浅谈江天型钢公司轧辊的科学化管理

姜栋 （天津市江天型钢有限公司技术部，天津 300400)

浅谈江天型钢公司轧辊的科学化管理

姜栋 （天津市江天型钢有限公司技术部，天津 300400)

介绍了江天型钢公司对轧辊采取从选材、采购计划、常态库存、孔型样板制作和加工等一系列科学系统化的管理措施，有效降低轧辊库存，减少了轧辊资金占压，提高了资金的利用率。通过对轧辊科学系统化的管理还提高了轧辊使用寿命和废辊再利用，较大地降低了生产成本。

轧辊 管理 型钢 孔型 样板 成型刀

1 前言

轧辊是轧钢机的主要部件，是轧钢生产中必不可少的关键设备,与产品的质量是密不可分的[1]。天津市江天型钢有限公司目前拥有530及650两个生产分厂及一条万能轧机生产线，可生产10#～32#国标槽钢、10#～32#欧标 UPN 槽钢、10#～32#俄标 UPE 槽钢、140×140～200×200 等边角钢、125×80～220×125 不等边角钢、H140～H240欧标 H 型钢、H125～H250国标 H 型钢、16#～25#国标工字钢、加标 CSA350W-U 型钢等，同时还生产多种机械设备用的特殊异型型钢等近百个规格产品，使用轧辊数量和轧辊占用资金较多。江天型钢每年仅轧辊消耗就需要资金1 000万元以上。同时由于规格型号比较多，产品覆盖面比较广，生产批量比较大，所以常备库存轧辊就需要占用1100多万元的资金。目前在用轧辊650多条，常备库存毛坯轧辊300多条（另有万能辊环200多个，万能芯轴100余条)。随着江天型钢公司对生产效率和产品质量的要求不断提高，也对轧辊管理提出更高的要求。江天型钢公司轧辊管理主要由公司技术部负责，技术部通过多年的生产管理实践以及吸收其它企业的管理经验，不断完善并形成了一套科学系统的管理体系。

2 型钢轧辊管理的内容

常用的轧辊材料有合金锻钢、合金铸钢、铸铁。铸铁轧辊又分为普通铸铁、合金铸铁和球墨铸铁[1]。因采用不同的铸型，可以得到不同硬度的铸铁轧辊。因此有半冷硬、冷硬和无限冷硬轧辊之分。为提高轧辊的耐磨性，也可以适当添加一定比例的合金元素，如Ni、Cr、Mo等。江天型钢的轧辊系统管理体系是从各机架轧辊材质的选择、各规格轧辊常态库存管理、轧辊采购计划、轧辊孔型样板的制作和管理、轧辊成型刀的制作和管理，轧辊工艺孔型的加工及验收、轧辊修复量和修复次数的确定等一系列工作。轧辊的产前准备管理、轧辊使用管理等，具有系统性、连贯性。对轧辊实施细致严密的管理的工作，可以有效降低毛坯轧辊库存，通过合理车削修复轧辊以减少车削量提高轧辊使用寿命，同时做到在线用辊和备用辊的合理安排，确保各规格批次生产用辊按照计划使用，避免不必要的损耗和浪费。

2.1 型钢轧辊材质的选择

轧辊材料的选择与轧辊工作特点及损坏形式有密切关系[1]。轧辊材质的选择，将直接影响轧辊使用周期和轧辊使用寿命。型钢品种繁多，并且同一断面的型钢往往又有很多不同规格型号[2]。由于这一特点，型钢企业尤其是生产异型型钢的生产特点就是同一型号规格多（比如统一规格不同型号之间腰厚或腿长的不同等等)、各规格批量相对小。所以在工艺设计上就需要实现同一型号不同规格之间的孔型通用性，以提高台时利用率和轧辊的利用率。公司生产批量一般在4 000 t～8 000 t之间，每个型号批量一般至少生产三个规格的产品，所以需要根据生产批量特点，根据各机架工艺特点需要采用最佳性价比的轧辊材质。公司根据各分厂所用轧机特点,对轧辊材质进行了筛选。两个分厂的工艺布局都是分为粗轧机组、中轧机组和精轧机组三个阶段，因为每个轧制阶段的工艺孔型生产任务不同，所以对轧辊的工作性能要求也不尽相同。

