冷连轧轧辊及工艺冷却润滑

113 钛工作辊的应用 用 Ti 工作辊与 5Cr 工作辊进行轧制 , 并比
较其磨损情况 , 见图 1 。5Cr 工作辊首先磨损 , 其轧辊粗糙度的减小值比 Ti 工作辊高出 2 倍以 上 。Ti 工作辊随着带钢轧制长度的增加 , 其磨 损量很小 , 因此 Ti 工作辊具有较为稳定的粗糙
度差通常为 5～8 ℃, 最高可达 15～20 ℃。因此 冷轧过程中必须对轧辊和带钢进行冷却 。否则 , 轧辊表面会由于温度过高引起淬火层硬度降低 , 从而影响带钢的表面质量和轧辊寿命 。另外 , 轧 辊温度升高和温度的分布不均匀会破坏正常的辊 型 , 直接影响带钢的板形和尺寸精度 。同时轧辊
图 1 轧辊表面粗糙度的变化 1 - 5Cr 工作辊 ; 2 - Ti 工作辊
2 轧辊的冷却
实验表明 , 带钢冷轧时其变形功中约有 84 %～88 %转变为热能 , 使工作辊表面可升温到 80～120 ℃, 支撑辊表面温度可达到 50～70 ℃。 工作辊辊身中部与边部温度差通常为 15～20 ℃, 最高可达 30～40 ℃。支撑辊辊身中部与边部温
技术讲座
冷连轧轧辊及工艺冷却润滑
王国栋 , 刘相华 , 王军生
(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 , 辽宁 沈阳 110004)
摘 要 : 分析了钛强化冷轧工作辊的工作特性及冷连轧生产过程中工艺冷却润滑系统的组成和工作原理 , 介绍了新型乳化液供给和过滤系统的组成及其使用效果 。 关键词 : 冷连轧 ; Ti 轧辊 ; 表面质量 ; 冷却 ; 润滑 中图分类号 : T G335112 ; T G333117 文献标识码 : A 文章编号 : 1003 - 9996 (2003) 06 - 0042 - 05
在减定径机出现故障时 , 可及时调整生产计 划 , 从精轧机直接出成品 , 以减少停机损失 。 612 定修和换辊管理
由于全线有 30 架轧机 , 在没有备用减定径 机架情况下 , 换槽换辊次数多 、时间长 , 在生产 初期 , 按规定的轧辊和辊环轧制吨位进行换槽换 辊 , 时间不确定 , 给设备检修造成困难 , 轧机作 业率较低 。后根据生产实际情况 , 采用日 、周 、 月定修换辊的生产管理制度 : 每日早上停机 1～ 115h , 用于换辊换槽和设备维护 ; 每周安排 1 次 4 h定修 ,用于较大设备隐患和故障处理 ,并尽
冷轧用乳化液应满足如下要求 : (1) 高温 、高压条件下 , 具有良好的润滑特 性和冷却效果 ; ·44 ·
(2) 脱脂性能良好 , 润滑剂轧后易于清除 , 保证成品带钢表面光洁 ;
(3) 具有良好的化学稳定性 , 带钢不易生 锈 , 不易腐蚀 ;
(4) 具有良好的乳化性能 , 使用方便 ; (5) 成体低 , 废液易处理 , 无环境污染 。
用 。因此如何改善轧辊的性能 、提高轧辊的使用 高应力作用下 , 残余奥氏体转变成马氏体时会产
周期是冷轧生产面临的重要课题 。另外 , 冷轧生 生局部应力 , 从而出现微裂纹 。这些微裂纹受到
产过程中 , 轧辊与带钢之间还存在着摩擦并伴随 交变应力时会逐渐扩大 , 造成轧辊崩落 。
着热量传递 。因此 , 为减小因摩擦对冷轧过程造
(2) 冷轧过程中 , 由于剧烈的摩擦及变形功 而产生很大的热量 , 工艺润滑剂可以防止粘辊的 发生 。
(3) 工艺润滑对保护轧辊表面 、改善带钢的 表面质量起着重要作用 。一方面 , 在润滑剂的保 护下 , 可防止轧辊表面氧化 。另一方面 , 带有润 滑剂轧制对被轧带钢起到了 “抛光”作用 。 312 润滑剂的组成与性能
7 结语
减定径机是高速线材生产技术发展的最新成 果 , 与传统高速线材轧机相比 , 装备减定径机的 高速线材轧机具有不同的工艺特点 , 给生产技术 管理 、产品开发 、备件制造使用等带来许多新的 课题 , 各生产厂家 、科研院所应加强交流合作 , 共同促进我国高速线材生产技术的发展 。
参考文献 :
性见表 2 。这种轧辊相对于铬辊具有更强的耐磨
