減定徑機(jī)爆輥原因分析

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1、減定徑機(jī)爆輥原因分析和控制措施 摘要：針對(duì)碳化鎢輥環(huán)的特征和裂輥爆輥的現(xiàn)象，分析了高速線材減定徑機(jī)輥環(huán)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生爆輥的主要原因：輥環(huán)裝配不當(dāng)、導(dǎo)衛(wèi)、輥縫、輥環(huán)材質(zhì)以及冷卻條件不好等，從而提出了解決措施。 關(guān)鍵詞：碳化鎢輥環(huán) 爆輥 控制措施 減定徑機(jī) 高速線材 1 前言 武鋼高速線材自2006年改造后，為了提高產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸精度，雙線增加了減定徑機(jī)組。投產(chǎn)幾年以來(lái)，由于各方面的原因，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)輥環(huán)裂，爆輥等生產(chǎn)事故現(xiàn)象，主要集中在減定徑機(jī)組上，爆輥，裂輥事故頻繁發(fā)生。造成輥環(huán)的不正常消耗，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，同時(shí)也帶來(lái)生產(chǎn)成本的上升。 2

2、輥環(huán)特性 高速線材減定徑機(jī)采用的軋輥輥環(huán)是碳化鎢為主的硬質(zhì)合金輥環(huán)，碳化鎢硬質(zhì)合金輥環(huán)由于具有良好的熱傳導(dǎo)性能，在高溫下硬度下降少，耐熱疲勞性能好，耐磨性好，強(qiáng)度高等特點(diǎn)： (1)、硬度高、耐磨性好 常溫下硬度可HRA78～95，高溫下的紅硬性好，600℃時(shí)超過(guò)高速鋼，1000℃時(shí)超過(guò)碳鋼的常溫硬度值。 (2)、機(jī)械強(qiáng)度高 抗壓強(qiáng)度可高達(dá)6000MN/m2，900℃時(shí)抗彎強(qiáng)度仍可有1000MN/m2以上。 (3)、彈性模數(shù)高 常溫下剛性較好，無(wú)明顯的塑性變形。其楊氏模量為鋼的2-3倍。 (4)、耐腐蝕性和抗氧化性好 耐酸、耐堿，600～80

3、0℃時(shí)不發(fā)生明顯氧化。 (5)、線脹系數(shù)小 在20～400℃的范圍內(nèi)為鋼的0.35～0.65。 (6)、電導(dǎo)率與鐵、鐵合金相近 (7)、熱傳導(dǎo)率為鋼的1/2,銅的1/3。 (8)、密度高 硬質(zhì)合金輥環(huán)的密度遠(yuǎn)大于鋼鐵，應(yīng)用于軋鋼領(lǐng)域的硬質(zhì)合金輥環(huán)的粘結(jié)劑含量在6%～32%,密度大約在12.6～14.9 g/cm3之間。 3 輥環(huán)裂輥爆輥現(xiàn)象 （1）輥環(huán)的裂輥，在生產(chǎn)過(guò)程中有兩種現(xiàn)象，一種是環(huán)狀斷裂（見(jiàn)圖1），另一種是徑向斷裂（見(jiàn)圖2）。環(huán)狀斷裂時(shí)，裂紋發(fā)生在軸環(huán)孔槽的槽底，并沿著軋槽成環(huán)狀；徑向斷裂時(shí)，輥環(huán)裂紋沿徑向呈放射狀。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中，超額定軋制量軋制

4、后若裂紋修磨不干凈容易發(fā)生環(huán)裂，冷卻效果差時(shí)容易發(fā)生徑向斷裂。輥環(huán)環(huán)狀斷裂比較少見(jiàn)，多數(shù)發(fā)生徑向斷裂。 圖1 環(huán)裂 圖2徑向斷裂 （2）輥環(huán)爆輥 輥環(huán)爆輥（見(jiàn)圖3），它是軋制過(guò)程中發(fā)生的較嚴(yán)重的事故。輥環(huán)爆輥危害性極大，因?yàn)檐堉七^(guò)程中，軋機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，爆烈的輥環(huán)碎片，會(huì)損傷其它輥環(huán)，導(dǎo)致事故的擴(kuò)大。輥環(huán)碎裂時(shí)，碎片經(jīng)常打傷相鄰機(jī)架的輥環(huán)，損壞錐套和輥軸以及導(dǎo)衛(wèi)、冷卻水管等。甚至損壞輥箱，增加了輥箱修復(fù)維護(hù)的成本。 圖-3 4 爆輥原因分析 4. 1 輥環(huán)裝配不當(dāng) 裝輥時(shí)操作不當(dāng)