2.1.1 初轧机和型钢轧机轧辊受力较大，且有冲击负荷，应有足够的强度，而辊面硬度可放在第二位[1]。尤其异型钢（如H型钢、工字钢等)因主要采用斜配孔型系统，所以轧辊切槽深度较深，容易出现应力集中问题，一般多选用锻钢和铸钢轧辊。锻钢和铸钢轧辊的强度大，不易发生断辊，但其硬度低、耐磨性差，如使用在中轧或精轧道次就会出现轧辊使用周期短、更换轧辊频繁现象，但对于使用在相对要求精度不太明显的粗轧道次，一定量的磨损量将对产品不会造成太大的影响，而又能充分利用它们的高强度和不易断辊的特点。但锻钢轧辊较铸钢轧辊造价高，所以根据公司的生产批量特点和性价比考虑，粗轧机组选择使用75CrMo（即AS75)材质铸钢轧辊，经多年的使用实践能很好地满足生产需要。

2.1.2 中轧道次因直接关系到精轧道次轧件质量和精轧道次轧槽的磨损速度，并最终影响产品的表面质量，所以需要选择耐磨性、抗热裂性高材质的轧辊。因球墨铸铁轧辊的辊身工作层中有石墨，使轧辊耐磨性、抗热裂性能得到提高，而且制造过程简单、价格便宜[1]，优于锻钢、铸钢轧辊，所以中轧机组都采用了Cr－Mo球墨无限冷硬（即SGⅡ)铸铁轧辊，在保证产品质量的前提下有效地降低了轧辊费用。

2.1.3 精轧道次直接影响产品的表面质量和换辊（换槽)频次。所以精轧道次首先要求具备高的耐磨性，江天型钢最初生产槽钢时选择精轧道次上、下轧辊都使用CrMo球墨无限冷硬（即SGⅡ)铸铁轧辊，但经过一段时间使用后集中反映成品表面质量不稳定，主要是上辊轧槽磨损较快，造成成品上表面质量出现麻面，换辊频繁。而且精轧道次上辊因生产槽钢时槽型侧壁斜度较小，所以磨损较大后修复量也比较大。下辊槽型对应侧壁斜度较上辊大的多，修复量相对较小。所以经过调研，对精轧道次上辊采用了中NiCrMo球墨无限冷硬（即SGⅤ)铸铁轧辊，下辊仍采用CrMo球墨无限冷硬（即SGⅡ)铸铁轧辊。经过试用发现单槽过钢量在保证产品表面质量的前提下较以往过钢量提高一倍以上，后正式在精轧道次上辊使用NiCrMo球墨无限冷硬（即SGⅤ)铸铁轧辊。有效地提高台时作业率，减少换辊（换槽)时间，同时也基本实现上下辊具有同样较少的修复量，极大地提高了轧辊的使用寿命。

2.2 轧辊常态库存管理

根据型钢生产特点，当产品覆盖面较广时，在用轧辊和库存轧辊都是一个庞大的数量。型钢生产由于其外形的特异性，有的品种规格开槽较深，所以就不可避免地容易出现应力集中现象，当接近报废辊径或轧件温度稍低等状况下，在应力集中位置容易发生断辊事故，所以各品种、各机架需要保持合理的库存备用毛坯轧辊。轧钢企业通常都是需要储备一年的备用毛坯辊，这是因为采购周期较长，可为毛坯轧辊提供一个足够的时效时间以提高轧辊质量。目前公司一般保持在300条左右（另有万能辊环200多个，万能芯轴100余条)的常态库存，占用资金约1 100万元。每年累计轧辊消耗至少也在1 000万元以上。所以，公司在工艺设计及配辊考虑上尽可能实现同机架不同型号产品毛坯轧辊的通用性，以降低库存轧辊占用资金量。如按照备用毛坯轧辊满足一年新开轧辊的需要，则毛坯轧辊库存量将是目前数量的2倍以上，这将出现严重的资金占压，不利于盘活资金，有效提高资金的流动性和资金使用效率。所以，公司于5家以上轧辊供应商建立良好的合作关系，按照各供应商的生产能力和可控进度，按照季度制定轧辊采购计划，并分解到各轧辊供应商，确保毛坯轧辊数量保持在合理库存下，极大地降低了轧辊资金占用现象。

