CN110280605A - 一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围≤10℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差＜20℃，在炉时间差＜10min；所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差＜150℃；所述精轧中，入口温度＜1050℃；所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差＜20℃，且下机轧辊最高点温度≤60℃。

Description

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法。

背景技术

轧辊是使金属轧材产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件，它利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材，主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。

轧辊氧化膜是轧辊受热轧过程中高温、高应力、水蒸气等特殊工况条件的影响，其表面形成的一层氧化薄膜。实际工作中，轧辊氧化膜具有多种好处，既可以降低带钢和轧辊之间的摩擦因数，防止热裂纹向辊体扩展，阻止带钢热量向辊体扩散，而且可以改进带钢的表面质量。然而，轧辊氧化膜易产生不均匀剥落，将造成辊面的不均匀磨损，直接影响辊形、动态辊缝和带钢断面凸度，因此本领域亟需一种方法，防止轧辊氧化膜的剥落。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的减小轧辊氧化膜剥落率的方法。

本发明实施例提供一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围≤10℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差＜20℃，在炉时间差＜10min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差＜150℃；所述RT2温度为R2轧机出口温度；

所述精轧中，入口温度＜1050℃；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差＜20℃，且下机轧辊最高点温度≤60℃。

进一步的，所述精轧中，轧制速度≥10m/s。

进一步的，所述精轧中，纯轧制时间≤250s。

进一步的，所述精轧中，采取双道次除鳞。

进一步的，所述冷却中，轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为60％，其中，F1-F7表示1-7号扎辊。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请通过控制轧制过程中轧材表面温度及冷却时轧辊温度，降低轧辊氧化膜结瘤铁皮形成，降低轧辊氧化膜开裂风险，从而减小轧辊氧化膜剥落率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：

图1示出了轧辊表面氧化膜凹凸形貌图；

图2示出了轧辊氧化膜剥落形貌图；

图3示出了轧辊氧化膜剥落造成带钢表面缺陷形貌图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请提供一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围≤10℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差＜20℃，在炉时间差＜10min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差＜150℃；

所述精轧中，入口温度＜1050℃；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差＜20℃，且下机轧辊最高点温度≤60℃。

较优的，所述精轧中，轧制速度≥10m/s。

较优的，所述精轧中，纯轧制时间≤250S。

较优的，所述精轧中，采取双道次除鳞。

较优的，所述冷却中，轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为50％。

1、轧辊氧化膜剥落机理分析

利用实验室进行高温氧化以及循环氧化实验分析发现，由于轧辊中含有较多的合金元素，导致高温加热过程表现出的瘤状凹凸氧化膜形貌，本质在于各种合金元素形成的碳化物表现出不同的氧化特性，出现选择性氧化，使得轧辊氧化后表面形貌不平整，如图1所示。

针对带钢温度与轧辊间温度的对应情况，开展过精轧区域轧辊与带钢温度对应关系的研究，发现在咬钢的瞬间轧辊表面温度升至最高，如带钢表面温度达到1000℃时辊面可升至700-800℃，随着空冷及水冷，辊温会进一步下降，一轮循环后辊温均值在100℃左右。由此可见由于钢种轧制过程氧化铁皮以及轧辊氧化膜的形成，带钢表面温度与轧辊表面温度存在一定的温度差，约在200-300℃。

轧辊氧化膜剥落的机理在于随着温度的升高以及使用时间的增加，氧化膜表面由于选择性氧化形成瘤状铁皮，此氧化膜在热应力的反复作用下易萌生大量的微裂纹，现场条件下，轧制力的反复作用使氧化膜内沿瘤状铁皮以及碳化物周围萌生微裂纹，如使用时间增加或者轧制温度过高，氧化膜表面表现为龟裂状破坏特征，若继续轧制使用，裂纹扩展严重的区域在轧制时辊面剪切力的作用下易发生氧化膜剥落。

由此可见轧辊氧化膜剥落的重点在于控制热轧带钢的表面温度，控制轧制过程带钢表面温度可有效降低轧辊氧化膜结瘤铁皮形成，降低氧化膜开裂风险。

2、板坯加热方式的影响

轧辊氧化膜脱落时，在带钢表面形成轻重不一、形貌各异的铁皮压入，并且跟踪发现普遍情况下带钢头部最严重，尾部相对较轻，这与带钢全长方向温度控制密切相关，对应与加热炉出口的板坯表面温度密切相关。

经过加热炉加热的板坯，如存在较大的头尾温度差，尤其是头部与本体温度差异过大，造成轧制过程中产线稳定性降低，轧制节奏打乱。热轧板头部温度较高将恶化轧辊氧化膜稳定，生产条件下热轧生产情况下头部温度较尾部温度高30-80℃度不等，控制板坯温度稳定性保证轧辊氧化膜形成厚度。提出的措施：装钢方式采用端头对齐模式，保证板坯加热过程全长温度稳定性，板坯全长的温度波动控制在10℃以内；优化生产排序，同一个轧制计划单，板坯出炉温度目标差应小于20℃，板坯在炉时间差控制在10min以内，对加热过程板坯温度提出控制要求，有利于轧制过程温度的稳定控制。

3、精轧过程温度控制

精轧过程的问题控制思路在于低温快轧，减少轧辊与带钢接触时间，降低热轧带钢表面温度进而降低轧辊表面温度。适当降低带钢RT2温度，同时保持FT7温度不变，将粗轧到精轧出口的温降控制在至少小于等于150℃，初始轧制速度提高从而缩短带钢与轧辊接触的纯轧时间；通常情况下，两端温降减少20℃可以减少纯轧时间8秒，这样就可以增加轧辊空载下的冷却时间，从而降低工作辊温度，抑制由于轧辊氧化膜增厚结瘤形成的剥离情况。

