热轧生产轧辊降耗实践

杨宏凯，李庆贤，张守峰，项军，张智勇

（鞍钢股份有限公司热轧带钢厂，辽宁 鞍山 114021）

当前，钢铁行业市场竞争日益加剧，因此降低生产成本、提高市场竞争力已成为各大钢铁企业当务之急。鞍钢热轧带钢厂1700生产线是我国较早建成投产的热轧生产线之一，其轧辊消耗2012年初为16元/t，成为严重制约热轧生产降低成本的主要因素。为此，鞍钢热轧厂针对1700生产线生产工艺特点，结合实际，对影响辊耗的主要因素进行了分析，在采用常规降辊耗方法基础上，制定了特殊的降辊耗措施，实施后取得了良好效果。

1 1700生产线轧辊使用中存在的问题

受原始轧机设计限制，1700生产线控制板形及降低辊耗的工艺设备比较简单。1700生产线精轧共有6个精轧机架，无精轧立辊，受轧制稳定性影响，高速钢轧辊只应用到前两个机架上，窜辊只应用到后4个机架上。只能通过延长轧制公里数、应用窜辊、工艺润滑等常规手段降低辊耗。由于1700生产线轧辊冷却水容量小，为防止出现麻点质量缺陷，对含铝钢等部分钢种，轧制公里数必须控制在50 km以内；为提高轧制的稳定性，必须保证设备精度，另外投入设备维护费用，因此绝对降成本效果不理想。

2 1700生产线常规降辊耗方法

常规降低辊耗方法包括采用新的耐磨轧辊材质，增加辊缝冷却和热轧油工艺润滑，改善轧辊表面质量，降低轧辊磨损；采用工作辊横移方式均匀磨损，延长轧制周期；通过加严设备间隙提高轧制稳定性，降低生产事故造成的辊耗等。

2.1 采用耐磨新材质轧辊

采用新的轧辊材质可直接提升轧辊在机性能，降低辊耗。在热轧生产中，目前应用最广泛的是高速钢轧辊，该材质轧辊具有热稳定性和抗高温耐磨性，在轧辊表面有一层氧化膜，可降低轧辊与板带之间的摩擦，同时具备高温高硬度的特点［1］。在1700生产线实际生产中，高速钢轧辊应用在F1和F2机架，其在机周期最高到10次，具有显著的技术和经济效益。

2.2 工艺润滑

热轧板带在生产过程中加入润滑剂（通常是热轧油）可以起到减少轧辊磨损、改善轧辊表面质量、降低轧制力的作用［2］。1700生产线采用热轧油润滑工作辊后，轧辊表面质量明显提高，高速钢轧辊的在机周期延长到6周期，下机表面粗糙度小于4.5 Ra。1700生产线不同轧制周期轧辊下机表面粗糙度见图1。日立轧辊在机7周期后下机表面粗糙度仍小于3.0 Ra（图1（b））。投入工艺润滑后降低了轧制力，1700生产线精轧热轧油投入使用前后轧制力变化幅度在15%左右，见图2。

2.3 工作辊均匀磨损

均匀轧辊磨损是降低轧辊的另一种有效手段。1700生产线在F3～F6机架采用工作辊窜辊工艺，并配置了相应的LVC辊型、ASPW辊型（锥形辊），均匀轧辊磨损，减少了由于同宽公里数轧制过长产生的“猫耳朵”缺陷。

2.4 控制生产事故

为了避免板带表面产生质量缺陷，精轧机组每发生一次生产事故，都必须更换工作辊，对于轧辊降耗不利，因此必须控制生产事故的发生。为此，1700生产线加强了设备精度的管理，设备精度加严管理表见表1。

从表1中可见，1700生产线通过加强设备精度管理，尤其是轧辊轴承箱与轧机牌坊之间间隙的管理，避免了由于间隙过大，产生轴向力，致使带钢穿带侧弯，撞击到导尺护板，发生事故。

3 1700生产线降低辊耗的特殊措施

3.1 加大轧辊工作层厚度（有效辊径）

辊芯、结合层、工作层组成了轧辊的内外三层结构，起轧制作用的是工作层，但在购买轧辊时是按轧辊整体重量计算的，因此增加有效工作层是提高轧辊使用寿命，降低辊耗的有效手段。

表1 设备精度加严管理表

改变轧辊原有结构尺寸，涉及轧机配合装机系统问题较多。首先是轧机运行机构，如轧辊提升辊道空间、平衡缸的液压行程、工作辊与牌坊滑板的配合间隙和轧制线标高等都必须得到满足。工作辊辊径与轧制线标高和平衡缸液压行程关系图见图3。

