浅谈硬质合金轧辊在钢铁轧制技术中的应用.doc

浅谈硬质合金轧辊在钢铁轧制技术中的应用浅谈硬质合金轧辊在钢铁轧制技术中的应用李荣敏(江苏科技大学张家港校区)应用技术啊I摘要随着钢铁轧制技术的不断发展,对轧辊寿命和性能的要求越来越高,所以,世界各大硬质合金公司研制出了各种硬质合金轧辊,并开发出复合硬质合金专利技术,应用于线材,棒材,无缝钢管及其它小型材(方钢,六角钢,扁钢,角钢等)的生产,并具有良好的可加工性,其寿命是普通铸铁轧辊的20倍以一h.关键词硬质合金轧辊应用修磨经济效益ApplicationOfcarbideinthesteelrolJingrollertechnologyByLiRongminAbstractWiththecontinuousdevelopmentofSteelrollingtechnology.the1ifeandperformanceofrol1havebeenstrongdemandedbyalotofIronandSteelCompany.theworldSmajorCorporationhavedevelopedavarietyofhardCarbidealloyrollers,anddevelopedthecarbidecompositepatentedtechnology.Thenewteehnologyhasbeenusedinwirerod,bars,seamlesssteeltubesandotherprofiles(squareSteel,theSiXangleS,flatSteel,anglesteel,etC.),andthecarbiderollhasgoodprocessabnity.KeywordsCarbiderol1applicationgrindingEconomic中图分类号:TG333.17文献标识码:A文章编号:1009914X(2010)340277021概述随着我国钢铁工业的飞速发展,特别是螺纹钢轧制速度不断提升,如何进一步提高轧机的利用率和生产效率,减少轧机的停机次数,已经成为摆在钢厂轧制工程师面前的一大课题.采用具有更高轧制寿命的材质作为轧辊材料,是达到这一目的的非常可行的手段.硬质合金的牌号不同,其硬度,韧性等性能也不相同,需要根据不同的应用和修磨方法选择适当的硬质合金牌号,否则将造成无法修磨的后果.对硬质合金轧辊一般采用磨削或车削的方法进行修磨,螺纹槽用铣削的方法加工,并选择与硬质合金牌号相配套的磨具,车刀和铣刀材料.2硬质合金性能简介众所周知,随着材料硬度的提高,其耐磨性能增强.在所有材料中,硬度最高的是钻石,然后依次为立方氮化硼,陶瓷,硬质合金,硬质合金具有宽范围的硬度与韧性的结合,成为当今最重要的硬质材料之.硬质合金由坚硬的碳化钨颗粒(硬质相,亦称a相)与金属粘结剂(粘结相,亦称B相,通常为钴等)组成,有时在粘结相中加入一一些镍,铬等以获得相应的性能(如:耐腐蚀).硬质合金的性能与粘结相金属的含量和碳化钨颗粒度的大小有关.不同的粘结剂含量与不同的碳化钨颗粒度,形成不同的硬质合金牌号.减少金属粘结剂含量或减小碳化钨的颗粒度,则硬质合金的硬度提高,而韧性降低,反之亦然.碳化钨在硬质合金中约占总质量的7097%之间,其平均粒度在0.2-14微米之间.硬质合金的维氏硬度范围含盖了工具钢的700HV以上.最高达到2,000HV.当温度升高时,硬度会因塑性增大而降低.3硬质合金轧辊的应用3.1硬质合金轧辊的种类从硬质合金轧辊的结构形式分,有整体硬质合金轧辊和复合硬质合金轧辊2种.其中整体硬质合金轧辊已经广泛应用于高速线材轧机的预精轧和精轧机架(包括减定径机架,夹送辊机架)等.复合硬质合金轧辊由硬质合金与其它材料复合而成,又可以分为硬质合金复合辊环和整体硬质合金复合轧辊.硬质合金复合辊环通过机械联接安装于辊轴上,应用于小型轧机,高线轧机,钢管三辊轧机等,后面有详细的介绍:整体硬质合金和复合轧辊则将硬质合金辊环直接铸造于辊轴中形成一个整体,应用于轧制负荷非常大的轧机上.3.2硬质合金轧辊在高速线材生产中的应用硬质合金辊环广泛地应用于高线轧机.在高速线材轧机中,不同机架上的辊环所受到的轧制力,轧制力矩及磨损等均有不同,相应地须使用不同的硬质合金牌号.