结晶器和弯曲段辊子在线使用周期的延长

王国靖，张玉镜

（河北钢铁股份有限公司唐山分公司第一钢轧厂，河北 唐山 063016）

一、概述

唐钢1700热轧带钢生产线板坯连铸机，设计板坯宽度850～1 500mm，板坯厚度150～180mm，板坯正常定尺长度为15 000mm，正常工作拉速1.1～2.3m/min。2005年7月投产，年产合格板坯230万t。该连铸机一直以低碳钢（冷轧料） 为主，进入2010年以来，由于钢材市场疲软，市场竞争激烈，品种钢（汽车板、家电板、石油管线钢等）的研发及批量生产成了主要目标，但是结晶器宽边足辊积渣、粘渣造成死辊，弯曲段辊子表面过热、发黑、粘渣、死辊造成铸坯表面纵向凹陷、裂纹等缺陷，严重影响了铸坯质量。

二、改造方案

根据结晶器足辊弯曲段自由辊组成和结构特点（见表1）进行了如下改造。

1.工艺参数优化

根据下线设备辊面过热、发黑的现象，研究探索对连铸机开浇给水时间进行模拟跟踪，把开机给水由引锭跟踪的1 200mm缩短至960mm，使结晶器足辊水量加大20%。

表1 结晶器足辊、弯曲段自由辊组成和结构特点表

2.对弧精度的提高

将足辊对中精度由±0.10mm提高至0～+0.10mm，弯曲段自由辊对弧精度由±0.10～±0.15mm提高至±0.10mm，辊面圆跳动≤0.2mm，辊缝精度控制在0.3～0.5mm。经过试验，下线设备辊面过热、发黑有所缓解，弯曲段自由辊黑辊由前五排变为三排，但是结晶器、弯曲段辊面粘渣现象，过钢量仍然偏低，结晶器足辊过钢量仅为18 750～26 250t就报废，弯曲段在线过钢量仅为21 000t左右必须下线拆检，进行辊子表面的处理等，严重制约了生产。

3.辊子结构的改进

由于连铸辊轴承长期工作在高温环境下，受热膨胀，间隙过小，势必影响到轴承的正常游隙，按照表2对轴承位配合公差进行优化，改进后轴承运转状况良好，很少出现塌辊、死辊现象。

表2 连铸辊轴承位改进前后配合公差

结晶器足辊、弯曲段φ150mm自由辊在线使用过程中经常出现远端甘油点的甘油凝固，造成辊子转动不灵活或死辊的现象。用加大远端甘油孔直径（φ7mm改为φ9mm）；φ12mm改为φ14mm的方法，来提高远端甘油点的出油量，并控制近端甘油点的出油量，使设备的运行效果较好。

4.硬面技术处理

连铸辊既要有高强度，又要有高柔韧性，还要具有高的耐磨性以及抗氧化性。42CrMo锻件做母体，锻出比不小于1.5，锻造后经过正火处理，确保晶粒的细小均匀，粗车后超声波探伤必须满足Ⅱ级探伤要求。

（1）为了使连铸辊具有良好的力学性能和焊接性能，按照表3中化学成分要求，S、P、C含量取下限。

表3 42CrMo锻件化学成分的要求%

（2）探伤验收标准的优化。

①探伤锻件的晶粒度不低于5级，且级差不大于1级。锻造后进行合理的正火处理，不得有过热和过烧现象。

②探伤锻件材料中的夹杂物采用GB10561-2005的评级图，A、B、C和D四类夹杂物均不大于2级。

③超声波探伤标准必须符合JB/T5000.15-2000，判断标准为Ⅱ级以上。

（3）辊子锻件调质和焊接回火优化（见图1、图2）。

通过热处理工艺的改进，连铸辊的硬度由过去的40HRC提高到现在的42～47HRC，芯轴的抗拉强度达到了950～1 050MPa。

（4）堆焊材料的优化。

由于连铸辊的材质是42CrMo，含C量较高，在42CrMo钢上堆焊一层含C量较低、塑性较好、有一定抗压强度的耐磨合金过渡层10Mn2焊丝＋431焊剂，然后使用堆414N的1Cr13NiMo焊丝和260焊剂，加入N元素，提高焊丝的活性，达到在焊接过程中自行消除焊接应力，提高堆焊层的耐磨性能、耐冷热疲劳性、抗高温氧化性和冲击韧性，提高连铸辊的综合性能，延长使用寿命的目的。

5.辊子表面形状的优化

从现场实际观察和分析看，结晶器足辊及弯曲段前五排辊在浇钢过程中过热，辊面冷却不好，排渣不畅，容易在辊面上粘渣，当粘渣累积到一定量后，造成辊子不转，继而粘渣挤压铸坯造成铸坯表面纵向凹陷、窄边鼓肚、纵裂等缺陷。基于这些原因，将辊子表面上加工出等距的n条排渣凹槽。经过试验效果良好，于是在设计连铸机上普遍使用凹槽辊，现在改进后的结晶器足辊的寿命是原来光辊的5倍以上，弯曲段在线由原来的7天已提高到15天，并准备进一步提高在线使用周期。

三、实施效果

通过上述措施的探索，结晶器足辊过钢量由改造前26 250t报废提高到现在的26 250t的五倍以上；弯曲段自由辊由改造前7天下线拆检到现在的15天下线对弧检测后继续使用五次以上。

由于有了高精度设备的可靠依托，唐钢第一钢轧厂品种钢种增加了管线钢、焊瓶钢、汽车大梁钢、超低碳钢等，在激烈的市场竞争中成为唐钢的创效亮点。