分享：本钢1880产线轧辊在机失效的管控研究

薄板坯连铸连轧技术是20世纪90年代国际钢铁企业开发的一项重大新技术，自1989年7月美国纽克公司第一套连铸连轧生产线投入生产以来，世界上已相继建成多条生产线，设计年生产能力已达9000多万t，并出现了多种类型、形式各异的薄板坯连铸连轧生产线，也引起广大学者和技术人员对轧机性能的广泛研究[1−2]。我国的邯郸、唐钢等钢铁企业建设的生产线已相继顺利投产。

鞍钢集团本钢板材热连轧厂1880线采用薄板坯连铸连轧技术，年设计产量为280万t。整条热轧产线对薄规格产品生产具有较强的生产能力。硅钢、集装箱用钢、花纹板产品成为该产线的主打产品。

1.   轧制线简介

1.1   轧制线设备概况

1880线设备主要由1座LF钢包精炼炉和1台RH真空炉、2台意大利达涅利公司（DANIELI）的薄板坯连铸机、2条美国布里克蒙公司（BRICMONT）的辊底式加热炉、日本三菱日立公司（MITSUBISHI-HITACHI）的2架粗轧机、1套中间冷却装置、5架精轧机、1条层流冷却线以及2台地下卷取机组成。

本钢1880 mm薄板坯连铸连轧生产线的设备构成和工艺流程情况，如图1所示：

1.2   轧辊工艺参数

轧辊是轧制过程中使钢板产生变形的主要工具，轧辊质量直接影响产品表面质量和产量。1880线轧辊主要分为工作辊、支撑辊、立辊3大类。表1为1880线轧辊主要参数：

1.3   工艺换辊制度简介

1880线各机架轧辊换辊周期为：荒轧工作辊≤1万t，支撑辊8～10万t，小立辊30万t。

精轧支撑辊5～8万t。精轧工作辊换辊周期：以F5工作辊轧延量为准50±5 km。

2.   较为典型的1880线轧辊在机失效形式及分析

由于轧辊直接与钢板接触，在高速旋转、冷热应力以及负荷作用情况下，随着轧制延长，轧辊表面会产生磨损甚至可能产生裂纹，当轧辊不能保证带钢的表面、断面等质量要求以及无法保证轧辊安全使用时，就必须用新轧辊更换旧轧辊。由于轧制产线薄规格比例大，机架工况条件恶劣，轧辊在机较为典型的失效形式有以下几个方面。

2.1   轧辊铸造缺陷问题引起的轧辊在机失效

案例：XX年04月07日，1880线生产班组反馈，F4上支撑辊传侧轴承箱体冒烟，怀疑烧箱。此支轧辊为Cr5复合铸钢材质轧辊，已在机使用13 d，当次共轧制5.05 t，轧延量为1753 km。轧辊下机传动侧轴承箱体在拆卸过程中，轧辊辊头断裂（具体形貌如图2所示）。

目视检查传动侧断口位置，发现轧辊中心部分存在斑块状的色差。进行探伤检测工作，发现轧辊传动侧折断断口及中心口位置成分夹杂比较严重。

事故分析：支撑辊辊头位置主要起到轴承箱体夹紧定位作用。主要承受箱体夹紧力及部分轧制轴向力的冲击。由于辊头位置存在夹杂缺陷，影响金属材料本身结合强度。另外，辊头位置机加工“梅花”形状，最薄位置仅50 mm且存在铸造缺陷，在机使用过程中，在外力作用下，发生脆断，传动侧轴承箱体因此无法轴向定位，最终导致发生磨损发热问题。

2.2   产线在机事故问题引起的轧辊在机失效

1）轧辊在机剥落事故

案例：XX年03月14日，生产班组23时50分轧制钢种SPHT1，规格为1.28 mm×1219 mm时，F4下工作辊操作侧剥落，如图3所示。此辊为高镍铬材质轧辊，当天19时41分换上，当次轧制633 t，轧延量为21 km。剥落位置从操作侧辊端位置至轧辊辊面640 mm处，剥落区域面积为300 mm×100 mm。

事故分析：与剥落位置对应位置有一处裂纹，如图4所示，沿轧辊周向方向呈现树枝状形态，可以判定为导致轧辊最终发生掉肉事故的裂纹源。从裂纹形态方面分析轧辊在机甩尾事故导致辊面伤损。另外，此轧辊具有表面裂纹扩展的典型特征，扩展通道较为明显，且表面裂纹区域逆向轧辊旋转方向，深度逐渐延伸（深度由4 延伸至50 mm）产生扩展最终导致轧辊剥落。