性[1 ,2 ] 。
表 2 钛轧辊的化学成分和物理特性
化学成份/ %
表面硬度 硬度穿透率/ mm 折断韧性/ kg1mm - 3/ 2 轧制疲劳限度/ 周 导热性/ W·( m·K) - 1 热膨胀系数/ ℃- 1
019C20135Si2013Mn2( 3 ～ 5 ) Cr2 014Mo2011 Ti J IS HS 96 ±1 J IS HS90/ 60 (直径方向) ≥50 ≥2 ×106 (250kg/ mm2) 3016 1115 ×10 - 6
Roll and technique coolant lubrication f or cold tandem roll ing
WAN G Guo2dong , L IU Xiang2hua , WAN G J un2sheng ( The State Key Lab1of Rolling and Automation of Nort heastern University , Shengyang 110004 , China)
冷轧过程中 , 轧辊表面承受着很大的挤压应 左右的高铬锻钢 7Cr 辊 , 轧辊表面层回火马氏体
力和强烈的磨损 , 轧辊内部承受着温度变化引起 基体上弥散分布的碳化物具有较高的硬度 , 但过
的热应力 。因此 , 冷轧工作辊应具有较高且均匀 多的合金会对金相组织 、成分偏析产生不良影
的硬化层 , 以及良好的耐磨性和抗裂性 。轧辊化 响 ; 另外 , 在使用过程中存在一些问题 , 如磨辊
表 3 轧制油的组成
组 成
例 子
基油 : 矿物油 轴承用油 、机油
动 、植物油 棕榈油 、蓖麻油 、动物脂肪
合成脂 脂肪酸脂
油性剂
高浓度脂肪树脂 、高浓度酒精
极压剂
磷酸烷基酯 、亚磷酸烷基酯
抗氧化剂
[ 1 ] 解继锋 , 李子林 , 赵自义 1 安钢高速线材生产线设计简介 [J ] . 轧钢 , 2002 , 19 (1) : 44 - 461
收稿日期 : 2003 - 06 - 19 作者简介 : 王国栋 (1942 - ) , 男 (汉族) , 辽宁人 , 教授 , 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室主任 , 东北大 学材料成型与控制工程系主任 , 博士生导师 。
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第 20 卷·第 6 期 轧 钢 2003 年 12 月
轧辊是冷轧生产过程中最直接的生产设备 , 钼 、锰 、镍等合金元素可以提高钢的淬透性和耐
轧辊对于带钢的表面质量 、生产成本起着主要作 磨性 。但过多的锰 、镍会增加残余奥氏体量 , 在
散的碳化物 , 其中高碳化合物含量的增加可有效 滑 。
地提高耐磨性 。但为保证工作辊的延展性与耐磨
性 , 应尽可能使碳化物细小 、均匀地分布 。钛与
碳和氮有极强的亲和力 , 并且细小的钛 、碳氮化
合物在物质凝结期间可沉淀 。因此 , 钛成为提高
工作辊耐磨性的有效元素之一 。日本川崎制铁研
制了一种新的钛钢工作辊 , 其化学成分和物理特
为单一系统 , 因而给生产组织带来较大的灵活 性 , 可根据市场需求安排小批量多规格产品生 产 , 如同时安排 Φ515 、Φ615mm 线材生产时 , 只需要换减定径机辊环和拆除精轧机第 25 、第 26 架辊环即可 。在更换减定径机时更节省时间 , 从而提高了轧机作业率 。当然 , 在组织大批量规 格产品生产时 , 应使用专门配备的精轧机成套辊 环 , 以方便辊环加工和配辊工作 , 减少辊耗 。
目前 , 冷连轧机组上游机架的工作辊通常采
成的不良影响 , 必须采用工艺冷却和润滑 。
用 2Cr 辊和 3Cr 辊 , 而成品机架工作辊采用 5Cr
1 冷轧机工作辊的发展
辊 , 其成分见表 1 。为进一步提高轧辊性能 , 也
111 冷轧辊材质
有尝试采用含碳量 018 %左右 、含铬量在 710 %
3 冷轧工艺润滑
