軋輥消耗

軋輥消耗(roll consumption)是生產鋼材平均消耗的軋輥公斤數，是度量軋制過程中軋輥消耗程度的指標。軋輥是軋制過程中最為關鍵的設備，直接影響軋機的生產率、帶鋼的表面質量和製造成本。如何在保證帶鋼表面質量的情況下，延長軋輥使用周期是軋制工藝永久需要探索的課題。

基本介紹

• 中文名：軋輥消耗
• 外文名：Roll consumption
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 釋義：度量軋制過程中軋輥消耗程度
• 設備定位：軋制過程中最為關鍵的設備

定義

軋輥是軋制過程中最為關鍵的設備，直接影響軋機的生產率、帶鋼的表面質量和製造成本。如何在保證帶鋼表面質量的情況下，延長軋輥使用周期是軋制工藝永久需要探索的課題。某酸軋機組噸鋼輥耗遠大於寶鋼等先進的鋼鐵企業，為提高軋輥使用周期，降低軋輥的消耗，機組從多方面進行了探索。

使用性能

規範化

軋輥在高溫、高壓、周期性作用力衝擊等條件下工作，始終處於複雜的應力狀態中，因此要求軋輥具有足夠的強度及剛度，有較高的表面硬度、耐磨性和耐熱性。目前在軋輥表面鍍鉻是解決以上問題行之有效的辦法。鍍鉻可使軋輥壽命延長几倍乃至十幾倍，首先是因為鉻層提高了其表面的硬度( 硬度高達1 000 HV 以上) ; 另外，鉻還是良好的耐磨性材料。耐磨且高硬度是鍍鉻軋輥能夠獲得高軋制量的關鍵因素。經過實踐證明，鍍鉻軋輥的粗糙度衰減趨勢明顯小於普通軋輥，在同樣的工作條件下，軋輥鍍鉻能夠減少換輥次數。鍍鉻輥的使用利於降低輥耗。

隨著鋼鐵企業使用鍍鉻輥數量的不斷增加，電鍍作業得到相應地規範和完善。鉻層能否發揮其作用，跟鍍鉻工藝有直接的關係。比如，機組在試用鍍鉻初期產生了非正常磨損，下線的輥子整體鉻層還在，但表面鉻層出現一條條剝落現象。上機前測得鉻層厚度為16 ～ 18 μm，下線時鉻層厚度保持10 ～12 μm，而正常下機時鉻層應該保留30% ～ 40% 的厚度比較理想。鉻層出現剝落異常是因為鍍到軋輥表面的鉻層與基輥表面結合不牢固，在軋制碾壓和摩擦過程中，出現剝落。鉻層殘存多是因為輥面硬度高且厚度太厚，肖氏硬度達到1 100 HV 以上，這種不適當的高硬度和深的“有效層”會造成軋輥裂紋和掉皮，結果導致軋輥提前報廢。找到非正常磨損的原因後，廠家對影響鍍鉻層和基輥的結合強度的因素( 如鍍液溫度、鍍鉻時電流密度、輥面磨削後毛化處理狀態、鍍前清洗處理、電解除油、反電活化處理工序、鍍層厚度等) 逐一進行檢查、最佳化。經過調整電鍍工藝，減少剝落傾向，提高了鍍鉻輥的壽命。

合理選擇

不同類型的軋機及其軋材對軋輥的特性提出不同的要求，因此，軋輥材質的選擇應根據軋制工藝和輥型要求的不同而變化。常用的軋輥的材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等，冷軋軋輥用鋼有3Cr、5Cr、6Cr、9Cr、9CrV、60 CrMo 等。軋輥基體材質的選擇對缺陷產生的敏感程度有很大的影響。為防止熱疲勞裂紋的產生和擴展，選擇抗熱疲勞、開裂敏感性好的軋輥材質外，還應該考慮產品品種和各個機架的功能。比如就鍍鉻輥而言，基輥的性能和表面狀態是獲得均勻良好鉻層的基礎，鍍鉻不改變基輥表面的狀態，對於鍍前的基體表面缺陷，鍍鉻層本身無消除作用。

制定合理規程

合理的軋制規程是延長軋輥使用周期的先決條件。軋制規程制定時要考慮壓下量、軋制力、屈服強度、客戶對帶鋼表面質量的要求、產線控制能力等因素。比如軋制時適當減少壓下量，發揮張力的作用，可防止軋輥與帶鋼邊緣接觸處應力集中造成的疲勞損傷。正常的換輥是在窄料過渡到寬料階段，既避免了帶鋼表面出現寬窄印和劃傷缺陷，也考慮了軋輥粗糙度的衰減規律，利於保障軋制工藝穩定。

加強系統管理

軋鋼生產中軋輥的消耗，與軋輥管理水平有直接關係。建立一套科學系統的軋輥檔案是為了讓使用方和管理方都能清楚地跟蹤每根軋輥的情況。

軋輥的使用環境非常惡劣，既有帶鋼與軋輥之間的摩擦，又有軋輥與軋輥之間的摩擦。在反覆持續地摩擦、冷卻交替作用下，軋輥的表面既發生物理磨損，又發生化學腐蝕，兩者的作用造成軋輥的磨損。當磨損達到一定的程度，軋輥硬度和粗糙度就難以保障，容易出現表面缺陷，需要磨削後才能使用，造成軋輥的消耗。軋輥磨削在冷軋輥管理工作中至關重要，磨削是為了徹底去除表面疲勞損傷層。

