高速钢轧辊在昆钢棒材连轧线上的应用

昆钢科技　Ｋｕｎｇａｎｇ　Ｋｅｊｉ　

１前言　高速钢轧辊在昆钢棒材连轧线上的应用　谢驰吴建银李德贵王世麟　（安宁公司棒线厂）　

摘要随着棒材轧机切分技术的广泛应用和高强度热轧带肋钢筋ＨＲＢ４００Ｅ、ＨＲＢ５００Ｅ牌号的推广，轧辊　耐磨性能对产品表面质量的影响和负差控制精度的影响也日趋明显。高速钢轧辊具有较好的耐磨性、淬透　性和高温红硬性，本文通过对昆钢棒线厂棒材车间在高速钢轧辊使用过程中遇到孔型加工、铣削、冷却、　维护和保养等问题，采用有效措施解决上述问题，成为西南地区首家高速钢轧辊运用到带肋钢筋成品架轧　制的棒材生产线。　关键词高速钢轧辊棒材连轧线应用　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｏｌｌ　ｉｎ　Ｋｕｎｇａｎｇ　Ｂａｒ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｌｉｎｅ　

Ｘｉｅ　Ｃｈｉ　Ｗｕ　Ｊｉａｎ－－ｙｉｎ　Ｌｉ　Ｄｅ－－ｇｕｉ　Ｗａｎｇ　Ｓｈｉ·－ｌｉｎ　ｒＡｎｎｉｎｇ　Ｃｏｍｐｎａｙ　Ｂａｒ＆Ｗｉｒｅ　Ｍｉｌｌ　Ｐｌａｎｔ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｒ　ｍｉｌｌ　ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓ￣ｅｎｇｔｈ　ｈｏｔ　ｒｏｌｌｅｄ　ｆｉｂｂｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｂａｒｓ　ＨＲＢ４００Ｅ，ＨＲＢ５Ｏ０Ｅ　ｇｒａｄｅｓ，ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆｒｏｌｌｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｒｅ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｈｉ　ｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏｌｌ　ｈａｓ　ｈａｒｄｅｎｅｄ　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｇｏｏｄ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｒｅｄ　ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏｌｌ　ｉｎ　ｂａｒ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｆ　Ｋｕｎｇａｎｇ　ｂａｒ　ａｎｄ　ｗｉｒｅ　ｍｉｌｌ　ｐｌａｎｔ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｇｒｏｏｖｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ｍｉｌｌｉｎｇ，ｃｏｏｌｉｎｇ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　ｂｅｃａｍｅ　ｔｈｅ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ’Ｓ　ｆｉｒｓｔ　ｏｎｅ　ｔｏ　ｕｓｅ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏｌｌ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｆｉｂｂｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｂａｒｓ　ｆｉｎｉｓｈｅｄｆｒａｍｅ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏｌｌ；ｂａｒ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｌｉｎｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

高速钢轧辊含有ＭＣ和Ｍ６Ｃ等高硬度碳化物，　其基体组织是由稳定、高硬度的马氏体构成，能有　效地抑制裂纹的形成与扩展，具有更好的抗热裂性，　同时具有良好的淬硬性、淬透性，使得高速钢轧辊　的硬度下降明显小于其他轧辊，由于轧辊中含有较　多的ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ等元素，具有较好的热稳　

定性。轧制过程中，在轧辊表面形成连续、致密、　均匀、粘结性好氧化膜，不但可降低轧辊与轧件间　的摩擦系数，而且可提高轧件尺寸精度和表面质量。　高速钢轧辊能在使用中很快形成氧化膜，可保证轧　辊在整个工作期间都具有良好的耐磨性和红硬性。　近年来，随着高速钢轧辊在国内棒线材连轧机　上推广应用，大大提高了轧机作业率，负差稳定率　和钢材表面质量，使单槽（次）过钢量提高，节省　昆钢科技　２０１４年第４期　了换辊时间，减少轧辊消耗，降低生产成本，产生　了显著的综合效益，但其本身的高硬度、高耐磨性、　高红硬性等特点，造成其车削加工困难，我厂于　２００９年９月份起对棒线材用高速钢轧辊孔型加工工　艺进行了摸索和实验。　