4、轧辊用水制度

精轧F1-F3工作辊在高温、高速、大压下和聚冷聚热条件下，其辊面氧化膜承受周期性的交变应力，当达到一定程度以后，辊面氧化膜中的微裂纹在裂隙源中产生、扩展，当裂纹尺寸长大一定尺寸时，垂直于辊面的裂纹与平行于辊面的裂纹汇合，在工作辊与带钢之间强大的剪应力作用下，辊面的氧化膜产生脱落。

现场跟踪发现轧辊氧化膜剥落多发生在F2、F3机架，剥落形貌如图2所示，带钢表面形成铁皮压入形貌如图3。同时现场跟踪实际测量发现，下机辊中部和边部存在明显的温差，中部个别测温点温度达到90℃以上，由此分析可见，同样冷却条件下，带钢中部和边部冷却效果存在较大差异，横向冷却强度不均匀。设计采用梯形流量设计模式调整轧辊中部和端部冷却水的流量分配情况，可改善轧辊宽度方向上氧化膜形成差异性。

由于前三机架轧机压力大，轧制温度高，在冷却水压力以及流量优先情况下，尽量保证前三机架轧辊冷却水使用量，轧辊冷却水开启比例F1-F3为100％，F4-F7为60％，优先保证前三机架的冷却水量。

下面将结合具体实施例和对比例对本申请的减小轧辊氧化膜剥落率的方法进行详细说明。

实施例1

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为5℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为10℃，在炉时间差为8min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为110℃；

所述精轧中，入口温度为1000℃；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为15℃，且下机轧辊最高点温度为53℃。

实施例2

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为7℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为15℃，在炉时间差为5min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为100℃；

所述精轧中，入口温度为980℃，所述精轧中，轧制速度为15m/s，纯轧制时间为200s，精轧中采取双道次除鳞；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为12℃，且下机轧辊最高点温度为49℃。

实施例3

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为8℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为11℃，在炉时间差为8min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为120℃；

所述精轧中，入口温度为1030℃；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为16℃，且下机轧辊最高点温度为55℃；轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为60％。

实施例4

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为10℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为16℃，在炉时间差为7min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为120℃；

所述精轧中，入口温度为1044℃，所述精轧中，轧制速度为13m/s，纯轧制时间为220s，精轧中采取双道次除鳞；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为18℃，且下机轧辊最高点温度为57℃；轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为60％。

实施例5

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为8℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为13℃，在炉时间差为6min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为115℃；

所述精轧中，入口温度为1020℃，所述精轧中，轧制速度为14m/s，纯轧制时间为210s，精轧中采取双道次除鳞；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为15℃，且下机轧辊最高点温度为56℃；轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为60％。

实施例6

一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为7℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为12℃，在炉时间差为5min：

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为115℃；

所述精轧中，入口温度为1014℃，所述精轧中，轧制速度为14m/s，纯轧制时间为215s，精轧中采取双道次除鳞；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为16℃，且下机轧辊最高点温度为54℃；轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为60％。

对比例1

前期轧制薄规格产品生产过程，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围为15℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差为30℃，在炉时间差为15min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差为150℃；

所述精轧中，入口温度为1030℃，所述精轧中，轧制速度为8m/s，纯轧制时间为250s，精轧中采取双道次除鳞；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差为25℃，且下机轧辊最高点温度为78℃；轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为50％，F4-F7为50％。

通过现场轧制跟踪方法对实施例1-6和对比例1的轧辊进行结瘤铁皮范围和剥落率检测，测试结果如表1所示：

表1

	结瘤铁皮范围	剥落率
			实施例1	0％	0％
实施例2	0％	0％
			实施例3	0％	0％
实施例4	0％	1％
			实施例5	0％	0％
实施例6	0％	0％
			对比例1	5％	10％

与现有技术相比，本申请的减小轧辊氧化膜剥落率的方法具有以下特点：

1、通过优化加热炉出炉工艺，控制加热炉炉温稳定性，从而减小轧辊氧化剥落率；

2、通过RT2与精轧过程温度差的限定范围，保证精轧轧制过程中达到高速轧制效果，保证轧制速度，有利于氧化膜的稳定形成；

3、通过精轧轧制用水制度的合理优化，结合现场工况，优先保证轧辊高温段用水量，即带钢中部以及前机架轧辊冷却水用量，可有效保护轧辊氧化膜稳定，防止热疲劳产生；

4、通过板坯温度温度控制、精轧纯轧时间控制以及轧辊冷却水量控制，可致使轧辊氧化膜稳定形成。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，包括加热、粗轧、精轧和冷却，其特征在于，所述加热中，控制轧材的全长温度波动范围≤10℃，且控制同批次轧材间的出炉温度目标差＜20℃，在炉时间差＜10min；

所述粗轧中，RT2温度和终轧温度的温差＜150℃；

所述精轧中，入口温度＜1050℃；

所述冷却中，下线后，控制轧辊边部和中部的温差＜20℃，且下机轧辊最高点温度≤60℃。

2.根据权利要求1所述的一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，其特征在于，所述精轧中，轧制速度≥10m/s。

3.根据权利要求1所述的一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，其特征在于，所述精轧中，纯轧制时间≤250s。

4.根据权利要求1所述的一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，其特征在于，所述精轧中，采取双道次除鳞。

5.根据权利要求1所述的一种减小轧辊氧化膜剥落率的方法，其特征在于，所述冷却中，轧辊冷却水体积分配比例如下：F1-F3为100％，F4-F7为60％。