5、。減定徑機(jī)輥環(huán)的裝卸有明確的工藝要求，但生產(chǎn)過(guò)程中操作工為了求快，往往忽略這些操作工藝要求，在輥環(huán)清潔、錐套清潔、輥軸清潔方面做得不夠。錐套、軋輥軸在清洗的過(guò)程中，如果沒(méi)有將其表面的氧化鐵皮及鐵銹、油污、清洗干凈，在錐套及軋輥軸上的氧化鐵皮、鐵銹、會(huì)使錐套和軋輥軸的磨損加速。而殘留在錐套、輥環(huán)、軋輥軸上的油污會(huì)降低錐套、輥環(huán)、軋輥軸之間的摩擦力，最終造成輥環(huán)卸壓而導(dǎo)致爆輥。輥環(huán)安裝時(shí)錐套過(guò)緊，即錐套插入輥環(huán)過(guò)深，在加壓時(shí)張應(yīng)力過(guò)大使輥環(huán)發(fā)生徑向裂紋。裝配過(guò)松，錐套與輥環(huán)產(chǎn)生滑動(dòng)，造成接觸面磨損，會(huì)導(dǎo)致錐套與輥環(huán)卸壓而爆輥。另一方面，操作工裝輥時(shí)，裝輥小車(chē)打壓力掌握不好，過(guò)壓，容易造成輥環(huán)的斷裂

6、。壓力過(guò)低會(huì)造成輥環(huán)在軋制過(guò)程中卸壓而爆輥。再者，操作工在安裝輥環(huán)時(shí)使用鐵錘敲擊輥環(huán)，致使輥環(huán)崩裂。 4. 2 導(dǎo)衛(wèi)安裝不正確 減定徑機(jī)的導(dǎo)衛(wèi)安裝有嚴(yán)格的要求，導(dǎo)衛(wèi)裝偏或沒(méi)對(duì)中軋輥軋槽，那么在每次過(guò)鋼時(shí)軋件會(huì)對(duì)輥環(huán)造成沖擊力，最終造成輥環(huán)由于所受沖擊力過(guò)大導(dǎo)致輥環(huán)爆輥。導(dǎo)衛(wèi)與輥環(huán)間隙過(guò)小或與輥環(huán)相接觸，軋輥高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與導(dǎo)衛(wèi)產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致輥環(huán)急劇升溫而爆輥。 4. 3 輥縫設(shè)定不正確 由于減定徑機(jī)前兩架（31-32）是減徑作用，壓下量教大，后兩架（33-34）是定徑規(guī)圓作用，壓下量較小，如果輥縫設(shè)定不正確，如前兩架輥縫過(guò)大，后兩架過(guò)小，就會(huì)導(dǎo)致軋件的每架秒流量發(fā)生變化，

7、而造成堆鋼，就會(huì)對(duì)輥環(huán)造成大的沖擊力、熱應(yīng)力集中造成爆輥。而定徑機(jī)輥縫過(guò)小且承受的軋制力就會(huì)大也會(huì)造成爆輥。 4. 4 冷卻水的原因 冷卻水的PH值對(duì)輥環(huán)的腐蝕影響很大，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)PH值小于7.2時(shí)，對(duì)鈷的腐蝕加劇，會(huì)使得WC顆粒脫落，在軋槽內(nèi)形成裂紋，裂紋在軋制中進(jìn)一步延伸，最后造成碎輥。水質(zhì)PH值大于7.2時(shí)，不僅對(duì)輥環(huán)腐蝕減少，提高壽命，而且對(duì)軋機(jī)的腐蝕也減少，起了保護(hù)作用。冷卻水中的懸浮物對(duì)輥環(huán)的腐蝕影響也很大，固體粒子在軋制時(shí)如同磨料的作用，主要對(duì)輥環(huán)中的粘結(jié)相腐蝕，致使軋槽的微裂紋較快的擴(kuò)大和延長(zhǎng)，當(dāng)微裂紋擴(kuò)散到一定程度時(shí)易造成輥環(huán)破裂。 冷卻水壓力不足也是

8、造成輥環(huán)裂輥爆輥的原因之一。輥環(huán)冷卻水系統(tǒng)水壓正常情況下要求0.4～0.6MPa，如果水壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響輥環(huán)的冷卻效果。如果水壓高于0.6MPa，當(dāng)水被噴到槽孔后會(huì)彈起來(lái)，造成對(duì)輥環(huán)的冷卻效果不好，使輥環(huán)槽孔的熱量沒(méi)有被及時(shí)地帶走造成輥環(huán)爆輥。如果水壓低于0.4MPa，由于輥環(huán)轉(zhuǎn)速較高，輥環(huán)冷卻水會(huì)在輥環(huán)槽孔形成一層蒸氣層，使輥環(huán)冷卻水不能沖破在輥環(huán)槽孔形成的蒸氣層，不能把輥環(huán)槽孔的熱量及時(shí)帶走，導(dǎo)致輥環(huán)爆輥。 4. 5 輥環(huán)材質(zhì)原因 由于減定徑機(jī)是整個(gè)軋線軋機(jī)的最后一軋制道次，輥環(huán)的轉(zhuǎn)速也是最高，對(duì)輥環(huán)的磨損也是最大。因此對(duì)輥環(huán)的材質(zhì)有一定的要求。不同的產(chǎn)家生產(chǎn)的材質(zhì)不一樣

