轧辊作为轧钢生产的重要工具,关系到钢铁企业的高效化持续生产和轧材的产品质量,其重要性决定了钢铁企业都将轧辊作为战略物资来重点控制。虽然我国轧辊制造行业主流制造厂的工艺、选材和质量控制等很多方面已达到国外先进水平,但仔细分析各类消耗指标后发现,排除我国轧机装备平均水平等其他因素,大部分轧辊用户的消耗中有35%~50%都属于非生产性消耗。也就是说,全国每年所消耗的近一半数量的轧辊,不是轧钢正常生产消耗的。一些冷轧薄板厂生产的数据反映出,使用到正常报废的轧辊比例不到20%。轧辊非生产性消耗的比例居高不下,也影响轧机作业率的稳定提高,导致高档轧材轧制困难、轧辊更新换代成本过大等。另外,一些老轧机经改造后,原来因其他轧钢设备高故障率掩盖的轧辊换辊周期短,影响轧机作业率的矛盾,近年来也愈加凸显。
轧辊使用技术逐渐受到重视
轧辊使用技术是轧辊各相关部门为保障轧机作业率、提高轧材质量和降低使用成本所运用的科学管理方法和技能的总称。该技术是轧钢技术和轧辊制造技术的延伸和补充,是轧辊测量检测技术、轧辊机械加工技术、轧辊表面处理技术、生产运作管理科学等许多相关交叉领域的实用性技术。轧辊使用技术以服务轧机提高轧材质量为核心,以检测量化数据为基础,以预见性、柔性化管理和持续改进为特征,轧辊制造、使用、维护三维一体的合作性、互补性、促进性是该技术发展的平台,轧钢厂内各相关部门实行无边界合作,需要轧辊管理工程技术人员具备较高的素质。
20世纪60年代以来,轧制产品的下游用户需要的厚度更薄、硬度更高、表面质量更高的钢铁品种比例逐年上升,于是国外高效化、大型化、连续化、自动化等低能耗环保型的新型轧钢企业相继出现。轧辊制造企业为适应轧钢技术的快速发展,轧辊材质和制造工艺也在向高纯净化、高合金化、复合化等方向发展,供需双方联合在轧辊使用技术方面的研究迅速开展起来。
上世纪80年代,我国一些新建的钢铁企业通过引进成套轧钢设备、管理模式以及最新研发的轧辊新品种,已接触到一些这方面的技术。在仿制和使用这些轧辊时,轧辊供需双方都逐渐认识到轧辊使用技术的水平落后,是我国轧辊相关领域整体发展水平滞后于轧钢技术发展的重要原因之一,并意识到仅仅凭借采购高价的高端轧辊或不断开发高价的高合金材质的轧辊,而没有轧辊使用技术的支持,就无法满足发展迅猛的轧钢技术和下游钢材产品不断提高质量的要求。提高我国轧辊使用技术水平,已成为我国轧钢和轧辊制造业的共识。
轧辊使用技术提高轧机性能
轧辊使用技术按功能性可分为四部分:一是保障性,包括保障轧机作业率提高和稳定轧材质量;二是降低使用成本;三是持续改进,内容主要是适应和改善轧辊使用的环境,以及提高使用维护的效率;四是异常时段的轧辊使用技术。
轧辊使用技术主要研究如下内容:提高轧机轧制效能(轧机作业率)与换辊周期之间的关系,精确轧制与轧辊材质相关物理性能、机械性能的关系,轧材表面质量、型规精度与轧辊辊型孔型、辊面粗糙度之间的关系,轧辊使用的直接成本、间接成本与使用环境、轧制品种的关系,轧辊在机事故率、轧辊异常失效、轧辊事故相关损失和间接损失的影响因素,非生产性消耗比例与轧辊实物质量、轧机使用维护环境的关系,各类轧辊修复方式与修复成本、再次使用成本的关系,表面各种方式毛化及表面镀铬等强化辊面处理的方式、使用成本与轧制产品表面质量、轧辊原有使用性能的关系,在线清洁、在线检测、在线磨削与轧制产品表面质量、轧辊使用性能、使用成本的关系,轧辊各项机械性能、理化性能指标在不同使用环境下的寿命预测方式,以及适合自己轧机的具有个性化和质量稳定的高性能轧辊与降低轧辊采购成本的关系等。
轧辊使用技术的主要作用有以下几个方面:
一是保障和不断提高轧机效能。在保证轧机实施完整轧制工艺的前提下,通过科学方式延长换辊周期,并监控使用过程中和待机周转轧辊的实物质量,降低轧辊在机事故率及非计划换辊率,使自由轧制(自由规程轧制技术)等轧钢新技术的实施成为可能。
二是保证轧机在高效率、高精度、低能耗的条件下,通过提高轧辊使用中的辊面质量并控制均匀磨损,辅助轧制控制系统轧制出表面质量、性能合格的符合用户质量要求的轧制产品。
三是降低轧辊的使用成本。在保障供给轧机足量且质量稳定的轧辊的前提下,不断提高轧辊使用寿命,降低非生产性消耗比例,提高磨辊区域设备作业率,实现轧辊周转数量和库存数量最优化。
四是促进轧机更新换代,使老轧机焕发青春。支持轧钢技术进步并提高轧制产品质量,使用性价比更高且更适合轧机的轧辊来替代原有品种,缩短更换时间,降低更换成本和风险。
五是推动新产品研发,更好地满足用户对新产品的需求。轧辊制造行业能够更好地为用户提供“轧辊终身服务”,促进在开发长寿命低成本轧辊的同时,降低试用风险和轧辊试制成本,培育更多用户对新产品的需求。
轧辊使用技术在我国还是一个刚刚起步的领域,其概念、作用以及研究发展方向等还需要进一步探索研究。目前,影响该技术发展的因素主要有:一些轧辊制造厂认为轧辊使用技术研究是用户自己的事,在研发、制造、使用、维护各阶段还没有真正建立共同研究的有效渠道;在轧辊使用技术研究中仅关注降低轧辊使用的直接成本,只关心轧辊消耗系数的高低;在研发新产品的过程中,实用技术内容较少,缺乏对新产品如何使用能提高和保障轧机作业率、提高轧材质量等用户最关心的方面进行研究;供需双方对轧辊在机失效分析和轧辊事故失效分析的研究成果对轧辊制造厂质量动态控制和研发系列化、个性化品种,未起到应有的作用;轧辊使用技术的研究与轧辊使用环境的研究相互脱节或响应速度滞后。
由于我国对轧辊使用技术的研究相对轧钢技术的发展和新品轧辊研发较为落后,很多单位已经开始关注此问题,并在近期将对其进行重点研究。轧辊使用技术的研究将继续向上下游延伸,与轧辊制造技术和轧制控制技术彼此融合、相互适应、同步发展。
笔者认为,我国钢铁企业和轧辊制造行业都应重视这项技术的研究,同时,钢铁企业应为我国轧辊科研单位提供使用技术今后发展的坐标原点。轧辊使用技术的推广将成为今后轧辊制造企业售后服务的主要内容,供方轧辊的“终身服务”水平高低也将成为行业竞争的主要方面。在供需双方联合研制新品、磨辊间设备技术改造和制定新的轧辊管理方式、制度时,轧辊使用技术可以作为一个重要的考虑内容。