1780 熱間連続圧延におけるバックアップロールの剥離の原因分析と防止対策

要約：剥離と欠けの分析 バックアップロールの端にある バックアップロール鞍鋼1780熱間タンデム粗圧延機の調査を実施しました。ロール剥離の主な原因は、加工硬化、不均一な摩耗、疲労による微小亀裂、およびロール側面の面取り設計の不合理であると考えられました。実際の使用状況に基づいて、合理的な使用およびメンテナンス方法と予防策を提案しました。

キーワード: 熱間圧延; バックアップロール; 剥離; 疲労微小亀裂

導入

4ハイでは 圧延工場 鋼板および鋼帯の生産では、ワークロールが圧延材と直接接触し、圧延材の塑性変形を引き起こします。これは、鋼板および鋼帯の表面品質と形状に密接に関係しています。バックアップロールは、曲げモーメントの大部分を負担し、生産の安定操作、特に鋼板および鋼帯の断面形状に大きな影響を与えます。 バックアップロール バックアップロールは生産に影響を与える重要な役割を果たしています。一方では、バックアップロールの交換周期が比較的長く、特に事故が発生した場合は圧延ラインに大きな影響を与えます。他方では、バックアップロールの製造コストが高く、1つあたり100万人民元を超えることもあります。バックアップロール事故が発生すると、サポートローラーの直径が失われ、大きな経済的損失が発生します。安陽鋼鉄株式会社の1780熱間連続圧延作業が稼働して間もなく、粗圧延機のサポートロールの端部が脱落するという重大事故が発生しました。この記事では、サポートローラーが剥がれてブロックされる原因を分析し、的を絞って対応する改善と予防措置を講じています。

1780熱間連続圧延の基本状況

1780熱間連続圧延は、安陽鋼鉄の製品構成調整戦略計画における重要な生産ラインの1つです。第1フェーズでは、ウォーキングビーム加熱炉2台、垂直ローラーを備えた4段可逆粗圧延機1台、フライングシャー1台、連続4段仕上げ圧延機7台、コイラー2台を建設し、年間生産量は1億7,500万トンになります。第2フェーズでは、ウォーキングビーム加熱炉、2ロール粗圧延機、コイラーを建設し、年間生産量は350万トンに達し、年間生産量80万トンのレベリングおよびコイリングユニットが追加されます。プロセスレイアウトを図1に示します。圧延ラインのロール条件を表1に示します。

1-3号加熱炉（予備）；2-2号加熱炉；3-3号加熱炉；4-粗デスケール装置；5-R1竪型ローラーミル（予備）；6-R1二本ロール粗圧延機（予備）；7-R2竪型ローラーミル；8-R2四段粗圧延機；9-中間ビレット断熱カバー；10-ヘッドフライングシャー；11-F1E竪型ローラーミル；12-七スタンド仕上げ圧延機；13—測定室；14—層流冷却；15—1号コイラー；16—2号コイラー；17—3号コイラー（予備）；18—1号ベーラー；19—2号梱包機；20—3号梱包機（予備）；21—巻出し検査ライン； 22—No.4梱包機; 23—No.散布機; 24—倉庫用ウォーキングビーム

図1 熱間連続圧延工程の概略図（点線枠は予備設備を表す）

表1 1780熱間連続圧延ロールの概要

R2の端を剥がす バックアップロール 粗加工工場の

ロール端が剥がれたバックアップロールは、R2粗圧延機の下部バックアップロールで、合計114,000トンの鋼材が圧延されています。ロール本体の伝動側一端にエッジブロックが発生しました。円周方向は約1000mm、軸方向幅は200mm、半径方向は90mmです。機械から降りた後、ローラー表面の硬度を測定したところ、最大値はHS71.2でした。

バックアップロールの破断端の形態から判断すると、亀裂の発生源はローラー表面に発生しており、他の部分には目に見える介在物や亀裂源の拡大欠陥は見つかりませんでした。この現象から判断すると、この部分の肉減りは主に、過剰なエッジ応力によって引き起こされる疲労微小亀裂によって引き起こされます。疲労微小亀裂は、頻繁な交互衝撃荷重によって引き起こされる亀裂拡大によって引き起こされます。

バックアップロールの工場検査性能を表2に示します。

図2 剥離の写真 バックアップロール 粗加工工場

表2 サポートローラーの性能検査パラメータ

エッジ剥離の原因分析

加工硬化の影響

バックアップロールは高硬度のワークロールと常に転がり接触しており、ロール表面には周期的な接触応力が作用します。周期的な転がり接触応力により、バックアップロール表面には加工硬化層が形成されます。硬化度合いによって増加した応力値と転がり応力が材料の降伏限界を超えると、微小亀裂が発生し、それが拡大して剥離を引き起こします。

