锻钢冷轧辊的管理和维护

锻钢冷轧辊使用和维护,宝钢集团常州轧辊制造公司,适当的轧辊使用和维护措施可以进一步提高轧辊的性能,前言,轧辊是使金属产生塑性变形的工具.轧辊不仅仅是轧钢生产中消耗最大的工具类备件，更重要的是轧辊质量的优劣：1）直接影响轧机作业率和产能。2）直接影响工人的劳动强度。3）直接影响轧材的质量。4）直接影响轧材成本。总之，直接影响冷轧厂的经济效益。所以，当前冷轧厂都非常重视冷轧辊的采购、使用维护技术的研究应用和管理工作。,前言,随着轧机新技术的应用、辊坯冶炼质量提高，以及其它制造、检测技术的应用，冷轧辊的实际使用寿命得到明显的提高：断辊已基本消除；辊身表面疲劳剥落明显减少。随着带钢质量的不断提高和带钢新品种的不断发展，又出现新的质量问题：如辊印、色差等，对冷轧辊质量提出更高的、新的要求。,1.常见失效形式和原因,2.主要失效形式辊身剥落的特点,剥落是轧辊在使用中最常见的失效形式，约占轧辊非正常失效的95%。主要是使用维护不当所致。剥落造成的轧辊潜在寿命的损失远低于轧机停产造成的经济损失。随着现代连轧机组的发展，这一问题显得更为特出。各轧钢厂都非常重视轧辊使用维护技术的研究。,2.主要失效形式辊身剥落的特点,2.1辊身剥落的三个阶段显微裂纹的萌生;微裂纹的扩展;迅速撕裂.也就是说，剥落不是瞬间发生的，它要经过一个疲劳过程，如果在裂纹的萌发阶段，或扩展前期立即采取有效措施，就可以防止或减少大块剥落的发生。,2.主要失效形式辊身剥落的特点,2.2辊身剥落的三种形式按起始裂纹源的位置将剥落分为：起源于辊身表面的剥落；起源于辊身次表层的剥落；起源于辊身内部的剥落。,2.主要失效形式辊身剥落的特点,2.3产生剥落的二个原因从宏观上分析，可简单的将辊身剥落分为：设计、制造缺陷造成的剥落；使用、维护不当造成的剥落。,3预防辊身剥落的对策和措施31对策,设计制造：随时根据带钢结构的变化设计或修改轧辊技术条件，轧辊设计应适应带钢的发展变化；冶炼质量（纯净度，含气量），锻造和锻后热处理质量，辊身淬火质量，磨削质量。合理的材料、硬度选用，细密的微观组织，精心的热处理，科学的磨削控制，严格的表面检测。,3预防辊身剥落的对策和措施31对策,使用维护：使用技术：轧钢操作规程，轧钢工艺，轧制周期，轧制油参数(成分、喷射方向、压力流量和温度)。如何减少打滑、断带、粘钢等轧制事故维护技术：修磨工艺和修磨量，轧辊在线无损检测技术，换辊、配辊最佳管理技术。管理制度：轧辊综合评价体系，全生命周期跟踪记录规程，事故辊处理制度，辊面探伤制度,定期技术交流制度。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,轧辊的维护使用技术冷轧厂最有发言权，在此仅指出相关要素：1.优化轧制计划；2.优化轧制工艺；3.统计优化轧制周期及修磨量；4.规范轧机出现轧制事故时的操作程序；5.轧辊材料适应性的选择；6.产生异常时的对策，增取最好的结果；7.优化轧制规程、操作程序等；,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,8.操作工的技能培训；9.制订符合上机条件的轧辊标准（新品、循环品)；10.轧辊传动系统正常化和稳定性研究；11.轧辊冷却条件的研究，合理调节乳化液系统参数，保证轧辊有良好冷却和润滑（开正常关）；,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,12.轧辊润滑条件的变化（乳化液的喷方向、压力和流量，检查喷嘴是否有堵塞）；13.服务于使用的检测技术的开发应用；14.综合考虑辊型、中间辊轴向移动量和正负弯辊的科学搭配，达到既提高带钢板形质量，又保护延长轧辊伤用寿命。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,轧辊的维护管理a）轧辊周转量、储备首先要有一定的轧辊备件储备，一般来讲工作辊不能低于20支。轧机调试及试生产期间，轧制事故频繁，辊耗较高，储备足够的轧辊备件。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,b）各机架配辊同组辊身直径差不大于1.5mm；同组轧辊的平均硬度差不大于3HSD；对冷连轧机组来讲，第一机架至成品机架每对轧辊的配置，按同组轧辊辊身的平均硬度值逐渐提高的原则配置。将辊身直径较大的或辊身硬度较高的工作辊配置在上辊。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,c）修磨量的确定轧辊经过一个周期的轧制，辊身辊型、粗糙度、残余应力、硬度等都发生了变化，甚至出现微裂纹这与轧制周期和工艺以及冷却状况等因素有关，修磨就是去掉这些变质层。磨削后，相同部位表面硬度基本恢复到原始硬度值即为正常。因此用硬度计对上机前和下机修磨后的硬度组织检测、统计、分析后可得出一个最佳磨削量(根据经验,硬度不高于原始值的1%即为正常）。