通常情况下,前道机架(如中轧及预精轧机架)其轧制负荷较大,要求辊环有良好的韧性和强度,须选择粘结相含量较高的牌号:而后道机架(如精轧机架,减定径机架RSM,双模块TMB机架)过钢时间长,要求辊环有更好的耐磨性,要选择粘结剂含量低的牌号:尤其是成品及成品前机架辊环对线材成品的表面质量和公差有直接影响,与前几个机架相比,更需要经常换辊,换槽,通常更换次数往往是前几个机架的24倍,它的耐磨性能往往对整条轧机效率的提高起决定性作用.目前瑞典一家公司的H6T辊环在行业中运用效果较好,它的粘结剂含量只有6%,专为高速线材轧机的成品及成品前机架设计.它的硬度和耐磨性能明显地高于其它牌号,尤其是它的耐磨性能提高了50%,在成品及成品前机架使用时.它的轧槽寿命为其它厂家辊环的2倍,使得受磨损最厉害的成品机架可以与前几架一起换辊.从而大大减少了换槽,换辊次数和停机时间,提高了轧机生产作业率,具有明显的经济效益,同时,也减轻了工人的劳动强度.这一牌号的碳化钨颗粒度均为超粗颗粒,从而使其在保持高硬度和高耐磨性的同时,具有优秀的韧性和良好的抗热裂纹能力.硬质合金复合辊环应用于高线轧机的中轧机架,代替传统的铸铁轧辊,使中轧机架的轧槽寿命大幅度提高达原来的1O2O倍,大大减少了高线轧机的停机时间,提高轧机利用率的同时,使后道的硬质合金辊环的工作状态得到极大的改善,延长硬质合金辊环的使用寿命,提高了线材的最终产品质量.3.3硬质合金复合辊环在小型轧机上的应用硬质合金复合辊环应用于小型轧机的精轧和中轧机架,国外一般用在2lO个机架上,最少在二个机架即成品及成品前机架上同时使用,能够发挥出轧机的最佳性能和效益,并有利于保证成品机架的复合辊环良好的工作条件,提高单槽轧制寿命和轧材质量.硬质合金复合辊环的轧槽寿命约是普通铸铁轧辊的lO一2O倍,每次修磨量仅是铸铁轧辊的1/21/3,因此,与传统铸铁轧辊相比,复合辊环的总轧制量为普通辊的2O一40倍.硬质合金复合辊环的应用范围非常广泛,线材,棒材,管材及其它小型材,如方钢,六角钢,扁钢,角钢等的生产都可以应用这一技术,对轧机性能的提高都都收到良好的效果,例如:当轧制12mm螺纹钢筋时,硬质合金复合辊环的单槽轧制量为I300吨以上,是普通铸铁轧辊单槽轧制量8O吨的16倍多:而修磨量为1.5-2.Omm,是铸铁辊5-6mm的1/21/3.当轧制20*3的弹簧扁钢时,复合辊环的单槽轧制量为1000吨以上,而铸铁辊为7O一9O吨,相差1O倍以上.复合辊环的应用给小型轧机的生产带来如下优点:1)提升钢材产品质量,使轧材表面质量和公差得到彻底改善,负偏差控制非常精确:2)减少了换槽,换辊的次数和停机时间,提升了轧机生产利用率和产量,使轧机在同样时间内创造出更大的经济效益.3)降低了产品的废品率,减轻了轧制车间的劳动强度4)大大降低吨钢成本,是企业降本增效的有效途径.5)有利于无头轧制技术的应用.34硬质合金轧辊应用经济效益分析1,硬质合金复合辊环以一个年产量为60万吨的棒材厂为例,月产量5万吨,机时产量约7O吨,新辊直径380mm,报废直径330mm.1)增加产量:切分SLtJl2mm螺纹钢时,使用普通铸铁轧辊的平均单槽轧制量为100吨/槽,每辊2O个轧槽,换槽(辊)时间约10分钟,修磨量6mm.使用硬质合金复合辊环轧制12mm螺纹钢时,平均单槽轧制量1300吨以上,每辊l0个轧槽,修磨量2mm.以月产量5万吨为计算单位,铸铁辊需要换辊:50000吨/100吨=500次,而复合辊环换辊:50000吨/1300吨=38次,减少462次,相应可以提高产量:462次*10分钟*70吨/60=5390吨,12ram螺纹钢市场价格为2300元/吨,产值增加5390吨*2300元=1240万元/月.也就是说,由于复合辊环提升了轧机的利用率,使小型轧机每月能多创造出产值超过1000万元.2)降低成本:每对复合辊环总寿命为:10槽1300吨(380mm一330m)/2mm:325000吨,则可累计多创造产值:325000吨.1240万元/5OOOO吨=8060万元,以利润率10%计算,可多创造利润约800万元.则轧制每吨钢时,比铸铁辊利润增加:800万元/325,000吨=24.6元/吨,也就是说,使用复合辊环使吨科技博览l277应用技术l浅谈电炉中问包涂层作业的应用技术陈亮王军峰卢燕王咏梅(中冶宝钢技术服务有限公司上海200941)摘要本文主要针对电炉中间包涂层的材质选择,施工作业及使用中的问题及对策进行了概述.