2250热连轧精轧支撑辊崩边原因分析

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2019年第1期

2250热连轧精轧支撑辊崩边原因分析

唐 莹，周 庆

（湖南华菱涟源钢铁有限公司，湖南 娄底 417009）

摘 要：文章对涟钢2250热连轧机组粗轧支撑辊崩边原因进行了分析，研究表明支撑辊凸度、配对工作辊倒角、支撑辊表面状况、工作辊窜动及支撑辊辊型都会对支撑辊崩边产生影响，针对以上问题采取有效措施后，没有再发生支撑辊崩边事故。

关键词：支撑辊；崩边；倒角；辊型；凸度中图分类号：TG335.5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）01-0114-02

作者简介：唐莹（1978—），男，本科，助理工程师，研究方向：防止轧辊氧化膜剥落对带钢表面带来的影响，延长轧制公里数。

1 前言

轧辊是轧钢厂使用量最大的消耗件，它直接与钢坯接触，并促使金属发生塑性变形，对于轧件的尺寸精度、表面质量和板形密切相关[1-2]。支撑辊承受了绝大部分的弯曲力矩，对于生产的稳定运行，特别是板带钢横断面的板形影响极大[3-4]。一旦支撑辊发生事故，处理时间长，对生产的影响就大。同时，由于支撑辊生产成本高，采购周期长，单支价格高，一旦支撑辊发生崩边等事故，轻则损失了支撑辊的使用直径，重则直接导致支撑辊报废，给企业造成极大的经济损失[5-7]。涟钢2250热连轧投产不久，就发生了粗轧机支撑辊大面积剥落及边部掉块的严重事故，给企业生产带来巨大损失，本文就此对支撑辊崩边原因进行了分析，并有针对性地采取了相应的改进预防措施。

2 涟钢2250热连轧机组

为了调整和优化产品结构，实现企业效益最大化，在“十一五”期间建设一套2250mm 常规热连轧机。热连轧工程主要设备为两座蓄热式加热炉（预留取向硅钢高温加热炉）、一架带大立辊粗轧机、热卷箱、转鼓式飞剪、七架精轧机、轧后控冷系统、三台卷取机，生产规模441万t/a 。2009年9月正式建成投产。

2250mm 常规热连轧机主要生产钢种有碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢、IF 钢、耐候钢、焊接气瓶用钢、压力容器及锅炉用钢、中高牌号无取向硅钢、取向硅钢、船板、管线钢、汽车面板及热轧双相钢等。

3 轧辊崩边事故

2017年4月26日涟钢2250热轧板厂轧钢车间在磨削粗轧工作辊时，发现下工作辊辊传动侧存在角部剥落现象，对应的辊号为GC01018。另外发现前一次下线的工作辊传动侧角部也存在剥落现象，对应的辊号为GC01019。具体剥落形貌如图1所示。

针对GC01018和GC01019两支下粗轧工作辊剥落情况，利用换辊时间抽出在线使用的凹辊XT01023进行检查，使用2.3万t 左右时拉出检查时，发现下辊传动侧出现轻微角部剥落，下线。下线后新换粗轧工作辊为平辊，对应辊号为

XT01025，利用换辊时间抽出下辊进行检查，到使用末期下线时，发现下辊传动侧也存在轻微角部剥落，轻微角部剥落的形貌如图

2所示。总共出现4支工作辊剥落，均为下辊传动侧角部剥落。

图1 粗轧工作辊角部剥落形貌

图2 粗轧工作辊角部轻微剥落形貌

4 影响因素及原因分析

4.1 凹形辊使用情况

粗轧工作辊原设计辊型不是凹形辊，但从2017年1

月份开始，突然出现了中间坯在粗轧机轧制过程中跑偏严重且呈镰刀弯的现象，操作工通过调平值及负荷分配调整一度无法调节过来，给生产造成较大的影响。鉴于此，为了防止中间坯跑偏，2250热连轧技术人员决定采用粗轧工作辊凹形辊进行试验，粗轧工作辊凹形辊的开始使用时间为2017年3月14日，截止至5月30日，共使用凹形辊7次，其中-80um 的辊型使用1次。每次的使用后楔形和传动侧角部剥落情况如图3所示。