2.3 型钢轧辊采购计划的提出

2.3.1 由轧辊管理员每月、每周和每批次生产完轧辊修复之后统计目前在用轧辊的有效辊径，根据以往修复量等经验，预计在用辊可使用或修复次数。然后再根据通常每月使用情况（如批量、使用次数、报废辊数量等)，确定每个规格每月或季度需要新开轧辊数量。

2.3.2 根据目前产品规格和生产批量和频次，确定各机架辊径的备用辊数量。考虑型钢的生产特点，结合各规格生产实际情况，各机架除正常备用毛坯辊外还需要增加预留断辊等造成的轧辊异常消耗的轧辊数量。由轧辊管理员每月统计目前库存轧辊各机架、各辊径轧辊数量。

2.3.3 通过以上统计汇总，确定每季度需投入的毛坯辊数量，在加上额外的损耗毛坯轧辊数量，结合目前库存各机架、各辊径毛坯轧辊数量，每季度初确定各规格毛坯轧辊采购数量。另外，根据各长期合作的轧辊供应商可控供货周期，和各供应商对各材质、各规格毛坯轧辊质量的优劣，分解季度毛坯轧辊采购计划，并明确敲定轧辊计划完成日期。

2.4 型钢轧辊孔型样板的制作和管理

2.4.1 孔型样板的加工精度对于孔型车削质量至关重要。轧辊孔型样板的精度直接关系到轧辊孔型加工精度，进而影响产品质量。目前公司主要有上/下磨刀样板、孔型工艺尺寸样板以及检验用大样板和孔型工艺定位样板（角度/斜度样板、配辊用大样板等)。孔型加工样板是槽型轧辊加工过程中的必备工具之一，其主要用途是协助轧辊车工将产品工艺设计的孔型形状和尺寸准确地车削到轧辊表面[3]。一般一个道次，可用一块“公样板”（即单样板或孔型样板)和一块“母样板”（即上/下磨刀板)匹配组成;孔型定位样板是带槽轧辊加工过程中的辅助工具，主要用于在同一架轧机同时排几个道次时使用（如三辊轧机，在排3或5个道次往返轧制时各孔型的定位)、斜配孔型轧槽开槽时斜度定位、实现同架次同道次轧辊通配等。最初公司使用2 mm的普通钢板采用线切割制作，但是发现样板易磨损、易变形，造成使用时间不长就出现精度差、达不到准确定位、准确加工的目的。所以后来改使用3 mm的冷轧钢板采用线切割制作，经过长时间使用，样板磨损和变形数量明显减少。通过优化样板设计和改进样板材料，不但确保了孔型的加工精度，而且极大提高了轧辊孔型的加工效率和孔型加工人员的工作效率。

2.4.2 孔型样板的管理是一项非常精细的工作。由于型钢生产各相邻型号之间的孔型样板形状和尺寸相似，并且数量较多，每个道次有4块样板以上，再加上备用样板、检验样板、定位样板等，目前在用样板有1700多块，很容易混淆。技术部制定了一系列管理制度，由磨刀工专人负责。建立包括：工艺孔型样板线切割制作、样板加工完之后的质量检验程序、样板的分类编号与台帐记录、样板的复检及保存期限规定、新增孔型样板和报废的流程等。另外孔型样板是作为直接的检验工具使用的，所以要求必须保存在干燥的地方，防止其受潮生锈，引起样板变形等。通过以上的系统的管理措施，既可以保证各道次孔型工艺样板的准确有效，又能确保各工艺样板在使用过程中可以容易快速地通过类别编号找到需要的样板，避免出现混乱造成车削事故。

