冷连轧机组成品机架辊印研究与控制

董振虎,刘彦群,孙勃,马小云,郝鹏飞,任中一

首钢智新迁安电磁材料有限公司  河北迁安 064404

摘  要  本文主要围绕冷连轧带钢表面存在的成品机架辊印缺陷进行研究，指出目前存在的问题，分析产生原因，并就如何降低成品机架辊印的产生提出了改进方向，进而提高无取向电工钢的表面质量。

关键词  轧辊；成品机架辊印；表面质量；乳化液过滤；

Research and Control on Roll Printing of finished Product stand of tandem cold Mill

  Dong Zhenhu  Sun Bo  Ma Xiaoyun  Hao Pengfei  Liu Lei  Ren Zhongyi

(Shougang Zhixin Qian’an Electromagnetic Material Co.， Ltd.)

Abstract  In this paper, the defects of finished stand roll marks on the surface of cold strip steel are studied, the existing problems are pointed out, the causes are analyzed, and the improvement direction is put forward on how to reduce the production of finished stand roll marks, so as to improve the surface quality of unoriented electrical steel.

Keywords  Roll; Finished frame roll printing; Surface quality; Emulsion filtration;

1、辊印成因

    辊印可简单的描述为：由于杂质进入轧制区域，当轧辊辊身的抗压入性能较差时，辊身表面局部出现永久性变形而形成的随机分布的小凹痕。在接下来的轧制过程中，辊印会转移到钢带表面造成辊印缺陷。结合现场实际生产经验，杂质的主要来源有带钢基体缺陷、机架内脱落异物、乳化液内杂质等。因此，想要降低辊印发生率必须从提高轧辊的抗压入性、原料基体的表面质量及机架清洁性三个方面入手。

图1 轧制变形区分区示意图

2. 降低冷轧机组成品机架辊印策略

2.1 提高轧辊抗压入性

用于冷连轧机成品机架上的工作辊，其轧制工况与前几道次工作辊相比，轧制力相对较小，对辊芯冲击韧度要求相对较低，但对轧辊表面要求，比如轧辊抗压入性、硬度等要求则更高。图2所示为国外某公司统计的辊身硬度和辊印换辊率的关系。随着辊身抗压入硬度的提高，辊印产生率减少，因辊印而换辊的次数逐渐减少。

图2 辊身硬度与辊印换辊率统计关系

目前首钢某冷连轧机组成品机架工作辊材质主要为Cr5材质轧辊，Cr5材质轧辊属于超深淬硬层冷轧轧辊，淬硬层深度大于37mm，表面硬度达94-96HSD，Cr5材质冷轧工作辊具有良好的耐磨性和韧性，淬硬层深度能满足大多数轧机的使用要求。可以在此基础上可以开发一种抗辊印轧辊，在普通材质的基础上适当调整C、Cr、Mo、Ni、V等元素的含量，通过第二相强化、间隙固溶强化等强化方式，强化轧辊组织，获得更高的表面硬度，将硬度提升至98HSD，提升辊身抗压入能力，降低被杂质硌伤几率。

保持工作辊与中间辊的硬度差，查询国内外相关资料，有证据显示机架辊印发生率同工作辊与中间辊之间的硬度差呈一定反比关系。目前首钢某冷连轧机组成品机架工作辊与中间辊硬度差10-15HSD，可采取使用低硬度的中间辊来减少辊印的产生。

2.2改善原料表面质量

热连轧带钢在高温下生成的氧化铁皮若在冷轧前不及时清理或清理不净，在冷连轧时带钢表面因氧化铁皮压入，轧制过程中易硌伤轧辊产生辊印缺陷，影响表面质量，因此在冷轧前必须保证拉矫、酸洗和漂洗工艺的规范执行，将氧化铁皮清除干净。若原料带钢表面存在较严重翘皮、结疤等缺陷时，无法通过拉矫、酸洗完全去除，轧制时易硌伤轧辊，轧后带钢出现辊印缺陷。因此，要提升原料质量，提高酸轧机组拉矫、酸洗效果，从而降低硌伤机架工作辊的概率。

冷连轧机组拉矫机作为热轧、冷轧之间承前启后的一台设备，一方面可以起到机械破鳞的作用提高酸洗效率，另一方面，拉伸弯曲矫直机对来料板形的改善不仅直接有利于冷硬卷板形质量的提高，而且可以提升带材的表面质量，因而拉伸弯曲矫直机在除鳞的高速高效化以及对板形的改善方面起到了举足轻重的作用，对带材表面质量也有一定改善作用。

首钢某冷连轧机组拉矫机针对不同钢种、不同厚度的带钢存在4种控制方式: 连续、不快开、快开、不使用。从消除来料缺陷的角度来看，延伸率应该大一些，但是从稳定性来说，延伸率应该小一些，防止带钢拉断或破坏设备。通过实验发现，首钢某冷连轧机组提升拉矫机延伸率后，轧制前带钢表面的翘皮缺陷就有所减少，精整工序统计的翘皮类缺陷有明显改善，也说明硌伤轧辊的概率会下降，辊印发生率也会下降。优化酸轧拉矫机延伸率，改善带钢表面质量，有利于降低带钢对轧辊的损伤概率，降低辊印的发生率。

