高速钢轧辊在棒材切分孔型中的应用实践

李红靳熙，2连志恒袁二伟

(1.安阳钢铁股份有限公司;2.北京科技大学)

高速钢轧辊在棒材切分孔型中的应用实践

李红1靳熙1，2连志恒1袁二伟1

(1.安阳钢铁股份有限公司;2.北京科技大学)

针对安钢集团公司Φ260mm机组切分工艺生产现状，根据高速钢轧辊材质特点，确定了具体的轧辊加工和轧槽冷却要求方案，为高速钢轧辊在棒材切分轧制中应用提供了生产依据。

高速钢轧辊 切分轧制 轧辊加工 轧槽冷却

0 前言

安钢Φ260mm机组是我国投产较早的一条半连续棒材生产线，引进意大利达涅利公司关键技术和设备，品种规格为 Φ12～20mm圆钢，Φ12～32mm螺纹钢。原设计生产能力年产20万t，经过不断强化管理和技术进步、革新挖潜，已经具备96万吨的年生产能力，比设计能力提高了三倍以上。近两年来，随着产量及各主要技术指标的不断提高，切分规格精轧机组换辊换槽次数多、时间长的问题愈加突出，严重影响了作业率及产量等指标进一步提升。为此，陆续在Φ12mm、Φ14mm、Φ16mm规格热轧带肋钢筋应用了高速钢轧辊。

1 切分轧制工艺概况

切分轧制工艺与单线生产工艺有较大的区别，主要表现在以下几个方面:

1)预切分道次楔尖处压下率特别大，且尺寸小。预切分处楔尖圆弧一般设计为r1.4mm～r2.0mm(如图1所示)。因此从设计角度出发，要求轧槽既要有较高的耐磨性，又要具有一定的韧性，否则极易发生楔尖过度磨损或楔尖崩掉，从而引发工艺故障。

2)切分轧制的稳产、高产取决于料型尺寸、速度调整、活套反应的灵敏度，其中料型的稳定性最为关键，因此切分工艺对轧辊的技术要求严于单线生产工艺。

图1 预切分孔型示意图

2 存在问题及分析

随着机组产量、技术指标和质量标准的不断拔高，对轧辊的单槽轧制量也提出了更高的要求，现用铸铁轧辊越来越不能适应目前生产的高效要求，尤其是在预切分道次，轧槽寿命低对轧机有效作业率的提高及产品的实物质量已起到了明显的制约作用，其主要表现在:

1)换辊换孔频繁，对作业率产生较大的影响。例如，预切分轧制量在400 t左右，每次更换轧槽需10min。全天因单纯换槽时间影响作业率3%左右。

2)钢材实物质量不稳定，轧槽使用后期调整困难。由于轧槽硬度低，预切分孔楔尖处磨损非常迅速，导致料型不稳定，分配不均，反映在成品钢材上各线间、单支通长方向尺寸变化大，轧槽使用越到后期对成品的影响越严重，因此容易出现不合格品，且难以实现稳定的负偏差轧制。

3)轧辊使用完后重车量大，辊耗高。由于各道次孔型磨损特点不同，为保证将修复后质量，每次需重车6mm～10mm不等，辊耗相对较高。

4)劳动强度高，环境差。为保证成品实物质量，每隔10min就要对精轧机组调整一次。轧机周围高温高湿，对职工身体健康也造成了较大的伤害。

随着新材质轧辊技术的快速发展，高速钢轧辊生产应用日益成熟，国内多家大中型钢铁企业已成功推广应用，根据安钢Φ260mm机组生产实际，决定在切分孔型中试用高速钢轧辊。

3 高速钢轧辊特点

高速钢轧辊即高碳高速钢复合轧辊，即轧辊的工作层材料采用高碳高速钢，轧辊的芯部材料采用球墨铸铁、石墨钢或锻钢等，两种不同的材料通过离心铸造或者是采用CPC工艺复合而成。高速钢轧辊含碳量较高，而且含有较高的钒、铬、钨、钼、铌等合金元素，组织中碳化物类型以MC型和M2C型为主，碳化物硬度高、耐磨性好，辊身表面硬度为HSD80～HSD90，比常法铸造的CrMo无限冷硬铸铁轧辊平均高HSD20［1］。淬透性好的从辊身表面到工作层内部的硬度几乎不降，从而确保轧辊从外到内具有同等良好的耐磨性。但材料导热系数小，脆性大，抗冲击能力差，因此不能激冷激热，更不能用其它物体进行撞击，否则极易出现轧槽掉肉甚至发生断辊事故。

