总第２１ｔ期 Ｔｏｒａｌ ＮＯ．２１１ ２０１３年第７期 河北冶全 ＨＥＢＥｌ ＭＥＴＡＬＬＵＫＧＹ ２０１３，Ｎｕｍｂｅｒ ７ 工作辊表面氧化膜剥落的原因及预防 甄同勋 （河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧厂，河北唐山０６３０１６） 摘要：热轧工作辊表面氧化膜对带钢表面质量和轧制稳定性影响很大，氧化膜脱落会造成压氧缺陷和带 钢运行状态发生改变。通过对现场观察和理论分析，介绍了高铬铸铁工作辊表面氧化膜生成和剥落的 影响因素，提出了预防措施。 关键词：工作辊；氧化膜；剥落；原因；预防 中图分类号：ＴＧ３３３．１７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—５００８（２０１３）０７—００３９—０２ ＲＥＡＳＯＮ ＯＦ ＯＸⅡ）ＡＴＩｏＮ Ｆ】 Ｍ ＳＰＡＩ Ｊ．Ｄ Ｇ ＯＮ ＷＯＲＫ Ｇ ＲＯＩ．Ｉ．ＥＲ ＳＵＲｆ’ＡＣＥ ＡＮＤ ｒｒＳ ＰＲＥＣＡＵＴＩＯＮ Ｚｈｅｎ Ｔｏｎｇｘｕｎ （Ｎｏ．１ Ｓｔｅｅｌ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｍｉｌｌ，Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ，Ｔａｎｇｓｈａｎ，Ｈｅ— ｂｅｉ，０６３０１６） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ ｏｎ ｈｏｔ—ｒｏｌｌｉｎｇ ｗｏｒｋｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｓｔｒｉｐ ｓｔｅｅｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ ｉｔｓ ｓｐａｌｌｉｎｇ ｗｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｋｉｓｓｅｒ ａｎｄ ｍａｋｅ ｓｔｒｉｐ ｓｔｅｅｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｃｈａｎｇｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｔｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐａｌ－ ｌｉｎｇ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｉｒｏｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ，ｓｏｍｅ ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｐｒｏ— ｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｗｏｒｋｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ；ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ；ｓｐａｌｌｉｎｇ；ｒｅａｓｏｎ；ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ １ 前言 轧机布局，针对不同的钢种和规格采用不同的轧辊 唐钢公司超薄热带生产线自２００３年１月热试 使用规程，保证了带钢的表面质量。 以来，最薄规格已经轧制到０．８ ｍｍ，实现了１．２ ｍｍ 对轧辊下机后进行现场观察，发现下工作辊偏 以上热带的稳定轧制。 传动侧明显有氧化膜脱落现象，并且比上工作辊的 随着冷轧产品对表面质量要求的提高，热轧原 氧化膜剥落严重。轧辊氧化膜剥落的遗传性强，前 料压氧缺陷对高附加值产品表面质量产生了不利影 面工序的机架氧化膜脱落必然影响后面工序的机架 响。在热轧过程中高铬铸铁轧辊辊面与高温带钢接 相应位置的氧化膜剥落。 触形成一层氧化膜，这种氧化膜降低了轧辊的摩擦 一般认为，高铬铸铁氧化膜形貌与表面粗糙度、 系数，减少了轧辊的辊耗。轧辊氧化膜有一个形成、 氧化温度、时间以及环境介质有关。在同样的条件 长大、剥落的过程，这与轧辊摩擦、冷却、磨损等环节 下，粗糙表面氧化膜比光滑表面会更粗大、疏松和厚 相关。随着轧制时间的增加氧化膜厚度不断增厚， 一些，粗糙表面吸附的氧浓度不同造成了氧化膜的 直到发生开裂、剥落、载氧化，造成轧辊表面粗糙。 不均匀性。