9、，性能也不一樣，且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的和國(guó)外生產(chǎn)的又不一樣，其強(qiáng)度，硬度是有區(qū)別的。因此，在選擇各架軋機(jī)輥環(huán)的材質(zhì)時(shí)就應(yīng)該將各架所承受的軋制力和沖擊力及耐磨性能要充分地考慮進(jìn)去。否則，如果材質(zhì)選擇不當(dāng)，進(jìn)口的與國(guó)產(chǎn)的輥環(huán)混用，國(guó)內(nèi)不同產(chǎn)家的輥環(huán)混用都會(huì)造成減定徑機(jī)爆輥現(xiàn)象的發(fā)生。 5 控制措施 5. 1規(guī)范輥環(huán)裝配 輥環(huán)安裝時(shí) ,軸套與輥環(huán)內(nèi)孔一定要配合適當(dāng) ,不能過(guò)緊或松動(dòng)。軋制時(shí)溫度升高 ,硬質(zhì)合金輥環(huán)的熱膨脹系數(shù)極小 ,而鋼制軸套的熱膨脹系數(shù)則較大 ,鋼體熱膨脹系數(shù)約為硬質(zhì)合金的兩倍 ,輥環(huán)內(nèi)孔將受到鋼套熱膨脹產(chǎn)生的張力作用 ,因此 ,此二者之間的裝配需要適當(dāng)?shù)呐浜线^(guò)盈量。在高速棒線軋

10、制生產(chǎn)中 ,經(jīng)驗(yàn)表明輥環(huán)與軸套較好的過(guò)盈配合量為 0. 01～0. 03 mm。如果裝配過(guò)緊 ,這種張應(yīng)力可能使輥環(huán)發(fā)生徑向裂紋。因?yàn)橛操|(zhì)合金相對(duì)鋼體而言 ,其抗張強(qiáng)度差、壓強(qiáng)度極高 ,如果裝配過(guò)松 ,那么軋制時(shí) ,軸套與輥環(huán)可能會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) ,從而可能造成接觸面磨損或刮痕 ,嚴(yán)重的會(huì)因局部應(yīng)力集中而使輥環(huán)爆裂 ,所以要求安裝前必須嚴(yán)格檢查軸套是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。 輥環(huán)在上機(jī)使用前要與軸套進(jìn)行配裝。軸套是聯(lián)結(jié)輥環(huán)和輥箱軸之間最關(guān)鍵的備件 ,它的錐度及配裝面的潔凈程度直接影響輥環(huán)能否正常工作，所以每次配裝輥環(huán)時(shí)都必須將輥環(huán)和軸套內(nèi)外表面以及輥箱軸清理干凈。 在輥環(huán)安裝加壓過(guò)程中，換輥小車(chē)

11、壓力有嚴(yán)格要求，壓力必須保證低壓不低入200bar,高壓控制在400-500bar之間。 5. 2 控制冷卻水 冷卻是為了降低軋制時(shí)高溫對(duì)軋槽表面的熱應(yīng)力疲勞沖擊，從而減少熱裂紋的發(fā)生，延緩熱裂紋的擴(kuò)展，并降低溫度對(duì)腐蝕的促進(jìn)作用，從而降低龜裂程度，提高輥環(huán)使用壽命，防止因熱裂紋迅速擴(kuò)展而造成惡性爆輥。冷卻水的壓強(qiáng)要求保證在0.4～0.6 MPa；冷卻水的水量應(yīng)控制在250～300l/min；將冷卻水的PH值控制在7.5～8.3,可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的冷卻效果,因此要求水處理將冷卻水的PH值控制在7.5～8.3 ,對(duì)冷卻水每天的ph值做記錄，并保存下來(lái)。 輥環(huán)冷卻要作為崗

