硬质合金组合式轧辊在切分生产中的应用
硬质合金组合式轧辊在切分生产中的应用
**钢铁（集团）有限公司轧钢厂
摘要：介绍了**轧钢厂四车间通过轧辊结构改进、工艺配辊改进以及水冷系统改造等措施，成功应用了硬质合金组合式轧辊，达到了改善产品质量和提高产量的目的。
关键词：切分生产；硬质合金；工艺改进；效果
1生产线概况
轧钢厂四车间是一套半连轧生产线，原设计生产能力为18万吨，现生产能力已达到46万吨。主导产品为Φ12～Φ16mm热轧圆钢和热轧带肋钢筋，其中φ12mm和φ14mm螺纹钢采用二切分轧制，钢种为低合金钢、普碳钢，最高终轧速度为15m/s。生产中采用150mm×150mm方坯经过两次脱头进入12架连轧机组轧制8～12道次。
生产线的绝大部分设备由国内设计制造，部分设备或部件由国外引进。加热炉为推钢式连续加热炉，有效面积为27.1m×4.5m，加热能力为60t/h；轧机列由φ550×3＋φ450×2一粗机组、φ430×4二粗机组、φ300×2＋φ380×2一中轧机组、φ300×4二中机组、φ300×2一精机组、φ300×2二精机组组成；冷床为齿条步进式，有效面积为7.5m×54m。
2硬质合金组合式轧辊的应用背景
轧钢厂四车间φ12mm和φ14mm螺纹钢采用切分生产工艺后，经过多年的生产实践，工艺日趋稳定成熟。但是，由于精轧机组采用的是球墨铸铁轧辊，其性能缺陷对生产的影响非常显著，主要表现为轧辊耐磨性差、轧槽使用寿命低，停机倒槽次数多、占用时间长；因轧槽磨损快引起的废次品量增加，产品质量下降等问题，制约了车间产能的进一步释放和经济技术指标的进一步提高。硬质合金是国际上公认的优质材料，它的综合性能尤其是高耐磨性已经得到了轧钢行业人士的青睐，采用组合式轧辊可以使轧钢厂在不提高成本的前提下使用高性能的轧辊，有效地解决上述问题，尤其应用在小规格产品生产中，对进一步提高生产效率、改善产品质量和降低生产成本有非常实际的意义。经过技术人员多方调研，我们决定先在φ12mm螺纹钢切分生产K1～K4轧机试用硬质合金组合式轧辊，以观察其使用效果，并为今后的推广工作总结经验。
3应用硬质合金组合式轧辊的可行性分析
目前硬质合金轧辊广泛应用于高速线材精轧机组，有些钢厂已开发了硬质合金组合式轧辊在小型轧机上应用的技术，解决了组合式轧辊的组装、水冷、孔型及螺纹钢月牙槽的加工等问题，取得了成熟的数据及经验，有利于我们借鉴。
应用该技术应具备的主要条件：1、硬质合金辊环需使用专门的磨床加工，铣横肋槽需有专门的机床及刀具；2、冷却水使用工业净水，水压0.3～0.5Mpa，水量不低于20m3/架·小时，水温不高于65℃，水不能散射或成雾状，应直接喷入轧槽。由此可见，车间仅需要改进精轧机组冷却系统，增加轧辊加工设备或寻求轧辊加工协作，即可实现该项技术在我厂的应用。
4硬质合金组合式轧辊的改进应用
4.1 孔型在轧辊长度方向上的配置
[1]辊环可分为端辊环和中间辊环两种。端辊环可防止氧化铁皮落入轴承，而中间辊环主要用于分开孔型。在确定辊环宽度时，主要应考虑辊环的强度以及安装和调整导卫装置的操作条件，在条件允许的情况下，辊环宽度应尽可能窄一些，以便在一定长度的辊身上多配置孔型，提高产量和轧辊利用率。
因此，在考虑隔环强度及导卫装置安装与调整方便的前提下，充分利用辊身长度，K1、K2端辊环宽度取77.5mm，中间辊环取4mm，各配置8个（4对）孔型；K3、K4端辊环宽度取81mm，中间辊环取11.2mm，各配置6个孔型。同时切分双线孔型间距仍设计为225mm，可利用原有的联体导卫盒，避免了因应用合金辊环而增加的附加生产成本。
4. 2工艺配辊改进
由于二精轧机传动方式为集体传动，一、二架之间的传动比为1.215，略小于实际生产时的延伸系数，为堆钢轧制，不利于螺纹钢负偏差轧制。因此，在轧辊轴强度满足条件的前提下，将K2轧机轧辊轴由φ220mm减小到φ215mm，K1轧辊轴保持φ220mm不变，且K1与K2轧机合金辊环重车量相等，使其辊径差保持在5mm，以此实现了二精机组为微张力轧制，为螺纹钢产品负偏差轧制提供了有利的条件。
4.3轧辊结构改进
轧钢厂四车间一、二精机组之间间距为5885mm，中间设置活套器。由于工艺布置方面存在一定缺陷，即二精机组轧机中心线与总轧制中心线向轧辊非传动端偏移160mm，切分轧制时一精轧机靠近轧辊传动端的轧槽因偏移角度大而不能充分利用，生产时容易造成一精轧机轧槽的浪费。通过轧辊结构改进，将K3、K4轧辊的液压螺母锁紧机构由非传动端移到传动端，并通过改变轧辊两端边隔环宽度，减小一、二精轧机中心线之间的偏移距离，有效提高了轧辊利用率。改进前后的轧辊示意图见图1。
4.3水冷系统改造
为满足硬质合金辊环的技术使用条件，对轧钢厂四车间精轧机组的水冷系统进行了改造，改造后最大水流量可增加至25m3/架·小时，冷却水压力最大可达到0.58MPa。冷却水改用工业净水后，既增强了轧件冷却效果，同时也解决了原来所用的浊循环水杂质较多、容易堵塞冷却装置的问题。
针对成品硬质合金辊环的特点，重点进行了轧辊水冷装置的改进。采取了增加冷却水管数、均衡上下轧辊冷却点的分布等措施，降低了轧钢过程中轧槽表面的温度，很好地满足了冷却要求。
5应用效果
轧钢厂四车间于2007年9月份进行φ12mm螺纹钢切分生产时，在K1～K4轧机应用了合金辊环组合式轧辊。从试用情况看，使用硬质合金组合式轧辊后，不仅对优化生产工艺起到了良好的作用，单槽轧制量比普通铸铁轧辊提高5倍左右，产品表面光洁、尺寸波动小，负差达标率稳定，提高了作业率、合格率等各项经济技术指标，每年可创经济效益100多万元；而且降低了操作劳动强度，更有利于安全生产，具有很好的社会效益，基本上达到了预期效果。
在试用过程中也发现存在一些问
题，如K4轧机轧槽磨损比K3快，影响了硬质合金组合式轧辊的使用效果，主要原因是K4延伸率大于K3，轧件变形量大导致轧槽磨损快，下一步打算在修改相关孔型后继续投入使用，最大限度地发挥硬质合金组合式轧辊的优势。
6结语
实践证明，在轧钢生产中应用合金辊环组合式轧辊是优化工艺、降本增效的有效手段，有着广阔的应用前景，通过在其它品种规格产品生产中的推广使用，有利于进一步释放小规格产品的产能。
参考文献
[1] 白光润，栾瑰馥，朱殿强.孔型设计. 东北工学院出版社，1992，13。.
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