02212辊可逆冷轧机导向辊辊面损伤和打滑问题的分析及改进_六辊冷轧机常见问题
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12辊可逆冷轧机导向辊辊面损伤和打滑问题的分析及改进
纪海燕，辛鲁湘
（北京斯蒂尔罗林科技发展有限公司，北京 100070）
摘要:分析了国产12辊可逆冷轧机在生产中导向辊辊面损伤及打滑造成带材划伤的原因，提出了改进措施。通过对导向辊的改进，导向辊辊面损伤和打滑问题得到了很好的改善，提高了带材表面质量。关键词：12辊轧机导向辊；打滑；划伤带材；改进措施
Analysis and improvement of guide rollers' surface scar and skid of the 12-Hi Reverse cold rolling mill
JI Hai-yan，XIN Lu-xiang(Beijing Steel Rolling Technology Development Cc.,Ltd, Beijing 100070 China)
Abstract: The causes of guide rollers’surface scar and skid used in 12-Hi Reverse cold rolling mill at home were analyzed.At the same time ,the countermeasures were put forward too.Then, resolved guide roller’s surface scar and skid, and improved the surface quality of strip.Key words: guide roll of 12-Hi cold rolling mill； track slip； scuffing； improvement measures 引言
在国产12辊可逆冷轧机的多个现场，发现带材表面均有不同程度的划伤；经过不长一段时间的使用，发现导向辊辊面出现凹坑及凸起的小颗粒，导向辊与带材边部接触部位损伤更严重，有较深的沟槽。导向辊在轧制过程中出现了不同程度的打滑现象，导向辊作为测速辊，测速马盘装在导向辊上，打滑影响了测速精度。本文针对导向辊辊面损伤及打滑的原因进行分析，并提出了相应的改进措施。工况条件
12辊可逆冷轧机主要用于轧制高精度、薄规格钢带。其特点之一是工作辊直径小，轧制带材较薄，单个轧程加工率大，带材厚度范围一般在3.5mm～0.2mm；带材的张力范围也相应较大，一般在25KN～02KN。在厚带轧制时，由于张力较大，对导向辊表面产生较大的压力，在接近成品轧制时，带材较薄，张力较小。问题的原因分析
在轧制过程中, 带材表面始终与导向辊表面接触并有一定的包角，当导向辊表面被损伤后，这些表面损伤印迹会反映到带材表面，造成带材表面质量问题；在导向辊与带材之间发生打滑时，导向辊表面的损伤会划伤带材表面。同样，打滑增大了接触表面的磨损，又会加剧导向辊表面的损伤。以下对造成导向辊与带材之间发生打滑和导向辊表面损伤的原因进行分析：
保证导向辊的强度及与带材平滑接触，通常需要将其直径做大，导致其质量较大。在轧制过程中，导向辊的转动是通过带材与辊面之间的摩擦力来实现，在轧制加减速时，由于辊子质量较大及辊子两端轴承摩擦阻力等原因，导向辊不能及时的跟随带材速度的变化，造成相对滑动。小张力轧制时，作用在辊子上的摩擦力相应的减小了，就容易产生打滑。当带材表面有残留的润滑液时，会降低带材与辊面间的摩擦力，加剧打滑的发生。
在制作导向辊时，为减轻其重量，通常采用无缝管来制作。目前国内的无缝管材料主要是中低碳钢，选择范围很小，在现有材料的条件下通常采用45号钢的无缝钢管来制作。由于目前国内的热处理技术水平有限，导向辊的直径是φ450，采用45号钢无缝管，要保证其具有较高且均匀的硬度是有一定难度的。现场对表面损伤的辊子进行硬度检测，测得硬度为HRC 38～42，说明在此工况下这一硬度不能满足使用要求。