311 润滑的作用 冷轧过程中 , 带钢与轧辊接触表面存在摩
擦 。为了降低轧制力 、减少摩擦的影响 , 需进行 工艺润滑 。工艺润滑的作用包括 :
(1) 通过润滑剂在轧辊和带钢表面形成一层 油膜 , 当润滑剂渗入轧辊与带钢接触表面的凸凹 部时 , 可以把带钢与轧辊分隔开 , 从而降低接触 表面的摩擦系数 , 降低轧制负荷 。
学成分中 , 碳可以保证轧辊的硬度 , 加 入 铬 、 较为困难 , 与常规铬型轧辊相比成本较高 。
表 1 冷轧工作 辊成分
%
类 别
C
3Cr 辊 0182～0190
5Cr 辊 0185～0189
Si 015～018 018～110
Mn 0120～0145 0120～0130
P ≤01020 ≤01015
Abstract : Working characters of Ti reinforcing work roll used for cold tandem rolling are analyzed1 The composition and working principle of technique coolant lubrication during cold tandem rolling are introduced1 The new emulsion feeding system , filtering system and its using effects are focused1 Key words : cold tandem mill ; Ti roll ; surface quality ; coolant ; lubrication
S ≤01020 ≤01015
Cr 217～311 418～512
Mo
V
0110～0130 来自百度文库105～0112
0117～0120 0118～0121
Ni 012～014 016～018
112 钛工作辊的特性
度改变特性 。这不仅可以减少磨辊次数 , 延长轧
冷轧机工作辊的微观组织是马氏体基体和分 辊寿命 , 而且有利于提高轧制速度 , 防止轧辊打
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Vol120·No16 Steel Rolling Dec120031
温度过高还会使冷轧润滑剂失效 , 油膜破裂 , 影 响冷轧过程的正常进行 。
实验证明 , 水是一种比较理想的冷却剂 , 它 具有比热大 、吸收率高 、成本低等优点 。因此通 常情况下 , 冷连轧机组采用水或以水为主要成分 的乳化液作为冷却剂 。
冷轧润滑包括液体润滑 、混合润滑和边界润 滑等方式 。为了保证润滑效果 , 必须在轧辊与带 钢接触表面之间形成一层油膜 , 该油膜能够在很 大压力作用下不破裂 。生产实践表明 , 冷轧时只 需很薄的润滑油膜就可以达到减少摩擦的作用 。 若油膜厚度超出一定值则对减少摩擦不再起作 用 , 相反会由于 “过润滑”而使轧辊发生 “打 滑”现象 , 在高速轧制条件下更容易产生 “打 滑”。“打滑”会造成带钢和轧辊表面损伤或发生 断带等事故 。因此 , 轧制时只需保证带钢表面具 有临界厚度油膜即可 。油膜的临界厚度受轧机形 式 、带钢种类和生产环境等因素的影响 。生产过 程中 , 通常将少量的油与大量的水混合成乳化液 使用 , 油起润滑剂作用 , 水起冷却剂和润滑油溶 剂作用 。润滑油可以是矿物油 、动植物油和合成 脂 , 除此之外加入抗氧化剂 、防腐剂等添加剂 , 构成轧制油 , 见表 3 。
量与换规格合并使用 ; 每月根据设备情况安排一 次 8h 定修 , 用于更大设备隐患和故障处理 。该 制度实行后 , 使设备检修能按计划进行 , 日历作 业率 由 56108 % 提 高 到 79182 % , 产 量 由 月 产 29334t 提高到 47285t , 跃上一个新台阶 。
为保证日定修换辊制度的实行 , 对国内外不 同牌号的辊环进行了跟踪对比试验 , 重新修订了 辊环单槽轧制量 , 并考虑了采用耐磨性更好的辊 环 , 进一步减少了换辊次数 。