精軋機(jī)工作輥輥面氧化膜的控制

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1、精軋機(jī)工作輥輥面氧化膜的控制趙建勇，閆萍（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司?軋鋼部）?摘要：分析了氧化膜生長機(jī)制、分布形態(tài)及變化規(guī)律，探討了氧化膜失效對輥面粗糙度和磨損狀態(tài)的影響，結(jié)合1580mm生產(chǎn)線的實(shí)踐提出了控制軋輥溫度、降低剪切應(yīng)力的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：精軋機(jī)；工作輥；輥面；氧化膜；控制?1概述?????熱軋精軋機(jī)工作輥處于高溫、高應(yīng)力、水蒸氣等工況條件,工作輥表面會形成一層薄的、致密的但是耐磨的氧化膜。完好致密的輥面氧化膜不僅可以降低帶鋼和工作輥之間的摩擦因數(shù)、防止熱裂紋向輥體擴(kuò)展、阻止帶鋼熱量向輥體擴(kuò)散從而延長工作輥的工作周期和使用壽命,而且可以提高帶鋼的表面質(zhì)量。相反,氧化膜

2、不均勻脫落,將造成輥面的不均勻磨損,直接影響輥形、動態(tài)輥縫和帶鋼斷面凸度。2輥面氧化膜的形成2.1氧化膜的產(chǎn)生機(jī)理?????工作輥輥面的氧化膜是在輥面、帶鋼以及軋輥冷卻水形成的高溫、高應(yīng)力、水蒸氣等工況條件下，通過輥面中鐵離子和氧的擴(kuò)散來形成和生長的：大氣中的氧分子吸附在輥面的表面上發(fā)生離解獲得電子而生成氧離子，然后與輥面基體內(nèi)的鐵離子相遇并生成氧化膜。氧離子繼續(xù)向軋輥內(nèi)部擴(kuò)散，與此同時(shí)，鐵離子和電子從鐵表面釋放并向氧化膜表面輸送，氧離子和鐵離子在氧化膜中的某處相遇并生成新的氧化物。2.2氧化膜的宏觀形態(tài)?????下機(jī)后的工作輥，輥面氧化膜按其宏觀形貌以及粗糙程度大體可分

3、為以下幾種形態(tài)：????（1）輥面均勻分布一層呈銀灰色或淺藍(lán)色的薄氧化膜，表面光潔，此時(shí)能夠完全滿足帶鋼表面的質(zhì)量要求，而且可以裝入軋機(jī)繼續(xù)使用。????（2）輥面氧化膜也呈銀灰色或淺藍(lán)色甚至藍(lán)色，但是輥面光潔度較差，無法滿足某些對表面有特殊要求的帶鋼的質(zhì)量要求，需要換輥。????（3）氧化膜較厚呈黑色時(shí)，氧化膜表面分布著致密的龜裂紋，存在局部劃傷和脫落，粗糙度明顯增大且分布不均勻，會導(dǎo)致帶鋼產(chǎn)生三次氧化鐵皮等缺陷。???（4）氧化膜裂紋明顯擴(kuò)展，造成輥面氧化膜脫落，形成流星斑、回紋、斑帶和大面積脫落等氧化膜異常缺陷。?????綜上所述，氧化膜的厚度決定了其宏觀形貌，氧化膜

4、的宏觀形貌又決定了熱軋帶鋼的表面質(zhì)量，理想的輥面氧化膜意味著輥面顏色保持銀灰色,經(jīng)過長時(shí)間的軋制,也不會發(fā)生脫落,這對于減少熱軋工作輥磨損和異常事故非常有利，因此良好輥面氧化膜的建立與維護(hù)成為了重中之重。隨著氧化膜的厚度不同，其顏色也不斷變化,顏色越深則氧化膜越厚。其中，以灰色以及淺藍(lán)色的氧化膜厚度為最好，銀色氧化膜由于太薄不耐磨，易引起軋輥輥面粗糙；而藍(lán)色、深藍(lán)色以及黑色的氧化膜會出現(xiàn)橘皮現(xiàn)象或者脫落。這是由于氧化膜的抗剪強(qiáng)度及與基體的結(jié)合強(qiáng)度隨著氧化膜的厚度增加而降低。當(dāng)氧化膜呈深藍(lán)色或黑色時(shí),其厚度通常會超過2μm，在軋制力的反復(fù)作用下,氧化膜沿碳化物周圍萌生微裂紋,致使輥

5、面粗糙度升高、耐磨損性能下降，嚴(yán)重者形成大面積脫落等氧化膜異常缺陷。3?良好輥面氧化膜的建立?????要想建立理想的氧化膜，關(guān)鍵在于工作輥上機(jī)后開軋初期的輥身溫度控制，因此要制定嚴(yán)格的燙輥制度和工作輥冷卻水水量制度。軋鋼時(shí)必須嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行燙輥：計(jì)劃換輥后開軋前5塊鋼時(shí)，軋輥冷卻水的水量要由F7軋機(jī)的65%向上游機(jī)架依次增大，兩塊鋼的軋制時(shí)間間隔為5min，保證軋輥的平緩預(yù)熱；軋制后5塊鋼時(shí)，軋輥冷卻水的水量F7為70%，同時(shí)上游機(jī)架依次增大，連續(xù)兩塊鋼的軋制時(shí)間間隔為3-4min,適當(dāng)提高輥溫,加速軋輥氧化膜的形成；軋制第11塊鋼之后,水量恢復(fù)到100%,以防止氧化膜進(jìn)一步加厚

6、而剝落，燙輥期間軋制節(jié)奏要慢,以確保軋輥輥面氧化膜建立良好。4?工作輥輥面氧化膜的維護(hù)????建立了良好的輥面氧化膜后,在軋制過程中還應(yīng)重點(diǎn)維護(hù)，維護(hù)的重點(diǎn)在于軋輥溫度的控制以及降低剪切應(yīng)力的作用。4.1軋輥溫度的控制?????熱軋過程中工作輥的瞬時(shí)表面溫度為500～700℃,輥體溫度超過60℃。影響氧化膜增長的關(guān)鍵因素是工作輥表面溫度，因此,加強(qiáng)工作輥強(qiáng)冷卻,縮短輥面處于高溫狀態(tài)的時(shí)間,是控制輥面的氧化膜厚度、熱凸度、減少熱裂紋的重要手段。資料［1］顯示，當(dāng)軋輥溫度控制在某一范圍內(nèi)時(shí),軋輥輥面氧化膜維護(hù)良好,熱軋帶鋼表面不會產(chǎn)生氧化鐵皮缺陷。??（1）軋輥周向溫度的控制。輥面

7、從與帶鋼的接觸弧出來后,為了縮短輥面處于高溫狀態(tài)的時(shí)間，必須盡快將溫度由700℃降至300℃以下,以防止進(jìn)一步氧化。可以采取在軋輥入口側(cè)布置兩排噴嘴、出口側(cè)布置3排噴嘴的冷卻水裝置,通過加大出口側(cè)冷卻水量、減少入口側(cè)水量以加強(qiáng)工作輥的冷卻效果。另外，在高溫卷在同一軋制計(jì)劃中編排過多時(shí)，還要通過控制軋制的節(jié)奏的快慢來調(diào)節(jié)軋輥的冷卻效果。??（2）軋輥軸向溫度的控制。由于軋制時(shí)，帶鋼與軋輥的寬度不同，這就造成了軋輥在軸向上溫度分布不均，這直接影響了工作輥氧化