在厚带轧制时，张力通常达到25吨，作用在导向辊辊面上的单位压应力在20MPa左右，在轧制过程中，导向辊辊面线速度较高，在轧制加减速时辊面与带面之间发生相对滑动产生较大的表面摩擦力。在正压力和表面摩擦力的作用下，会在带面与辊面间发生粘性磨损，粘性磨损又会导致冷焊。在导向辊转动过程中，辊面的每一段弧与带材表面在不断的进行周期性接触和分离，辊子表面不断发生焊合又不断使焊合面分离，造成辊面出现凸起的小颗粒及凹坑。根据粘性磨损机理，表面硬度越软, 粘性磨损会越严重，出现凸起的小颗粒及凹坑越多。
导向辊辊面在带材边部部位不仅受压应力作用，同时还受剪应力作用，剪应力对辊面的损伤更为严重。与其余部分相比，在带材边部部位的辊面损伤更大。由于辊面较软，在剪应力作用下造成较密较深的沟槽，这一情况也说明辊子硬度不能满足使用要求，辊面的损伤程度与辊子表面硬度密切相关。这些损伤会在带材表面留下印迹，尤其是在轧制较宽规格带材时。
在一些使用现场，导向辊虽然通过喷涂碳化钨使其表面层具有很高的硬度，但硬度层较薄，通常只有0.1mm～0.12mm。由于基体较软，在大张力作用下，表面薄硬层跟随基体一起变形，辊子表面仍然出现了多处较深沟槽。这说明导向辊只有较薄硬度层还不能满足使用要求，还需要有一个较硬的基体。改进措施
根据上述分析，要改善带材划伤和导向辊辊面损伤问题，重要的一项就是要改善导向辊基体硬度及表面的抗磨损性能，再者是减少打滑问题，按照这个思路采取了下述改进措施：
1）提高辊子基体硬度，导向辊经专门的热处理工艺，使基体硬度≥HRC55，再对辊面进行喷涂高硬度层。喷涂高硬度层一方面可以进一步提高其表面硬度，另一方面可以提高辊面的抗粘着性，进一步提高其抗磨损性能。
2）提高辊子的表面光滑度，辊面粗糙度要求不低于R1.6μm。
3）增加导向辊驱动电机对导向辊进行驱动，以在轧机加减速时对导向辊的转速进行动态补偿、在小张力轧制的时候克服导向辊两端轴承的摩擦阻力，提高辊子的随动性避免打滑。这里要说明的是，对导向辊驱动的主要目的是为了测速的准确性。当然，这对减少导向辊与带面之间发生的相对滑动、减少导向辊磨损、减少带面划伤也起到了作用。结果验证
在多个使用现场通过采取上述措施后，取得了很好的效果，导向辊打滑问题得到很大改善。导向辊表面损伤明显的减少，过去导向辊使用三、四天辊面就开始出现损伤，一、二周后损伤就比较严重。通过采取上述措施后，一、二月内基本不会出现大的损伤，有少量的轻微损伤,由人工用油石处理一下就可以，大大提高了导向辊的耐用性。带面划伤问题得到了很好的改善，并保证了系统测速的准确性。
另外，通过现场观察发现，与带材相接触的其他非传动辊子也存在一定的打滑现象，但这些辊子受力不大，辊径较小，制造时辊子硬度容易保证，在制造难度和使用工况条件方面都比导向辊要好。当带材出现划伤后，通过对这些辊子进行重新修磨后，在一段时间里很少出现带面划伤现象。这也说明只要保证辊面光滑，即使存在一定的打滑，也不会划伤带材。结语
保证辊子硬度是改善导向辊划伤带材表面问题的关键，由于使用工况，对导向辊的制做要加以重视，辊子表面热处理硬度应≥HRC 55。由于使用工况的原因，导向辊的磨损始终存在，新辊子在使用一段时间后，难免会出现损伤，需要根据辊面情况及时进行修磨。
12辊可逆冷轧机的工况，要求导向辊既能承受较大的载荷又要转动灵活，通过增加导向辊驱动电机能较好的解决这一矛盾问题，对同时又作为测速辊用的导向辊进行驱动是非常必要的。
对于与其他带材相接触的非传动辊子，只要保证其具有较高的硬度和较高的辊面粗糙度，即使存在一定的打滑，对带材表面的划伤也会很小，能满足通常的带材表面质量要求。
参考文献：
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