R2轧机下阶梯调整装置步进板的优化改进

周永, 夏炜, ,林圣平

摘要：通过分析研究2150热轧生产线粗轧机下阶梯调整装置的步进板存在裂纹、压馈问题原因，对步进板的设计和材质进行优化改进措施，对轧机提高轧机稳定性和中间坯质量具有实际意义。

关键字：步进板、稳定、改进

1  前言

2150mm热轧带钢生产线R2四辊轧机采用闭式机架，轧机由机架装配，压下装置与HGC缸、除鳞导卫装置、工作辊装配、支承辊装配、支承辊平衡装置、下阶梯调整装置及配管。R2粗轧机通过下阶梯调整装置中调整步进板匹配不同辊径的下工作辊和下支承辊，轧辊可以进行多次修磨上线，保证轧机轧制标高不变以延长轧辊的在线使用寿命，提高轧辊使用率。步进板出现表面出现凹坑、裂纹等劣化，会导致轧机两侧刚度值差超标，在一定的轧制压力作用下，轧机产生的弹性变形也不一样，从而造成两侧辊缝也有一定偏差，会造成中间坯板型不好。所以步进板的在线安全稳定使用，对四辊轧机稳定性和中间板坯板型质量都具有决定性作用。

图1 下阶梯装置示意图             

2  下阶梯调整装置

下阶梯调整装置由液压缸（带位移传感器）、步进板、能源链、滑架等组成，位于下支承辊的下面，由6个步进板组成13级阶梯，根据不同的辊系直径而应用与之相适应的阶梯步进板，其中有一级步进板是换辊专用。步进板采用的是3Cr13不锈钢经整体淬火，调质工艺制造的，耐腐蚀性能较好，经淬火处理后整体硬度较高，耐磨性能好，但整体力学性能不佳。

在带钢轧制过程中，动压力、静压力与冲击所产生的能量会通过轧辊辊身传送到辊颈，由辊颈传送到轴承座，再由轴承座传送到轧机步进板。另外受支承辊轴承箱尺寸限制，步进板与支撑辊轴承座下圆弧垫接触面积小、受力大、承受冲击力大，接触应力大。并有冷却水腐蚀以及钢板表面氧化鳞片产生的磨粒磨损摩擦，步进板在工作过程中受轴承座的滑动摩擦以及来自轴承座的冲击，并且阶梯垫由1块3阶和5块2阶步进板组成，步进板数量多影响整个阶梯垫整体稳定性能，会出现相对移动和冲击弹跳，导致错位，这些因素会导致步进板表面出现凹坑、边缘压馈及裂纹，甚至出现断裂。因此为了保证R2四辊轧机稳定运行，轧钢过程中经常使用的几阶步进板更换周期为6个月。

3  改善措施

通过对目前使用步进板出现的劣化趋势和故障现象，以及步进板工作环境分析，需要步进板具备的高耐磨、抗冲击、耐腐蚀的性能，并提升阶梯垫步进板整体结构稳定性，因此要对现使用R2四辊轧机下阶梯的步进板进行材质和结构优化改造，保证轧机的正常运行，减少了故障的发生，降低备件消耗和备件费用。

3.1 材质和工艺优化

对步进板的材质、热处理工艺以及表面处理等方面进行改进，以合金钢 NAK80 锻件为基材，在步进板硬面层采用耐腐蚀高耐磨合金材料熔覆堆焊工艺。表面熔覆堆焊层厚度为 6-8mm，硬度达到 HRC50-55。高硬度耐腐蚀材料方式制造的复合结构步进板，能够保证了整体的良好力学性能，又能实现表面的高硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。

3.1.1、化学成分和物理性能的对比分析

表1：

材质	化学成分
	C	Si	Mn	Ni	Cr	P	S
3Cr13	0.26～0.35	≤1.00	≤1.00	≤0.60	12～14	≤0.035	≤0.030
NAK80	0.15～0.18	0.3～0.35	1.5～1.6	3.0～3.2	1.5～2.0	≤0.035	≤0.1
	Mo	Co	Ti	Nb	V	Cu	Al
	0.5～1.0	≤0.07	≤0.07	≤0.015	≤0.08	1.0～2.0	1.0～1.2

表2：

材质	机械及物理性能
	抗拉强度 δb(MPa	屈服强度 δs(MPa)	伸长率 δ5(%)	断面收缩 率ψ(%)	冲击功 Akv(J)	HB	退火 HB
3Cr13	≥735	≥540	≥12	≥40	≥24	≤217	≤235
NAK80	≥882	≥710	≥15.6	≥38	≥43	≤217	≤235

通过表1化学成分对比分析，NAK80 材料阶梯垫与 3Cr13 材料阶梯垫相比较化 学成分多了 Ni、Mo、Al、Co、Cu、Ti、Nb、V 等合金元素，这些金属元素提高了步进板材料的磨损性、抗冲击性、耐腐蚀性、易加工性。由表2分析可以看出，NAK80 材料步进板在机械与物理性能要明显要优于 3Cr13 材料步进板。

3.2  结构优化

原设计阶梯垫由1块3阶和5块2阶步进板组成（如图1左侧），步进板数量多影响整个阶梯垫整体稳定性能，在轧制过程会出现相对移动和冲击弹跳，导致错位无法正常复位，需要停机处理，因此要减少阶梯垫中步进板组成数量，步进板由2阶设计为4阶，一个阶梯垫由2个四阶和5阶组成（如图1右侧），提高整体稳定性能。

4 结束语

优化后的阶梯垫步进板，提高硬度、强度、耐磨度等性能，自2020年10月上线使用至今，步进板运行稳定，表面未出现异常。保证R2轧机的安全稳定运行,稳定中间坯质量。

参考文献：

【1】刘力改，赵立伟，迟爱敏． 几种标高调整装置的分 析与比较［J］． 一重技术，2010( 04) : 2－4．

【2】高卫军，余爱详，周铁强． 1780 mm Ｒ1 粗轧机标 高调整装置存在的问题及解决方案［J］． 中国重型 装备，2018( 04) : 42 － 44．

作者简介：周永，男，初级职称，1991年出生，主要从轧钢设备管理与设备创新优化的研究。

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