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精軋機碳化鎢輥環碎輥原因淺析及相關改進
2024-11-13
張永飛
摘 要：分析我廠造成高速線材精軋機組內碳化鎢輥環碎輥的原因，結合具體實際情況，提出改進措施。
1、緒論
河鋼集團宣鋼公司二鋼軋廠二高線采用全自動連續無扭高速軋制工藝，設計規模為45萬噸/年，設計產品規格為 Φ5.5-16mm熱軋盤條，鋼種主要為普碳鋼、優質碳素鋼、低合金鋼等。產線精軋機組采用國產摩根五代機型，10架軋機全部采用碳化鎢硬質合金輥環。在實際生產過程中，由于多種原因，曾多次出現輥環碎輥現象，嚴重影響企業的經濟效益。
2、輥環碎輥原因分析
2.1 精軋機組內堆鋼
堆鋼時軋件的熱量傳遞到臨近架次的輥環上，造成輥環溫度升高，熱應力集中，但是在事故處理過程中，輥環表面溫度快速下降，便易出現輥環碎輥現象。機組內堆鋼的主要原因有以下幾種:
(1)配輥不當。摩根高速線材精軋機組采用集體傳動，各機架傳動速比不同，因此要求精軋機在配輥時除了滿足各機架間的齒輪傳動比外，還要求同架次輥環外徑誤差控制在±0.05mm內。否則，軋件在兩機架間產生抖動，最終造成機架間堆鋼。
(2)軋線對中不良。在精軋機組內各架間的導衛以及機組出口至吐絲機這一段有氣封、水箱、恢復段、夾送輥等各類導槽，軋件在高速運行過程中受阻就會導致堆鋼現象的產生。
(3)精軋機組導衛故障。精軋機組內導衛軸承油氣潤滑不足或是冷卻不足，導致軸承損壞，導輥轉動不靈活或是卡死、炸裂，形成堆鋼現象。
(4)原料缺陷。原料坯存在缺陷，在精軋機組軋制過程中，由于軋件斷面局部缺陷無法承受正常的壓力變形而產生斷裂，進而形成堆鋼現象。
2.2 輥縫設定不合理
各架次軋機輥縫應嚴格按照軋制程序表設計的輥縫范圍進行調節，如果某架次輥縫調節小于標準甚至接近0mm 時，輥環間或是輥環與該架軋機進、出口導衛間產生摩擦，導致輥環應力以及表面溫度急劇上升，形成碎輥事故。
2.3 輥環承受沖擊力異常
(1)精軋機來料尺寸過大。根據不同產品規格，精軋機來料尺寸必須嚴格控制在標準范圍之內，若料型尺寸偏大，精軋機第一架軋機輥環承受的沖擊力過大，變形量、軋制力升高，造成精軋機組發生碎輥現象。
(2)導位安裝不對中。各架軋機導衛安裝要求軋件能順利通過導衛且不能對輥環造成沖擊。否則，在每次過鋼時軋件會對輥環造成異常沖擊力，最終出現碎輥事故的發生。
2.4 輥環冷卻效果不好
在實際生產過程中，碳化鎢輥環的使用周期與表面冷卻效果有著非常密切的聯系。當輥環表面冷卻不足時，表面溫度異常升高，磨損量和裂紋率將加劇，大大降低輥環的使用壽命，嚴重時便會出現碎輥事故。冷卻效果不好的主要原因有以下幾種:
(1)冷卻水壓異常。輥環冷卻水壓一般要求控制在0.4-0.6MPa之間，若水壓太高，冷卻水易于飛濺，不能及時帶走輥環表面熱量，影響冷卻效果。若水壓太低，冷卻水無法沖破在輥環表面形成的蒸氣層，影響冷卻或是水流量相對不足，無法及時帶走輥環表面熱量，影響冷卻。
(2)冷卻水噴嘴或管路出現異常。在實際生產過程中，常常會由于冷卻水噴嘴或管路出現異常，導致輥環冷卻失效、表面溫度異常升高，最終形成碎輥事故。其中主要原因有以下幾種:①冷卻水管路有破損，存在跑冒現象。冷卻水在到達輥環之前被大量分流，致使輥環表面無法達到預期冷卻效果，最終形成事故。②冷卻噴嘴堵塞。由于冷卻水水質較差，部分雜質在冷卻噴嘴處堆積，導致冷卻水無法正常噴到輥環表面，影響冷卻效果。③冷卻噴嘴偏移。由于安裝技術水平低或是在事故處理過程中，將冷卻噴嘴的位置偏移，冷卻水無法對輥環的高溫區域進行冷卻，以致輥環溫度升高，最終形成事故。
2.5 輥環安裝及拆卸溫度不符合要求
安裝過程中，安裝軸與錐套、輥環的溫差應當控制在15度左右。否則，安裝軸與錐套、輥環的溫差過大，熱膨脹量存在較大差異，一是導致輥環與錐套之間過盈力異常，錐套易自動脫落;二是輥環溫度較低，在打壓過程中，輥環內部應力集中，在生產過程中伴隨溫度升高，導致應力加劇形成碎輥事故。此類問題在冬季生產過程中尤為突出，所以必須采取保溫等措施進行有效控制。
2.6 輥環安裝的工作壓力不標準
輥環安裝時，其工作壓力低于標準要求，造成輥環與錐套之間過盈力不夠，錐套出現脫落，最終導致碎輥事故發生。相反，裝輥壓力設定大于標準，會使輥環、錐套以及安裝軸之間過盈力異常偏大，造成碎輥或是拆輥時無法拆除被迫碎輥。
2.7 輥環、錐套或安裝軸表面有雜物
在輥環安裝過程中，未將輥環、錐套或安裝軸表面存在的氧化鐵皮、浮銹等雜質進行徹底清潔，導致三者之間的磨擦力降低，輥環出現打滑或脫落現象，最終造成碎輥事故。
2.8 錐套、安裝軸表面磨損嚴重
錐套、安裝軸經長期使用，表面會出現一定磨損，但是當錐套與安裝軸的接觸面小于80%時，錐套與安裝軸間將無法達到預期的過盈力，便易于出現退出、打滑等現象，最終形成碎輥事故。
3、相關改進措施
(1)在日常生產過程中，按照各項標準要求，加強在線工藝監督，減少精軋機組內的事故發生率。
(2)定時對料型尺寸的控制情況進行檢查，確保各架軋機頭、中、尾料型尺寸控制在標準范圍之內。
(3)利用每次停機，檢查各架次軋輥冷卻水系統，確保輥環表面冷卻效果達到標準要求。
(4)安裝前對輥環與安裝軸的溫度進行監測，確保溫差控制在合理范圍之內，特別在冬季生產過程中，對上線前的輥環進行保溫處理。
(5)制定合理的精軋輥環安裝工作壓力，并對換輥小車定期維護和保養，確保每次輥環的安裝壓力控制在標準范圍之內。
(6)輥環安裝過程中，必須將輥環內表面、錐套內外表面以及安裝軸表面進行徹底清理，確保表面清潔干凈。
(7)定期對錐套、安裝軸進行檢驗，確保接觸面達到80%以上。
4、結論
通過對輥環碎輥原因的分析及采取相應的控制措施，在實際生產過程中收到了很好的效果，有效降低了碎輥事故的發生率，減少非計劃停機時間，提高了生產作業率。
來源：《科技風》2019年第06期
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