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,c）修磨量的确定由于采用中间辊轴向移动以及弯辊的作用，导致工作辊辊面损伤较四辊轧机严重，常规修磨量无法磨净轧辊每次“服役”后的疲劳层，开工初期工作辊的修磨量控制在0.350.5mm.,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,d）轧制周期的确定轧制时间(班次)、轧制吨位、轧制长度。轧机的型式、轧制速度、轧制力、冷却条件，轧辊设计，轧制的材质、厚度、宽度等都影响轧制周期。轧制周期过长，辊面疲劳过度，容易产生疲劳裂纹而发生严重事故；但轧制周期过短，轧机作业率低、轧辊消耗高。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,d）轧制周期的确定通常首先根据轧机的型式及设计参数来确定一次轧制量；其次借鉴类似轧机厂家经验并结合自身的实际情况摸索出一次轧制量；六辊轧机工作辊的损坏形式明显区别于普通四辊轧机工作辊，局部磨损严重，尤其是投产初期轧机稳定性差，换辊周期不能太长。通过辊面硬度变化的检测来确定最佳轧制量。根据经验，辊面硬度上升3后就会发生危险，因此，确定轧制量就以此为限。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,d）轧制周期的确定某厂五机架六辊连轧机的轧制周期第13机架工作辊一次轧制量：2000t第45机架工作辊一次轧制量：1500t第15机架中间辊一次轧制量：8000t第12机架支承辊一次轧制量：35000t第35机架支承辊一次轧制量：30000t,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,某厂可逆式六辊HC轧机换辊规范(正常),3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,e）磨削工艺选择磨削用量原则的是：在保证轧辊表面质量的前提下，尽量提高生产率。推荐棕刚玉砂轮；粒度46-60（超精磨用80-120#）；硬度中软或软（J、K）；尽量采用树脂结合剂砂轮。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,1.1粗磨,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,f）倒角修正轧辊使用一段时间后，辊身直径逐渐减小，原来辊身上的倒角也随之变小，如不及时对辊身的倒角进行修正，极易产生辊身环状剥落。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,g）支承辊的修磨在更换工作辊过程中，要注意检测支承辊的表面硬度，其实测值超出支承辊的设计值5个肖氏单位时，应考虑对支承辊的修磨，磨削量视辊身表面硬化程度来确定。某厂五机架六辊连轧机的轧辊的修磨量中间辊轧制8000t的修磨量为0.41.0mm支承辊轧制3000t-3500t的修磨量为0.6-1.5mm,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施检测,h）轧辊的检测大多数工作辊的剥落都不是瞬间产生的，而是有一定的发生、发展阶段，所以辊身表面裂纹的的检测在冷轧辊的维护中显得至关重要。优化轧辊的磨削检测工艺，保证缺陷轧辊不上机使用，这是控制轧辊非正常消耗的关键。对事故轧辊，将检测和修磨结合进行，直到缺陷磨净为止。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施检测,表面超声波：探测轧辊表面缺陷，灵敏度高手工操作检测速度慢，人为因素的影响大；磁粉：轧辊表面和亚表面缺陷，灵敏度高，手工操作检测速度慢，人为因素的影响较大；不适合大面积的检查，一次性投资较小；涡流：探测轧辊表面与亚表面缺陷，可实现自动化检测，检测速度很快，效率高但一次性投资较大。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2涡流探伤法原理,当线圈接通交流电时产生交变的磁力线，当磁力线与金属接触时金属表面产生电流，此电流叫涡流。当金属有缺陷或组织不均匀时，涡流会有强弱或长短变化。利用涡流的变化反映而进行的检查方法通常叫涡流探伤法。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2涡流探伤法原理,涡流探伤是局部标定诸如软区（软点）、宽裂纹和磁性的检验方法。轧辊表面相邻点间的电导率的变化，显示在“软点”信道上，表示轧辊表面相邻点间的硬度和组织的变化。磁性也电传导性的不断变化，局部软化或硬度、表面粗糙度、材料夹杂等也在“软点”信道上显示。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2涡流探伤法原理,轧辊表面相邻点间信道长度的变化，显示在“裂纹”信道上，显示出辊身表面的裂纹。涡流探伤是测不到小于0.15mm宽细小裂纹。