2.5 轧辊成型刀的管理

由于公司生产的产品基本都是复杂异型型钢，如H型钢和工字斜配孔型的加工等，所以轧辊孔型车削相对复杂。为了保证各孔型能按照工艺设计的尺寸严格加工，只有借助于成型车刀。成型车刀的磨削主要就是对照磨刀样板进行打磨，确保刀型和磨刀样板精确吻合。目前公司产品宽度从100 mm到320 mm跨度较大，成型车刀又分整刀、左/右分刀、开口刀、闭口刀等，而且还需要区分粗车刀、精车刀。所以，轧辊成型刀的管理好坏将直接影响轧辊孔型加工精度。现有2000多把各种成型刀，如不对成型刀进行系统管理，很容易混淆，造成车削事故。所以，公司建立了管理制度，由磨刀工专人负责。通过完备的车刀管理制度，可以保证轧辊车刀与孔型的精确对应，在车刀使用过程中，轧辊车工同样可以通过车刀的类别编号，迅速找到所需要的车刀，并杜绝错车事故发生。

2.6 型钢轧辊孔型的加工及检查

在轧辊孔型加工过程中必须要求磨刀工对成型刀按照孔型样板严格研磨车刀，严格按照磨刀操作要求执行[7]。同时向轧辊加工工段提供准确的轧辊孔型样板以及各道次配辊图等，轧辊车工按照操作规程严格开槽或修复轧槽。为保证加工质量，制定轧辊加工管理办法和新开或修复后轧辊检验制度，通过车工、工段长、技术员三级检验保证轧辊孔型的加工质量。

在轧钢生产中，轧辊管理员和工艺技术员还要对轧辊（轧槽)使用情况进行跟踪，确保严格按照下发的工艺文件要求使用，以实现轧槽的合理使用，在提高轧辊使用寿命的同时达到降低辊耗的目的。

2.7 轧辊加工车削量和车削次数的确定

下线轧辊每次的修复量由实际使用的轧槽磨损程度来决定，修复量应稍大于磨损值，因复杂异型钢有的孔型轧槽侧壁斜度较小（比如成品孔和成品前孔等)，所以相对修复量较大。轧辊的修复次数越多，就表明轧辊的使用寿命就越长，轧辊的利用率就越高，轧辊的价值体现就越大。但车削次数又受轧槽切深和轧机的装配结构（公称直径范围)的限制，现在公司轧辊的车削次数一般为6～8次。每套轧辊下线后运回轧辊加工车间后，由轧辊管理员或工艺技术员对轧槽磨损情况利用孔型样板进行检查，确定修复量及修复方式，保证孔型修复质量前提下尽可能地减少辊径车削量，提高轧辊使用寿命。通过技术部相关人员的努力，基本上每套轧辊都能由原来的可以修复4～6次提高到6～8次。极大地降低了辊耗，节约了生产成本，每年可减少轧辊消耗费用约200万元左右。

2.8 各机架轧辊的管理与工艺设计改进

2.8.1 由轧辊管理员和工艺技术员跟踪、分析轧辊孔型的磨损情况，比如工艺调整、冷却水等，根据孔型的磨损情况，分析轧槽磨损原因，是否有使用不合理的原因，或其它造成轧槽非正常磨损的原因。同时对生产中轧辊质量异常情况进行分析，如发现轧辊质量存在不符合规定出现反常不耐磨情况，及时对轧辊提出质量异议报告单，交由轧辊供应商进行分析处理。

2.8.2 轧辊管理员和工艺技术员要密切跟踪万能机组生产过程中的连轧堆拉钢情况，以验证生产过程中轧辊工艺孔型设计和配辊是否合理、连轧机组堆拉关系操作调整是否合理。对于轧制中堆拉关系不合理的，影响产品质量或造成轧辊孔型磨损异常情况，可以通过优化轧辊孔型压下量或电机转速来调整连轧堆拉关系，以保证轧制节奏和轧机的稳定性。对于下线轧辊分析轧辊孔型轧槽的磨损情况，对孔型进行合理的改进，以提高轧辊（轧槽)的使用寿命，提高轧机的有效作业率。