共剥落四次，其中三次为在线时为凹形辊时剥落，另外一支为在线时平辊剥落，但前期使用过1次-80um 的凹形辊。

4.2 工作辊倒角情况

工作辊原设计要求边部有倒角工艺以防止应力集中，倒角工艺为距边部25mm 处车削15，后按R2进行倒角。工作辊剥落前均为直角，无倒角工艺，如图4所示。4.3 下支撑辊辊面状况

拉出下辊时，下支撑辊可见明显氧化铁皮压痕。其中工作辊和支撑辊传动侧压痕密度远大于操作侧，如图5所示。传动侧氧化铁皮压入密度大，导致传动侧辊间应力大，传动侧氧化铁皮压入量多的问题须持续跟踪确定问题点。

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图3 粗轧工作辊凹形辊使用情况

图4 工作辊设计倒角

图5.

下支撑辊辊面状况

图6 原设计支撑辊辊型

4.4 工作辊窜动

从理论分析来看，辊间压力尖峰通常情况下距离两侧100mm 左右，考虑传动侧和工作侧计算条件对称的情况下，上下辊、传动测与操作侧的接触压力峰值位置及大小一致。但目前粗轧工作辊窜动情况为上辊往操作侧窜出40mm ，下辊往操作侧窜出28～30mm ，这对于传动侧辊间压力间峰是有害的。为消除工作辊窜动问题，需及时更换粗轧工作辊锁紧块和对粗轧机进行精度测量并调整间隙，消除轧辊交叉。4.5 支撑辊辊型

原设计支撑辊RM-VCR2辊型为凸度0.23mm 外加辊身两端各磨削100mm 长的倒角，倒角高度为半径2.27mm ，倒角总高度2.5mm （半径），如图6所示，这有利于消除辊间压应力。

但实际的支撑辊的辊型为平辊加边部双重倒角，无凸度且倒角比设计倒角小0.5mm ，不利于消除边部辊间压应力。针对该问题，重新调整磨削辊型，按设计辊型磨削支撑辊。

根据凹形辊试用情况，目前楔形命中率由原86.7%提升至94.8%，改善显著，有利于改善跑偏和后续轧制状态。此次凹形辊和平辊发生下辊传动侧角部剥落问题，近期工作辊试用凹形辊为此次问题的诱发因素，但导致下辊传动侧边部疲劳破坏的根本原因为以上多个因素的综合作用，需系统考虑。

5 改进措施

针对支撑辊崩边原因，采取4点改进措施：（1）优化工作辊的倒角；（2）减少支撑辊下辊传动侧氧化铁皮压入；（3）优化支撑辊磨辊曲线；（4）通过精确测量后调整工作辊轴承座上垫片厚度及粗轧机牌坊上垫板厚度，有效改善工作辊窜动。自采取措施之后，没有再发生一起支撑辊崩边事故，取得了良好的工程应用效果。

参考文献：

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有限元分析,武汉科技大学学报,2014,37(2):121-124.[2]徐光,熊俊伟,刘显军,等.温度对轧辊磨损测量结果的影

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设备,2006(5):35-37.[4]陈加丽.热轧支撑辊凸度曲线设计与应用[J],科技创业家,

2011(4):117-118.[5]赵肖飞.支撑辊辊面剥落分析及控制措施[J],酒钢科技,

2012(3):234-237.[6]陈茂敬,王俊海,亓俊鸿.热轧支承辊脱肩原因及预防措施

分析[J],大型铸锻件,2009(2):11-12.[7]穆海玲,张爱华,裴新,等.热轧支撑辊破损失效原因分析

研究[C],中国钢铁年会,2003:317-318.