損傷一方面產生於軋制過程中出現堆鋼、帶鋼偏移時，軋輥和帶鋼的局部小面積黏結; 另一方面，由於長期軋制某種規格的帶鋼，在軋輥的一些區域造成局部疲勞。採用如磁粉探傷、渦流探傷等探傷方法，能使操作工準確判定軋輥表面缺陷部位和深度，從而避免大進給量造成的軋輥燒損，也能避免裂紋消除不徹底造成爆輥事故，在提高軋輥使用安全性的同時，大幅降低了軋輥消耗。

造成消耗因素

造成軋輥消耗的因素很多，主要有：

(1)軋機的數量；

(2)軋輥材質；

(3)所連鑄|軋鋼材品種和產品形狀的複雜程度；

(4)軋制過程中金屬變形的均勻性；

(5)採用的冷卻方法和工作條件；

(6)軋制操作的技術水平以及軋輥的加工方法等。

隨著軋機產量的提高、軋輥材質的改善、軋輥製造方法的變更、軋輥熱處理工藝的革新、軋輥堆焊技術的進步以及冷卻方法的改進等，軋輥的使用壽命得到延長，報廢前軋制鋼材數量增多，軋輥消耗不斷降低。尤其是工藝潤滑技術的套用，使軋輥消耗指標又達到新的水平。

非正常消耗

1.降低斷帶和缺陷換輥事故，減少非正常換輥的次數

斷帶換輥是軋輥消耗的主要原因之一，而這種換輥是非常態換輥。比如軋機跑偏斷帶、原料缺陷斷帶、FGC 斷帶、焊縫斷帶等。現代軋鋼利用先進的儀表、儀器進行預警，在很大程度上避免了一些斷帶事故發生，但軋制工藝制定合理與否是影響整個軋制過程的關鍵，軋制參數的給定要結合機組生產的實際情況不斷地進行摸索最佳化。嚴格控制軋機設備的功能精度，建立完善的軋機機架水平測量系統和標準，在長期的軋制過程中顯得尤為重要。軋機潤滑系統運行保持良好狀態，可防止打滑斷帶和劃傷。

缺陷換輥在軋制過程中將一直存在，即使是軋制工藝成熟後，缺陷導致的換輥也將一直是軋輥消耗的主要形式。缺陷導致換輥的原因在很多情況下很難界定，具有涉及工序複雜、範圍廣泛的特點。設備和原料是導致缺陷換輥最主要的兩大因素。為降低由於缺陷換輥引起的輥耗，機組曾經試用過抗輥印輥，但實踐證明，這種高成本軋輥的使用並沒有遏制缺陷導致的換輥。相比較而言，做好全工序質量控制，做好清潔生產工作，反而能對減少缺陷換輥起到相當重要的作用。

2.防止爆輥、黏鋼，減少非正常換輥的次數

產生爆輥的原因很多，有疲勞源導致的，有基輥內部缺陷引起的，還有應力集中產生的等等。顧名思義，軋輥表面或次表面在反覆交變應力作用下產生疲勞磨損，進而產生疲勞裂紋，若疲勞裂紋源未經消除或消除不徹底，該裂紋就會在接觸應力的作用下不斷擴展導致剝落。按照剝落產生的原因不同可將軋輥剝落分成兩大類: 一類是軋輥表面剝落，這可通過裂紋表面的“破損”軌跡來鑑別，顯著特徵是具有典型疲勞痕，如圖2 所示; 另一類是接觸應力引發的剝落，由於軋機的負荷以及軋輥在接觸點上的局部擠壓，造成的最大組合剪下應力位於軋輥表面之下的某個較小區域中，當剪下應力超過軋輥的抗拉強度時，會導致表面之下位置剝落。

除爆輥外，還有黏輥也是造成軋輥消耗的一種致命破壞形式，機組黏輥表面形貌。當帶鋼堆積在軋輥之間，使軋輥局部受力增加，在熱衝擊的作用下造成帶鋼和軋輥焊合。發生爆輥和黏輥情況的軋輥基本只能報廢。為降低爆輥事故帶來的危害，磨輥間加強對新輥入廠質量檢查，另外，加強事故輥使用中跟蹤、事故輥磨削、探傷等精細管理非常有必要。

總結

軋輥是軋機的主要組成部分，是軋鋼生產過程中最重要的消耗備件，它不僅關係到軋製成本和軋機作業率的高低，而且直接影響帶鋼的表面質量。

機組一是從改善軋輥自身條件出發，如採用鍍鉻技術，合理採用基輥材料，制定合理的軋制規程，延長軋輥壽命; 二是從降低非正常消耗，如斷帶和缺陷換輥次數，防止爆輥、黏輥，從而降低軋輥消耗。