4 具体应用

4.1 高速钢轧辊的加工

1)机床和刀具选择。机床和刀具是决定高速钢轧辊能否正常加工使用的先决条件。对加工质量和加工效率尤为重要。加工高速钢轧辊的机床不但有足够的系统刚性，而且还要有足够的装夹刚性，以及高柔性。CK8450车床加工范围0～500mm，300mm四工位可转位刀台，四爪双顶定位装夹，稳定性好，装夹刚性足，无极变速，调速范围广，应用灵活，完全能够满足加工需要。

由于铸造高速钢轧辊自身的材质特点，要求加工刀具必须具有:很高的硬度和耐磨性，很高的热稳定性和高温硬度，较高的化学稳定性，良好的导热性，较低的摩擦系数。材质硬度高，刀具耐磨性不好，加工中需要经常调换刀面，致使粗加工出的孔型深浅不一，给精加工带来较大的困难。刀具磨损过快，易发生崩刃或断刀柄故障，导致轧槽报废。通过对多种材质的刀具进行综合对比后，决定采用PCBN(立方氮化硼)刀具。经试验，加工效率提高两至三倍。

2)加工工艺应分为粗车，半精车和精车过程。粗车孔型:切削速度10mm/min左右，切削深度0.5mm，进给量0.2～0.3mm;在加工中可以根据实际情况利用机床倍率开关对切削用量进行适当调整，注意加工中切削速度不要超过15mm/min，以减少刀具的磨损，保证加工效率和加工经济性。半精车孔型:留0.1mm精加工余量，切削速度15～20mm/min左右，切削深度0.2mm，进给量0.4 ～0.7mm;加工程序带圆弧补偿，可以调整刀具圆弧半径，减小加工中Z轴的让刀现象。精车孔型:切削速度20～25mm/min左右，切削深度0.1mm，进给量0.2 ～0.3mm。

4.2 高速钢轧辊的在线冷却

轧槽冷却水的水压、水量和冷却位置是影响轧制量的关键因素之一，对于高合金材质轧辊而言尤其如此。在轧制过程中，对轧辊冷却有三个目的，一是防止轧辊过热最终导致剥落;二是防止辊面温度过高，致使辊面组织发生变化，影响轧辊耐磨性和轧材表面质量;三是延长热疲劳裂纹形成的时间和阻止热疲劳裂纹的扩展。为了达到高速钢轧辊的使用效果，对轧槽冷却要求如下:

1)冷却水水压为8 kg～10 kg，不得低于6 kg;冷却水须经过滤，不得有粗颗粒杂质，以免堵塞冷却水管和喷嘴。

2)冷却水喷嘴位置尽量靠近轧槽出口，轧槽入口可以不安装，喷嘴喷射角度为20°～30°，保证把冷却水迅速喷到轧槽中刚刚脱离轧件的部位上，进口导卫冷却水管不得冲刷轧槽根部。

3)冷却水管弧长约为轧辊外径的三分之一(如图2所示);没有弧形管也可用直管替代。

图2 轧辊弧形冷却水管示意图

4)每条弧形管匹配一条进水管，不要一根入水管对应多条弧形管;冷却水管管径须大于1寸。

5 应用效果

5.1 单槽轧制量显著提高

高速钢轧辊与铸铁轧辊在各规格热轧带肋钢筋K4预切孔使用结果对比见表1。

5.2 提升了经济技术指标

高速钢上线后，与2008年相比有效作业率平均提高3.8%，成材率平均提高0.31%，负差平均提高0.27%，切分工艺事故次数和事故影响时间在高位水平上平均再降20%，年可创效200多万元。

表1 高速钢轧辊与铸铁轧辊平均单槽轧制量对比

6 结语

两年来生产实践表明，高速钢轧辊应用在棒材切分轧制生产中具有较好的性价比，可以大幅度缩短换辊孔时间，有效提高日历作业率，同时它的较高的耐磨性，有利于生产的稳产、高产，并且使产品质量得到了较好的保证。所以高速钢轧辊在线棒材轧机上具有广阔的市场空间和应用前景。

［1］符寒光，刑建东.高速钢轧辊制造技术［M］.北京:冶金工业出版社，2007:37－41.

APPLICATION OF HIGH－SPEED STEEL ROLLER IN BAR SPLITING ROLLING

Li Hong1Jin Xi1，2Lian Zhiheng1Yuan Erwei1
(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd;2.University of Science and Technology Beijing)

According to the split situation of Φ260mm mill and material characteristic of high－speed steel roller in Anyang Steel，the concrete scheme of roller machining and roll groove cooling was determined whichprovided production basis for the application of high－speed steel roller in bar spliting rolling.

high－speed steel roller split rolling roller machining roll groove cooling

2012—5—10