2.9 轧辊的充分利用

通过对轧辊进行合理的修复和充分利用以及对废旧或报废轧辊的再利用等，可达到降低生产成本的作用[4]。公司依据轧辊使用的最大和最小工作直径范围，充分利用轧机可使用最大直径能力，各道次都选择最大辊径轧辊，以提高修复次数。同时与轧辊供应商签订毛坯轧辊加工技术协议，以保证轧辊轴向的强度、硬度等落差值，确保轧辊可以正常使用到报废辊径。由于型钢生产特别是异型钢的生产，比如槽钢的生产轧制线的确定相对困难，对于产品质量影响不大，所以允许存在一定的“上压”或“下压”，允许上、下辊辊径存在一定的辊径差，通过对轧辊车削量的控制可以增加轧辊的使用次数。因不同厂家轧辊质量存在一定差异，而且同一厂家有时也会出现质量不同的偏差范围，所以在生产过程中就会出现成套的上辊（或下辊)比另一条轧辊磨损较大的现象，有时就会出现成套轧辊一条达到报废辊径，而另一条仍有一定量的使用辊径。根据生产的这一特点，在新开轧辊轧槽时，同一规格同一架次产品的轧辊开槽时采用通配形式，实现在用辊、备用辊轧槽一致的开辊方式。当报废轧辊中有1支轧辊仍还有超出报废辊径一定量的辊径时，可以把该支轧辊保留，当有另一套报废辊中出现配套的另一支轧辊时，重新组套投入使用，实现报废辊的再利用，实现每一支轧辊都可以完全用到报废辊径。

激光淬火喷涂技术的运用。江天型钢公司与沈阳大陆激光有限公司进行了技术合作，对轧槽表面进行喷涂激光淬火技术处理，成功实现了单槽过钢量最少翻一番的效果。但还存在加工成本和处理盲点等问题还在研究试用解决。如能实现这一技术的成功应用，每年的辊耗将大幅度降低，可以降低约1/3左右，生产成本也将随之明显降低。

3 结论

通过不断地实践和总结，江天型钢公司技术部制订出了一套科学系统的轧辊管理办法，通过技术部所属的轧辊管理员、工艺技术员、所属机加工工段和各分厂工艺技术员等积极落实轧辊管理的各项工作，轧制产品的产量和质量有了进一步提高，各项指标（辊耗、单槽过钢量等)在国内同类机组中名列前茅，取得了显著的经济效益。通过实行轧辊季度采购，轧辊库存由原来的550～600条，降至目前的300条左右，减少占压资金1 000万元以上。通过轧辊的科学管理，提高轧辊使用寿命和报废辊的再利用，轧辊消耗方面每年可节省约250万元，达到降低生产成本的目的，实现了轧辊的科学化管理。

[1]邹家祥.轧钢机械[M].北京：冶金工业出版社，2000：78～94.

[2]曲克.轧钢工艺学[M].北京：冶金工业出版社，2004：129～131.

[3]钱大川.型钢生产新技术与产品标准汇编实用手册 (第二卷)[M].北京：中国冶金出版社，2007：767～774.

[4]钱大川.型钢生产新技术与产品标准汇编实用手册(第三卷)[M].北京：中国冶金出版社，2007：898～900.

Brief Talk on Roller Scientific Management at Jiangtian Section Steel Company

Jiang Dong

Jiangtian Section Steel Company took a series of scientific and systematic roller management measures on material selection,purchasing plan,normal stock,pass template preparation and machining,which effectively reduced roller stock,alleviated roller funds tying up and improved capital utilizing efficiency.The roller scientific and systematic management also prolonged roller service life,improved discarded roller reutilization and remarkably lowered production cost.

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（收稿 2010-08-05 责编 崔建华)

姜栋，2003年毕业于北京科技大学金属材料工程专业，现任天津市江天型钢公司技术部副部长，从事轧钢工艺及技术管理工作。