2）轧辊在机辊断事故

案例：XX年12月18日，生产班组07时56分轧制钢种A36，规格为1.8 mm×1200 mm，轧制此钢种第12块钢时，F2上工作辊传动侧断辊。此轧辊为高速钢材质轧辊，于当天05时55分上机，当次轧制224 t，轧延9 km。对事故下机轧辊进行检查发现，下机观察辊面断口形貌，如图5所示，断辊区域自轧辊传动侧台肩开始延伸至辊面1400 mm位置。

事故分析：对轧辊断口位置目测检查发现，断口位置附近辊面上存在粘钢及烤蓝印痕，如图6所示，分析轧辊在机使用过程中，此位置曾因甩尾或粘钢造成的辊面局部温度过热。轧辊传动侧位置因异常影响造成轧辊外部损伤因而产生局部应力集中。在交变应力的作用下，产生裂纹，受轧制力、扭矩驱使，裂纹迅速沿工作层表面向芯部扩展，当超出材料本身屈服极限后，最终造成辊身断裂事故。

2.3   工艺问题引起的轧辊在机失效

案例：XX年2月、6月份，1880线共有两起F5上支撑辊因为花纹辊崩边，硌伤产生的问题，造成支撑辊在机发生事故。因周向破边问题，如图7所示；花纹辊也多次发生在机事故。

事故分析：花纹辊在机与支撑辊直接接触，因支撑辊倒角结合位置存在尖角，造成花纹破损，如图8所示，最终导致支撑辊硌伤。继续使用过程中，硌伤位置产生的微小裂纹，受力扩展，造成支撑辊或花纹辊在机剥落事故。

3.   防止轧辊失效采取的改善性措施

3.1   从梳理轧辊使用制度流程方面开展管控工作

现代化企业管理制度是建立在数据收集、分析和制定严格的标准制度基础上实行的。从完善工艺管理制度入手，梳理轧辊生产工艺流程，把准脉落，查清要因，专项攻关，把握新辊、投入周转辊及报废辊3个主要使用环节，从而达到解决轧辊失效问题。如图9所示，1880线轧辊管理流程：

3.2   参照设备管理模式，建立轧辊点检制度

1）轧辊在机使用中做好动态点检工作

一看——轧辊在机运行状态；二听——是否有噪音；三触——是否有振动。

2）轧辊下机及上机前的静态点检工作

（1）轧辊检测：定期对磨床的辊型、涡流检测精度进行效验，修订偏移量。建立辊单使用制度，按照辊单核对辊号、直径、辊压等值。检查辊面是否有网纹、硌印、小掉肉、砂眼等缺陷，合格后将辊单上帐。

（2）日常轧辊探伤：每次轧辊磨削后，进行磨床涡流探伤检测。常规探伤以超声波探伤为主，检测部位主要以轧辊工作层为主。磨床涡流伤值、软点值≤0.2（以各产线每台磨床实际检测出伤值情况为准），保证磨床单独执行探伤程序，不允许采用边磨边探方式。要保证探伤值的连续性，不允许存在漏点。

（3）事故轧辊探伤：对发生轧制事故的轧辊，进行连续5次跟踪检测。为操作人员建立典型的涡流伤损图谱，如图10所示：

3.3   轧辊工艺改进，解决轧辊潜在隐患

从前期事故支撑辊裂纹源尺寸位置上与花纹辊圆周破边位置进行推算，原有支撑辊倒角与平面过渡位置存在尖角，因此，重新修改F5支撑辊边部倒角工艺曲线（如图11所示），并持续关注F5下机花纹辊边部辊面碎边的状况。

从轧辊下机情况分析，花纹周向碎边破损的问题得到了明显改善，如图12所示，且F5上支撑辊下机状态良好，此支撑辊倒角曲线已应用在F4-5机架支撑辊。

4.   1880线取得的实际效果

通过采取有效地轧辊失效管控措施，1880线轧辊在机失效得到了明显地控制，全年轧辊在机事故次数由原来的每年8~9次，减少到1次以内。产线连续生产作业得到了保障，工时作业成本及轧辊损失成本节约在百万元左右，表2为1880线改进前后2年时间轧辊在机失效事故统计：

5.   结束语

（1）通过对轧辊失效形式的分析，结合无损探伤技术，采取点检等手段，使1880线轧辊在机失效得到了有效的管控，1880线产线各机架轧辊在机失效事故明显得到降低，为企业降低运营成本做出了积极的贡献。

（2）轧辊在1880线应用使用的问题，要结合自身产线实际轧制工况条件，摸索出适合自己特点的方式、方法。

（3）本文列举的轧辊失效形式及分析，具有薄板坯连铸连轧产线的共性特征，值得钢铁同行参考、借鉴。

文章来源——金属世界