12、位操作工檢查的一個(gè)方面，操作工在每次換輥換槽、換導(dǎo)衛(wèi)時(shí)，利用停機(jī)時(shí)間可以用手對(duì)各架輥環(huán)表面溫度進(jìn)行檢查，用以判定各架輥環(huán)冷卻水冷卻效果。這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各架輥環(huán)的冷卻效果，避免由于冷卻水冷卻效果不好造成的輥環(huán)爆輥情況的發(fā)生。 5. 3 導(dǎo)衛(wèi)安裝與輥縫調(diào)整 每一架次的進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)一定要安裝正確，要對(duì)中軋輥軋槽，導(dǎo)衛(wèi)固定螺栓螺母要緊固，防止導(dǎo)衛(wèi)不會(huì)和輥環(huán)發(fā)生滑動(dòng)接觸。特別是后兩架定徑機(jī)的三角導(dǎo)衛(wèi)，安裝時(shí)導(dǎo)衛(wèi)一定要垂直于軋輥輥箱面板，以免歪斜與輥環(huán)接觸產(chǎn)生摩擦而導(dǎo)致爆輥。同時(shí)固定導(dǎo)衛(wèi)的壓板螺絲要固定緊，防止導(dǎo)衛(wèi)在軋制過(guò)程中松動(dòng)而與軋輥接觸導(dǎo)致爆輥。 導(dǎo)衛(wèi)與軋輥輥環(huán)之間要有間隙，一般

13、為1-3mm. 正確設(shè)定每架次的輥縫值，合理分配每架次的壓下量。嚴(yán)格控制進(jìn)入減定徑機(jī)的來(lái)料尺寸，避免來(lái)料尺寸過(guò)大對(duì)減定徑機(jī)輥環(huán)的沖擊而造成堆鋼事故導(dǎo)致爆輥。 5． 4 輥環(huán)材質(zhì)的選擇 此前武鋼高線各機(jī)架輥環(huán)是混用國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家的 ,而不同廠家生產(chǎn)的輥環(huán)材質(zhì)不統(tǒng)一 ,性能也有差異。認(rèn)識(shí)到輥環(huán)材質(zhì)對(duì)異常爆裂的重要性后 ,就可以選擇適合各機(jī)架的輥環(huán)了 ,而且同時(shí)上線的輥環(huán)盡量使用同一廠家的。 5．5 輥環(huán)的搬運(yùn) 配裝好的輥環(huán)在吊運(yùn)到軋制現(xiàn)場(chǎng)時(shí) ,以前采用立裝入鐵斗后吊運(yùn) ,但在吊運(yùn)過(guò)程中輥環(huán)會(huì)發(fā)生相互碰撞 ,損傷軋槽 ,即使碰撞表面不能

14、看到明顯的碰傷痕跡 ,也可能會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中 ,這在惡劣的工作環(huán)境下就可能導(dǎo)致輥環(huán)爆裂。后來(lái)專門(mén)定制了一個(gè)輥環(huán)運(yùn)輸斗 ,改變以前輥環(huán)立放運(yùn)輸?shù)哪Ｊ?,將每個(gè)輥環(huán)平放在鐵斗里的一個(gè)個(gè)硬質(zhì)橡膠軸上 ,每個(gè)橡膠軸外徑比輥環(huán)里面軸套的內(nèi)徑稍小 ,而且每個(gè)橡膠軸間距要保證輥環(huán)平放后不會(huì)相互碰到 ,這樣就杜絕了輥環(huán)運(yùn)輸過(guò)程中的相互碰撞損傷。 5. 6 生產(chǎn)操作要求 現(xiàn)場(chǎng)操作工在搬運(yùn)輥環(huán)過(guò)程中要輕拿輕放，兩個(gè)輥環(huán)之間不能產(chǎn)生相互碰撞。在裝輥之前要試試換輥小車(chē)壓力是否正常，壓拔頭是否堵塞。裝完輥后要看看上下輥是否錯(cuò)輥，冷卻水管的噴嘴口是否對(duì)正軋輥軋槽。點(diǎn)動(dòng)軋機(jī)進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動(dòng)，看看輥軸是

15、否串動(dòng)。 6 結(jié)論 通過(guò)對(duì)武鋼高線減定徑機(jī)輥環(huán)使用過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)的工況環(huán)境實(shí)際跟蹤了解，并對(duì)影響輥環(huán)爆輥原因的重點(diǎn)分析可知，正確選擇WC輥環(huán)的材質(zhì)，規(guī)范輥環(huán)冷卻系統(tǒng)要求，特別是嚴(yán)格操作人員的安裝、運(yùn)輸習(xí)慣行為都是有力解決輥環(huán)異常爆裂消耗的重要措施。采取了相應(yīng)的有效措施收到了較好的效果， 為企業(yè)減少了大量的經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 [參考文獻(xiàn) ] ［1］喬德庸．高速線材生產(chǎn)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社。1995． ［2］王有銘．李曼云，韋光．鋼材的控制軋制和控制冷卻[M]北惠：冶金工業(yè)出版社，1995． ［3］雷波榮.許莉,梁紅敏. WC輥環(huán)在線材生產(chǎn)中的應(yīng)用。 武鋼科技 2008. 夏海斌 2011.8.28