不均一な摩耗の影響

表面の摩耗は バックアップロール は不均一であり、加工硬化層はストリップに分布しています。異なるストリップ間では硬度が異なり、応力状態が異なります。圧延プロセス中に、ワークロールの剥離、ロールのラッピング、鋼の詰まり、滑りなどの圧延事故、酸化鉄スケールの埋め込み、ロール表面の冷却水侵食などの過負荷が発生すると、バックアップロールの局所せん断応力が増加し、降伏します。加工硬化層の底部に皮下の微小亀裂が発生し、微小亀裂が内側から外側、ローラー表面まで発達し、剥離や脱落を引き起こします。

剥離が発生する前に、ロールの使用中にこの種の微小亀裂を検出することは困難であり、亀裂の拡大は見ることができません。ロールのオフライン研削中にこれらの皮下の微小亀裂を発見して除去しないと、再使用時に亀裂が急速に拡大し、ロール表面に到達して剥離を引き起こします。

製造欠陥の影響

製造工程において、ロール本体の加工層に非金属介在物や折れなどの欠陥が生じ、鋭角部に応力集中が生じます。一定期間使用すると、欠陥や応力の方向に沿って微小亀裂が発生し、拡大し、最終的に剥離を引き起こします。

ロール側面面取りの効果

鋼板の形状を制御するために、油圧曲げロールは鋼板および鋼帯の圧延工場で必要な装置の 1 つになっています。圧延プロセス中、ロール曲げ力の作用により、バックアップロールとワークロールの端部の接触応力が急速に増加します。材料の降伏限界を超えると、塑性変形が発生し、複数の交互変形により微小亀裂が発生します。亀裂が伝播すると、端部が剥がれます。

対策

ローラー交換サイクルの評価強化

鋼圧延工場とローラー研削工場では、完全なロール使用ファイルを確立し、各ロールのオンライン使用状況と研削状況を詳細に記録し、さまざまなロールのロール交換システムを厳格に実施し、ロールが使用できなくなる現象を断固として終わらせました。技術部門は、ロール交換システムの実施を評価しています。調整されたロール交換サイクルは表3に示されています。

表3 ロール交換サイクル

表面加工硬化の検出を強化する バックアップロール 体

バックアップロールが生産ラインから外れた後、ローラー表面の硬度をテストして記録し、硬度の増加と硬度の不均一性を確認します。研削が完了したら、ローラー表面の硬度を再度チェックして、加工硬化層が完全に除去されていることを確認します。硬度値は、機械が最後に使用されたときの硬度値を超えてはなりません。サポートローラーの使用期間の後半では、ワークロールの交換間のギャップを使用して、バックアップロールの表面硬度値を検出します。異常が見つかった場合は、ローラーを交換する必要があるかどうかを確認するために、技術者に相談してください。

粉砕量を適切に増やす バックアップロール

バックアップロールのオンライン使用寿命は比較的長いため、研削中に疲労層を完全に除去する必要があります。実際の生産では、検査と調査を通じて、粗圧延と仕上げ圧延のバックアップロールを通常1サイクル使用し、摩耗を除去した後、約0.5〜1 mmの疲労層を処理して疲労亀裂を減らし、ロールの使用寿命を延ばします。 。 研削後、渦電流テストを要求します。

端面の面取りを最適化 バックアップロール 体

バックアップロールの元の面取りは150mm×1.0mmで、小さすぎました。調整後、バックアップロールの面取りは200〜250mm×1.5mmになりました。面取り長さは研削のたびに変更されます。面取り長さは200mmと250mmが交互になり、面取り形状は滑らかな遷移形状になります。

超音波探傷装置を追加

研削盤には渦電流探傷装置しか装備されておらず、深い欠陥を検出して位置を特定することはできません。工場に入る新しいロールに対して効果的かつ包括的な検査を行うことはできません。工場に入る新しいロールに隠れた欠陥を見つけることは不可能であり、生産ラインから出てくる欠陥のあるロールの詳細な検査を行うことも不可能です。超音波探傷器の購入を申請した後、工場に入る新しいロールに対して包括的な検査を行い、生産ラインから出てくるロールに対して集中的な検査を行うことができます。

結論

重量級バックアップロールの製造には、大型の特殊設備が必要であり、製造サイクルが長く、調達コストが高くなります。また、耐用年数が長く、使用コストが高く、異常故障後の損失が大きいという特徴もあります。バックアップロールの製造と使用には細心の注意を払う必要があります。バックアップロールとワークロールの長期転がり接触により、ロール表面に疲労亀裂が発生しやすく、微小亀裂の拡大により最終的にロールの剥離が発生します。バックアップロールの表面硬度を検出して監視し、バックアップロール本体の面取りを合理的に設計し、ロールの交換サイクルを合理的に調整し、検出用に超音波非破壊検査装置を追加することで、バックアップロールの剥離の発生を防ぎ、バックアップロールの耐用年数を延ばすことができます。