要精确检测所有的表面裂纹，应当采用表面波探伤。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2涡流探伤法原理,新辊、正常换辊涡流检测软点不作判断依据；事故辊应跟踪24个换辊周期，软点集中区域虽然软点值达标，但可能存在裂纹，应用不同的方法复检确认；涡流探伤是以电压的变化来判断的，标准电压的设定有制造厂完成，但使用过程设定的标准电压会偏离，应定期校正标准电压（每月1次）。旧辊软点喷丸后辊面出现白点，新辊软点喷丸后辊面出现花纹。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施其它,J）其它轧辊的预热：要注意环境温差变化，特别是在冬季，需要预热，空转一段时间后，才可轧制。搬运、堆放：轧辊在搬运、堆放时，必须注意避免磕碰划伤。,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,323工作辊、中间辊的维护程序,3预防辊身剥落的对策和措施3.2措施,3.2.3支承辊的维护程序,4.粘钢轧辊的检测分析,粘钢是严重的轧制事故。粘钢后在距辊面510mm内因为温度迅速升高而软化退火，硬度下降。然后在轧制油作用下，辊面约1mm内重新淬火，硬度急剧升高至900HV以上，同时快速的温度变化也会产生拉应力而造成开裂,4.粘钢轧辊的检测分析,4.1组织检测采用4HNO3酒精腐蚀，最初受腐蚀部位呈现白亮色和黑色2种颜色，这是由于在粘钢瞬时已达奥氏体化温度的区域，冷却后重新获得马氏体组织，因不易受蚀而呈白亮色，称之为二次淬火区；而其它受热区域，由于温度略低，被再次回火形成易蚀的回火马氏体或珠光体类型组织，称之为高温回火区。此后，随着剥层深度的增加，白亮区逐渐缩小至消失。磨去0.1mm以后腐蚀区的颜色与未粘钢区难以区别，这说明二次淬火区一般仅发生在粘钢表层一定深度内。这一深度与粘钢过热程度直接相关，而采用4NHO3酒精腐蚀的鉴别方法也仅局限在此范围内。,4.粘钢轧辊的检测分析,4.2裂纹深度粘钢在轧辊表层产生热冲击裂纹，裂纹深度与粘钢程度有关，有1.7mm、2.3mm、0.9mm等。这充分说明对于事故下机轧辊仅按常规进行直径0.20.3mm左右的修磨是远远不够的。同时，值得注意的是裂纹均没有暴露于轧辊表面，而是出现在近表面处。,4.粘钢轧辊的检测分析,4.3硬度检测粘钢还导致轧辊在一定深度内硬度不均，特别是在裂纹区域硬度明显偏低，严重的偏低15HSD左右。即使裂纹已经磨净，仍不能恢复表面硬度，与正常区相比偏低5HSD左右。4.4应力检测损伤区压应力局部减小，有的是拉应力。辊身表面拉应力将增加该区域发生裂纹的可能性,4.粘钢轧辊的检测分析,从以上的检测结果可知：一方面，未被去除的裂纹是导致轧辊早期剥落的重要原因，造成有效淬硬层的损失；另一方面，裂纹清除后的工作面硬度不均匀（软点或软区）将影响再次上机的轧制质量；其三，拉应力区域的疲劳强度明显降低。因此，科学地认识事故辊磨削质量的重要性，建立科学的换辊、修磨、检测制度，无疑将会使各种不利影响减小到最小。,4.粘钢轧辊的检测分析,4.6粘钢轧辊（严重事故）处理措施冷轧厂在建立正常换辊磨削制度的同时，对于事故辊应建立相应的磨削制度。配备相应的检测手段，如采用无损探伤技术（涡流/超声表面波探伤）。首先判定粘钢区域磨削后有无裂纹，同时再辅以硬度检测，才能保证去除裂纹的同时恢复均匀的辊面硬度。事故应跟踪3个轧制周期。,4.粘钢轧辊的检测分析,4.7其它事故的处理在轧钢生产中，粘钢是最严重的轧制事故，凡是对轧辊产生热冲击影响的其它事故，如断带、打滑等，对轧辊表层质量都会有类似于粘钢的破坏性影响，造成工作面疲劳强度降低，所以也按类似的磨削检测程序处理。,5轧辊管理流程,轧辊管理是一个系统工程，它包括采购、仓储、使用、维护、统计、分析、提出新要求、再采购，这是一个闭环系统。,5轧辊管理系统,51采购a)制订轧辊采购程序；b）建立轧辊综合评价体系；c）了解掌握国内各主要钢厂冷轧辊的采购计划；d）了解轧辊制造周期，正常交货期应在6个月；e）平均库存量应在10对；f)管理轧辊制造商；g）组织使用条件、维护技术交流h）组织年度轧辊综合性能评价，提出采购计划；,5轧辊管理系统,52仓储a）建立仓制度；b）准备通风、干燥的仓库；c）建立轧辊进出仓库档案，轧辊按制造商、制造年份分类堆放；库存期一般不超过12年。,5轧辊管理系统,53验收领用a）制订验收领用程序。b）按规定程序组织采购验收；c）对验收结果进行年度统计分析，提出免检项目或制造厂商；,5轧辊管理系统,54使用维护制度1）组织职业培训提高工人的操作技能，增强岗位责任心。前面讲到，辊身表面微裂纹引发的是辊身剥落的主要原因之一，而生产轧制事故则是辊身微裂纹形成的罪魁祸首。2）建立严密的质量保证链对轧辊的使用、磨削、装配、再使用的每一环节明确责任，逐环都有负责人确认，保证轧辊质量。,5轧辊管理系统,54使用维护制度3）建立健全计算机轧辊管理系统对轧辊的使用、修磨、检测全过程的各种参数信息建立台账，做好记录，并定期进行统计分析。优化轧辊的维护措施