从炼钢工艺需求出发,对涂层材质体系选用的思路进行了概述,同时对涂料本身质量和实际操作可能存在的问题,进行了分析,并提出了相应措施.关键词中间包涂层问题对策中图分类号:0225文献标识码:A文章编号:1009914X(2010)34027802前言2O世纪50年代,作为钢铁工业革命标志的连铸技术开始逐步发展起来,其特点是过程速度快,投资集中,技术日趋完善.近年来世界上许多炼钢厂相继以全连铸生产取代了模铸生产.连铸具有提高金属收得率和降低能量消耗得优越性,而减是:(1)分流钢水.对多流连铸机通过中间包将钢水分配到各个结晶器:(2)稳流.降低钢水静压力,保持中间包稳定的钢水液面,平稳地把钢水注入结晶器:(3)贮存钢水.在多炉连浇更换钢包时,不减拉速,为多炉连浇创造条件:(4)净化钢水.在较长的浇注的时间内,使钢水温度基本不变,促使钢水中夹杂物进一步上浮,防止钢水和空气接触,避免吸氧,吸氮.2中间包涂层材质的选用近20年来,在世界冶金工业的实践中,中间包工作衬使用耐火砖和绝热板的比例越来越少,而采用喷涂料(机械喷涂)和耐火喷涂料(手工喷涂)的比例越来越多.尤其是机械喷涂施工,具有省时省力,涂层均匀等优点,正逐渐被钢厂广泛采用,但同时也对喷涂料性能提出了更高的要求.中间包喷涂(抹)料采用优质镁砂,镁钙砂为主要原料,加入复合剂和适量增塑剂,纤维等制成.具有易喷涂(抹),粘附性好,不剥落,抗侵蚀,用后解体性好,净化钢水和良好的保温效果等特点.21连铸工艺对中间包涂层材质的氧化过程中间包作为盛钢桶容器对钢水的再氧化过程主要包括如下几个方面:(1)被空气中的氧气氧化.包括氧化钢水中的金属铝:(2)钢水中的金属铝被渣中FeO,MnO和SiO氧化而形成A10浸入钢水钢成本降低达24.6元.上述计算尚未考虑由于使用复合辊环而使轧材质量的大幅提高,精确的负偏差控制,废品率的降低等带来的经济效益和轧制车间换槽/换辊压力的减轻等各种综合效益.2,整体硬质合金辊环以一个年产7O万吨的线材厂为例,轧机机时产量为80吨,日产量为1920吨,在轧制高碳钢时,使用普通牌号的硬质合金辊环时,在成品及成品前机架的单槽轧制量只有400吨左右,每天换辊达5次,而使用含粘结相最低的辊环(如H6T)时,单槽轧制量可达1200吨,每天只换辊2次,节约了3次的停机换辊时间,如果每次换辊需停机lO分钟,每天可以节约3O分钟,每年使轧机少停机达180小时,产量增加达14400吨,多创造产值约3312万元,以10%利润计算,可创造利润331万元.4硬质合金轧辊应用须注意的几个问题和解决方法4.1修磨硬质合金是一种硬质材料,有极高的硬度,而且不同的牌号加工性能差别很大.它的修磨与铸铁轧辊也有很大不同,尤其在车削和铣削时,需要选择适当的,有良好加工性能的硬质合金牌号,并使用与之相匹配的刀具材料,否则将造成无法修磨的后果.在高速线材车间一般都配备有辊环专用磨床,采用磨削的方法对硬质合金辊环及其轧槽进行修磨,每次修磨量约为0.5-1.Omm.另外,用高线轧机轧制螺纹钢盘卷,需要在成品机架的轧槽表面加工螺纹槽时,可以选择加工性能好辊环(如SHAAR的FNIO辊环)并配合专用铣刀在铣床上加工.有些厂家用电火花腐蚀的方法加工螺纹槽,但电火花极容易使辊环产生微裂纹,影响辊环的寿命和质量.4.2冷却如前所述,温度对硬质合金的性能有明显的影响,当温度过高时,硬质合金的硬度和耐磨性能会急剧下降,若长时间冷却不足,会造成轧辊表面恶化甚至产生明显的裂纹.故在热轧环境下使用硬质合金轧辊时需进行冷却.理想的冷却水压为3-6千克力,每个机架的水量为250350升/分钟.因为硬质合金辊环已经成为高速线材轧机的标准配置,高线轧机的设计已经考虑了硬质合金辊环的冷却.对于小型轧机,轧制工程师需要根据硬质合金轧辊对冷却的要求进行自检,看是否达到上述水压和水量的要求,必要时对冷278l科技博览却系统进行加强或改造.结语近年来,硬质合金轧辊以其优良的性能在钢铁生产中的应用发展迅速.新牌号的开发和新形式的复合辊环的使用,使轧机的效能得到极大的提升.硬质合金轧辊在国际钢铁企业迅速推广,有一下两个原因:一是显着降低吨钢成本,提高经济效益:二是大幅度提高轧