２高速钢轧辊应用存在的技术问题　２．１高速钢轧辊／ｊ￣－ｒ过程中存在问题　２．１．１高速钢轧辊开孔型加工的问题　高速钢轧辊目前在宽板带轧机应用和发展较快。　虽其辊身硬度值为ＨＳＤ７８　ＨＳＤ９０，但因是平辊不　需要开槽可直接进行车削、磨削加工，加工相对较　为容易；而棒材轧辊需要孑Ｌ型加工，加工难度相对　较大，较早使用高速钢轧辊的沙钢、宣钢等钢厂则　使用专用数控、磨削加工工艺，其设备投资大，加　工效率低；而我厂没有配置可进行孔型加工的专用　磨床和数控车床，采用普通轧辊车床对高速钢轧辊　进行加工，存在车削阻力大，成型车刀很难直接一　次加工成型，加工成本高、加工效率低等问题。　２．１＿２　Ｋ１道次成品孔型、横肋月牙加工问题　不同规格成品孑Ｌ，其横肋月牙角度、尺寸不一，　采用传统的摆头铣铣床，由于其传动系统老化、刚　性不足、动力不足等缺点，造成铣横肋月牙铣槽加　工时，常出现铣刀棒断刀、双眼皮、设备异响等问　题。而采用数控飞刀铣进行横肋月牙加工，其铣刀　头材质、刀杆旋转速度、进刀量等必须合理摸索设　置，根据实际月牙磨削情况，适时对刀头角度进行　磨削校正，合理掌握二次对刀技术，避免出现碰刀　导致双眼皮、断刀等情况发生。　轧辊重复加工去除旧月牙槽时会车到横肋的边　角，为断续切削加工工况，尤其轧槽在轧制使用后，　表面生产一层淬硬层（ＭＣ氧化膜），其硬度较高速　钢轧辊本身硬度高，这就造成了一种强断续切割的　局面，硬度高的刀具容易出现蹦块、断刀，而韧度　好的刀具则易出现难以吃刀、不出渣的情况，造成　加工难度增大。　

２．１．３　Ｋ４预切分架次的轧辊加工　由于Ｋ４道次为预切分孔型（如图１所示，以　２００９年试用时中１２ｍｍ三切分Ｋ４孑Ｌ型为例），整个　孔型结构导致刀具、轧辊加工接触面增大，加工阻　力增加，进刀极其困难，尤其遇到轧辊硬度不均匀　的情况下，在受到车削冲击力的作用下，常出现刀　具崩块、刀裂等情况发生；三个单孔型连体间的切　分带呈凸起状，若切削过程中定位出现问题后，发　现不及时，将造成难以补救的失误，导致整支轧辊　车废；同时因孔型的特殊性，如刀具出现钝化、崩　块等情况后，无法按Ｋ１孔型一样进行修磨后继续使　用，造成刀具报废，加工成本上升。　

图１　１２规格Ｋ４孔型图　Ｆｉｇｕｒｅ　１　１２　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｋ４　Ｇｒｏｏｖｉｎｇ　Ｇｒａｐｈ　

２．２高速钢轧辊的冷却问题　高速钢轧辊材质膨胀量大，辊面温分布不佳，　易产生不均匀热膨胀和氧化膜异常脱落，影响轧辊　的热凸度和辊缝精度；同时由于高速钢高温时对裂　纹的敏感性强，因此在如何根据现场实际情况控制水　压、水量及喷嘴角度，以达到降低轧辊辊面温度，保持　均匀温度分布的轧辊冷却，确保辊面的冷却效果，以得　到具有轧槽最佳保护性能的氧化膜厚度，减少热裂　纹量，提高轧辊的使用寿命和改善轧材表面质量是　大难题。　２．３高速钢轧辊维护和保养问题　高速钢轧辊材料导热系数小，脆性大，抗冲击　能力差，因此不能激冷激热，更不能用其他物体进　行撞击，否则极易出现轧槽掉肉甚至发生断辊事故，　而切分轧制事故多发生在１５　、１６　、１８　架，堆钢后，　红钢还卡在槽孔中，会使辊面温度迅速升高。由于　２０１４年第４期　谢驰。昊建银。李德贵：高速钢轧辊在昆钢棒材连轧线上的应用　高速钢材料脆性大、抗事故能力差，因此如何加强管　理，确保轧机正常运转，如何减少因轧制事故而对轧辊　造成的损坏依然是研究的一个重点。　

