了原有軋輥材質存在的問題。

2）針對原有的軋輥材質存在的問題提出了具體的解決方案。

3）通過現(xiàn)場的實際應用，驗證了新的軋輥材質的合理性，降低了軋輥消耗，更好地滿足了生產(chǎn)的需要。