图3（a）为工作辊最大辊径Φ675 mm时轧制线标高和下平衡液压缸行程富余量变化情况，保证液压缸行程富余量留有5 mm最小下限时，轧制线标高必须保持在+820 mm以上，最小辊径为660 mm；图3（b）为工作辊最大辊径Φ670 mm时轧制线标高和下平衡液压缸行程富余量变化情况，液压缸行程富余量同样留有同样5 mm最小下限时，轧制线标高可保持在+815 mm以上，最小辊径为Φ650 mm，其回旋空间更大一些。

图4为原工作辊设计辊径Φ650/Φ615 mm的连接轴摆动角度，设计连接轴铰点长度（3 200±150）mm，换上辊时的提升角度为1.88°，上下限工作角度最大为0.58°。如工作辊辊径由Φ650 mm增加到Φ680 mm，上工作辊摆角增加0.54°，换上辊时的提升角度达到2.42°，上下限工作时最大角度达1.1°，传递效率为55%左右。

从图4可见，原上下工作辊中心距L为690 mm，辊径增大后，上下辊半径和为680 mm，辊缝间距则剩余10 mm。这表明轧制最厚钢板时辊缝间距只能是10 mm，而工艺规程规定最大为12.0 mm。如果辊径控制在Φ670 mm，辊缝间距则剩余20 mm；辊径控制在Φ675 mm，辊缝间距则剩余15 mm。综合连接轴情况，将辊径控制在Φ670 mm。

其次，辊径增大后，对轧机的刚度和负荷的分配等必须考虑，对薄材轧制稳定性的影响也要考虑进去。从Φ670 mm大辊径工作辊在机试验情况看，轧制2.75 mm厚度薄材，宽度1 277 mm时，头部冲击电流有时超限，但其轧制力与原小辊径工作辊时基本一致，都在2 000～1 900 t之间。

在对1700生产线F3～F6精轧工作辊进行分析后，最终确定工作辊直径由665 mm增加到670 mm，如果增加到675 mm，相当于将轧辊的使用价值提高了20%（原辊径使用范围为615～665 mm，有效辊径范围50 mm），但是需改进部分设备结构，投资较高。具体措施如下：

（1）下工作辊液压平衡缸与轴承座接触处加垫增高5.0 mm。

（2）上工作辊液压平衡缸与轴承座接触处加垫增高10.0 mm。

（3）工作辊辊径调整幅度限定为Φ675～Φ660 mm，辊面标高范围+820～835 mm。

（4）调整上接轴夹紧间距，间距从660 mm提高到685 mm，以满足扁头套与工作辊轴头对中要求。

（5）工作辊轴承座定位销高度提高25 mm。

3.2 提高轧辊切水板密封检测能力

提高轧辊的冷却效果，最基础的工作是对生产过程中的密封元件——切水板进行精心点检维护，发现切水板有缺损，必须马上更换。因此，检测切水板是否具有好的密封效果十分重要。

图5为一种将轧辊涂上颜料，装机后不喷水转车，检验切水板密封效果的方法。图5（a）中，在辊身涂抹一种紫色的渗透剂，该物质颜色鲜明易于检查辨认；图5（b）显示，涂抹渗透剂的轧辊推入轧机转车（不喷轧辊冷却水）后，辊身残留的丝带状渗透剂显示了切水板的缺损状态；图5（c）显示的是破损的切水板。

3.3 断辊重铸

对在使用过程中由于意外原因造成断辊事故而报废的轧辊，可以再次利用。断辊一般分两种，一种是从辊身发生断裂，这种断辊一般不可修复；另一种是从辊径处发生断裂，可重新浇铸一个新的辊头，继续上机使用。轧辊断辊及重铸的照片见图6。

4 实施效果

2013年以来，通过分析生产过程中影响轧辊消耗的因素，采取提高轧辊冷却能力、降低轧制力、增加轧辊有效辊径和断辊重铸等措施，鞍钢热轧带钢厂1700生产线辊耗持续下降，轧辊吨钢消耗从 0.6 kg降到0.45 kg，2012～2013年轧辊消耗趋势见图7。

其中只增加轧辊有效辊径一项，每年就可为热轧带钢厂创效359万元，降低吨钢成本1.8元。

5 结语

（1）采用新轧辊材质、热轧油投入、工作辊横移等措施，可以减轻轧辊磨损，延长轧制周期。

（2）增加轧辊有效辊径，可以减少精轧卡钢等事故的发生，有效降低轧辊单位辊耗。

（3）提高切水板密封检测能力，可以保证轧辊良好的冷却效果，延长轧辊在机时间。

（4）采用断辊重铸续接技术，可以将废辊重新利用，变废为宝，对降低辊耗起到辅助作用。

［1］ 韩翔.高速钢复合轧辊材料及制造技术的研究进展［J］.热加工工艺,2013,42（18）:10-12.

［2］ 吴迪，王国栋.热轧润滑机理及其出现和应用的背景［J］.轧钢,2001,18（4）:50-52.