３解决高速钢轧辊应用存在问题所采　取的主要措施　

３．１高速钢轧辊加工的技术关键　轧辊车削时：（１）刀具材质的选择；（２）进刀　量、转速的合理设定；（３）铣横肋时，铣刀材质的　选择，参数的设定；（４）加工Ｋ４道次时，成型刀与　粗车刀配合使用。　解决关键技术采取的主要措施如下：　１）轧辊车削加工　

高速钢轧辊硬度高、耐磨性好、轧制过钢量高，　其硬度为ＨＳＤ７８　８５，车削加工效率低，使用车针　状贝氏体轧辊的ＹＧ６Ａ硬质合金刀具，刀具磨损严　重损耗大，还易发生崩刀或断刀柄故障。而现有轧　辊车床为ＣＡ８４５０，２００４年投产时的产品，基本能满　足高速钢轧辊的加工要求。初次加工高速钢轧辊，　车床振动强烈，加工后轧槽表面振纹明显，无法达　到要求的光洁度。针对高速钢轧辊加工的难点，通　过不断的研究与总结，选用了立方氮化硼的车刀，　重新调整车削参数，调整车床间隙，改进轧辊支架　结构，提高车床刚度，减轻轧辊在加工时的振动。　摸索出了一套能够适应当前机床设备加工高速钢轧　辊的工艺。先用立方氮化硼刀片对高速钢轧辊进行　粗车加工，把加余量控制在０．５　ｍｍ左右为精车做好　准备，最后用精车刀加工到孔型要求。　

图２　ＷＸＫ一５００Ｋ飞刀铣加工横肋月牙示意图　Ｆｉｇｕｒｅ　２　ＷＸＫ－５００Ｋ　Ｆｌｙ　Ｃｕ￣ｅｒ　Ｍｉｌｌｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｃｒｅｓｃｅｎｔ　Ｓｋｅｔｃｈ　

２）轧辊铣横肋加工　如图２所示，我厂现加工高速钢轧辊横肋月牙　采用的是ＷＸＫ一５００Ｋ飞刀铣床，虽对比传统的摆头　铣床，其具有刚性好、采用数控技术后切削量小、　切削精度高、便于二次对刀以及加工效率高等优点，　但对于加工高速钢轧辊Ｋ１孑Ｌ型横肋月牙仍遇到了较　多的麻烦问题，根据多次选用不同材质的铣刀刀头，　按不同后角角度、进刀量、刀杆旋转切削速度以及　程序控制方法进行高速钢轧辊横肋月牙加工实验，　最终选取普通金刚石铣刀刀头为合理加工材质，并　确定了铣刀刀头后角磨制加工的最佳角度，这样既　保证了车削效率，又减少了加工铣刀头的消耗。具　体加工工艺方法如下：　（１）控制铣刀后角角度，以保证铣刀在切削　时的受力性能，有效防止铣刀在切削时发生崩块和　断裂。对长度不够的铣刀采用垫铜皮的方法使其可　以继续反复正常使用３—４次。　（２）严格按照参数认真计算装刀长度，装刀　时铣刀必须装实，并将实际装刀长度误差控制在±　０．１　ｍｍ以内，以防止铣刀在切削时受到阻力回缩，　使刀杆擦到槽孔影响月牙加工质量。　（３）对原有的程序进行改进，消除不完全切　削量，大大减轻切削过程中的振动，有效防止刀具　在切削过程中发生掉块和断裂。