2.3 提高机架清洁性

2.3.1机架内油泥清理

冷连轧机内部设备结构复杂、空间狭小，在轧机的不断运转过程，乳化液油泥、断带碎片、液压油泄露、设备老化脱落等残留在机架内部，难以彻底清理干净，不断堆积，造成轧机内部清洁度变差。尤其是设备本体粘附一层油泥后，断带产生的细小碎渣会嵌入油泥内，后续在乳化液冲刷作用下可能会将小碎渣带入轧制变形区，进而硌伤轧辊产生辊印。对于断带后产生的小碎渣，可在断带尤其是高速断带后，用轧机冲洗小车对机架及时进行手动冲洗，防止碎渣残留。

将轧机手动冲洗项目进行固化，配合定修周期实施，可以很大程度上减少机架内油污及带钢碎片，减少轧辊被硌伤概率。

图3 轧机机架冲洗前后对比效果

2.3.2 改善乳化液清洁性

首钢某冷连轧厂乳化液系统包括两种循环模式。S1模式是指1#-5#机架乳化液全部由S1清洁箱供给；S2模式是指1#-4#机架乳化液由S1清洁箱供给，5#机架乳化液由S2清洁箱供给。乳化液循环管道配置电磁阀，可实现S1和S2模式的在线切换。S1、S2清洁箱分别为高、低浓度乳化液。

乳化液系统中真空过滤器用来清除回油管路中杂质，反冲洗过滤器用来清除供油管路中的杂质，电磁过滤器用来清除S1和S2清洁箱中的铁粉，磁式分离器用来清除S2清洁箱中的铁粉，撇油器用来清除S1和S2清洁箱液面表层的浮渣，这些设备在清除乳化液内杂质、提升乳化液清洁性方面起着非常重要的作用。

真空过滤器主要清除回油管路中杂质，乳化液回液泵将回液箱中的乳化液输送到真空过滤器的上腔，乳化液在自重的作用下，通过滤纸过滤后流入过真空过滤器的下腔。通过下腔内设置的净液管流入到乳液箱中。在乳液流经真空过滤器的过程中，固体微粒不断沉积在滤纸上，使滤纸单位面积内过滤能力不断降低。为充分利用滤纸的过滤能力和提高过滤效率，设置了负压风机，连续的抽吸下腔内的空气使下腔室内形成负压。滤纸随着固体颗粒的增多其过滤能力逐渐降低到一定程度，下腔内的空气负压值不断升高。当升高到设定的数值时，链床系统工作，带动滤纸行走，使真空过滤器内滤纸更换，又开始新的工作循环过程。

磁式分离器工作原理是利用磁棒在乳化液箱体中不断的循环运行，将乳化液中的铁粉吸出，能有效降低乳化液铁粉含量，和其它钢厂交流得知，磁过滤器的过滤效果很好。乳化液使用S2模式后，要发挥S2箱的磁式过滤器的过滤作用。

乳化液系统反冲洗过滤器为喷射前最后一道过滤系统，当出现运行故障或者滤芯损坏后，会造成乳化液中杂质过滤不充分，进而在轧制过程中产生辊印。所以在反冲洗过滤器滤芯选型、设备检修环节制定严格的标准，让反冲洗过滤器真正成为乳化液清洁度的一道“守护神”。

图4冷连轧机乳化液系统主要设备

乳化液系统中还有一套重要的过滤系统，就是电磁过滤器系统，当乳化液正常在电磁过滤器中循环时，过滤器外的电磁线圈通电产生一个较强的磁场，使得过滤器中的滤芯具有很强的磁性，能够吸附住乳化液中的铁粉，这样过滤器就将不断循环的乳化液中的铁粉过滤了出来。当一个循环周期结束后，电磁过滤器中的线圈断电，过滤器中滤芯的强磁场消失，对铁粉也就失去了吸附作用，然后热水将电磁过滤器在这个周期中过滤下来的铁粉冲到污泥槽中。

图5电磁过滤器结构示意图

3  结语

质量是一个企业的生命线，产品质量是企业对用户的保证，是对市场的保证，要加强对冷连轧产品的表面质量控制。在冷连轧带钢生产过程中，要减少带钢表面辊印的产生，就必须对机架内环境及带钢原料有更好的控制，提高乳化液系统的清洁性，以保证冷轧带钢生产的稳定和良好的质量。

参考文献

1  唐广银.杨国平.一种新型抗辊印轧辊的研制[J] .金属加工（热加工），2010.12.05

2  郑圆. 乳化液电磁过滤器的原理分析及程序优化[J].冶金设备，2009.

3  王庆，李宏洲.冷轧带钢辊印缺陷的成因分析与控制实践[J]. 安徽冶金科技职业学院学报，2019.4

4  王亮. 冷轧酸洗机组拉伸矫直机应用技术研究[D].东北大学，2016-04-01