随着温度的升高氧化速度明显加快，在 ２ 对工作辊表面氧化膜的分析 基体上形成的氧化颗粒粗大、疏松，易发生氧化膜开 ２．１ 工作辊表面氧化膜的特点 裂现象；随着时间的延长，首先在基体上发生选择性 唐钢１８１０生产线采用粗轧２架＋精轧５架的 氧化，氧化物颗粒细小均匀，比较致密，与基体接触 良好；之后，氧化颗粒逐步变大，氧化膜长大增厚，疏 收稿日期：２０１３—０３—２４ 作者简介：甄同勋（１９８２一），男，工程师，２００８年毕业于河北理工大 松的氧化膜开始与基体之间发生氧化，局部氧化膜 学材料成形及控制工程专业，现在河北钢铁集团唐钢公司第一钢轧 发生开裂和剥落。在高温喷水循环氧化条件下，氧 厂工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｅｎｔｏｎｇｘｕｎ＠１６３．ＣＯＩＩＩ 化膜颗粒明显粗大疏松，氧化速度加快；由水蒸汽造 ３９ 总第２１１期 成氧化膜隆起，并发生开裂和剥落。 ２．２ 工作辊表面氧化膜剥落分析 对轧辊不同轧制吨位观察后，发现轧辊氧化膜 剥落分为四个阶段：出现麻面，表面粗糙；出现点状 “Ｖ”形剥落；“Ｖ”形剥落沿轧辊周向扩展；出现成片 氧化膜剥落，并沿轴向扩展。 通过分析，轧辊表面的接触应力包括在变形区 内带钢对轧辊的轧制力、工作辊与支持辊之间的周 向应力，轧辊表面的热应力是由轧辊与带钢接触传 热、变形区外水冷、空冷急冷急热引起的。轧辊在周 期性转动，轧辊受到的接触应力和热应力也是周期 性变化。在这两种应力的相互作用下，轧辊表面氧 化膜与轧辊基体之间开始产生裂纹，剥落是裂纹的 扩展和周向交变剪切应力相互作用的结果。轧件在 变形 内有前滑区和后滑区，轧辊氧化膜通过变形 区时受到交变剪切应力，在前滑区剪切力指向出口、 在后滑区剪切力指向人口方向。这种交变剪切力使 裂纹扩展，当氧化膜与轧辊基体的黏附力小于剪切 力时，氧化膜就在裂纹处开始剥落。ｌ８ｌ０生产线在 轧制超薄规格带钢时ＲＤＴ温度约为１ ０７０℃，进入 精轧机架带钢温度为１ ０３０ ｏＣ，较易生成大量的二 次氧化铁皮。二次氧化铁皮的主要成分为Ｆｅ，Ｏ ， 属硬脆相，远大于轧辊硬度，在变形区内对轧辊表面 的氧化膜有很大的破坏作用。 ２．３氧化膜剥落的影响 氧化膜剥落后会压入带钢表面，直接影响带钢 质量。压入表面的氧化铁皮经过酸洗后，在缺陷处 留下深浅不一的小麻坑，严重影响后工序冷轧板的 表面质量。 氧化膜剥落是由点到线、然后是成片的不规则 脱落，在轧制过程中会造成轧辊辊面的不均匀磨损， 直接影响辊形、动态辊缝和带钢断面凸度控制。在 轧制超薄规格时，严重影响带钢在轧机内的运行状 态，使轧制生产处于不稳定状态。 唐钢１８１０生产线采用２＋５布局，Ｒ２距离Ｆ１ 有长距离的中间辊道。在轧制超薄规格时，为了保 证轧机负荷在一定范围内采用高温轧制，由于Ｒ２ 出口约在ｌ ０７０ ｏＣ，工作辊长期在快节奏、高温、喷 水环境下工作，换辊初期氧化膜生成及剥落很快，给 ４０ ＳＬｆ＇ｌ稳定性带来极大影响。 ３ 预防措施 ３．１ 加强对冷却系统的维护 轧辊的冷却系统工作状况直接决定轧辊温度的 高低，控制轧辊表面氧化膜的生成速度。通过对轧 辊冷却水水质和管道的维护，保证轧辊均匀高效冷 却；加强对轧机刮水板的维护，对变形和损坏的刮板 及时更换，有效除去轧辊的残留氧化铁皮，避免压人 带钢内对轧辊造成伤害。 ３．２保证热轧油的正常使用 热轧油的正常使用可以有效降低轧机负荷，从 而降低轧辊表面所受的剪切应力，减缓轧辊氧化膜 的裂纹扩展，阻止轧辊氧化膜剥落。 ３．３合理控制板坯加热质量 通过控制加热炉内气氛和加热炉出钢温度，有 效减少板坯氧化铁皮的生成，降低氧化铁皮对轧辊 的磨损，有效保护轧辊氧化膜。 ３．４调整轧机负荷 轧机负荷分配是轧机轧制稳定性的基础。在保 证稳定轧制的前提下，适当降低易产生氧化膜机架 的负荷，可以有效降低轧辊在变形区内受到的变形 压力，避免氧化膜裂纹的产生，对氧化膜起到保护 作用。 ３．５合理安排轧制节奏 烫辊和轧制节奏对氧化膜的形成及保护具有重 要作用。现场实践表明：在轧制超薄规格带钢时，轧 辊的轧制吨位达到３００ ｔ时是氧化膜形成的关键时 期，当轧辊到达５００～６００ ｔ时轧辊会有大面积的氧 化膜脱落，给轧制的稳定性带来不利影响，然后氧化 膜会再生成并稳定存在较长时间。根据实际状况制 定合理的轧制计划，促使氧化膜的生成和稳定存在， 保证板带质量和稳定轧制。 ４ 结语 唐钢１８１０生产线高铬铸铁轧辊表面氧化膜的 形貌与轧辊表面粗糙度、温度和环境介质有关，受轧 辊应力作用氧化膜生成裂纹、并逐渐大，最终导致剥 落。通过对板坯加热温度、冷却水系统维护、工艺润 滑、负荷分配和轧制节奏等的改进和调节，降低了氧 化膜的脱落状况。
