酸洗线以优质热轧薄板为原料, 经破鳞、酸洗去除带钢表面氧化铁, 再经过切边、平整及拉矫以及表面涂油、防锈处理后获得表面质量和使用要求的热轧酸洗板;酸洗线与连轧机组联合成酸洗连轧机组, 生产的冷硬卷经退火、镀锌处理后供给用户使用;酸洗线与镀锌机组联合成热轧酸洗镀锌联合机组, 直接生产热轧镀锌卷;无论采用何种组合方式, 产量与质量是企业最关心的指标, 由于胶辊可避免带钢擦划伤, 具有较大的摩擦系数、良好的挤干效果, 因此在酸洗线及冷轧线广泛使用;但因为衬胶辊种类繁多, 特性各异, 因此使用时必须结合工位特点选取, 否则, 将对产线稳定运行产生不利影响。
2 酸洗线胶辊分类
2.1 传送类胶辊
主要用于支撑带钢, 将带钢输送到下个工位, 实现带钢转向, 对中作用, 常温工况, 受带钢板形及边部、头尾缺陷影响, 衬胶层表面会产生划伤。
设计选型:衬胶选择聚氨酯, 硬度sh A90-95, 粗糙度Ra3.2左右, 动平衡等级G16, 胶层厚度15~20mm;为了防止带钢跑偏, 将纠偏辊与活套车转向辊设计为中高辊, 一般中高4~6mm, 运行效果明显。
维护注意事项:辊子表面磨损易导致带钢跑偏, 尤其是活套内的托辊, 需要按照周期下线, 一般辊面磨损超过5mm时必须更换, 为减少成本, 也可将活套托臂辊子对调使用。纠偏辊及转向辊使用周期为1年, 检查磨损超过3mm需下线, 同时需注意纠偏辊粗糙度降低情况, 若粗糙度过低, 会降低纠偏辊效果。
2.3 张力类胶辊
2.3.1 夹送辊
主要用于酸洗线入口及出口段, 在带钢穿带及焊接时投用, 结构为一个传动辊加一个自由辊, 辊面材质选用聚氨酯, 硬度与粗糙度与托辊相当。穿带过程中带头及带尾会对辊面造成损伤, 部分钢厂将夹送辊的自由辊 (常用) 改为镀铬钢辊, 提高使用寿命;需要注意的是涂油机后的第一对夹送辊, 带长度测量功能, 为防止打滑影响检测精度, 必须采用胶辊, 个别厂家选用聚氨酯胶辊, 因聚氨酯耐油性不好, 聚氨酯辊面硬度较高, 常出现打滑现象, 后将材质改为耐油性优的丁腈橡胶后, 运行情况良好。
2.3.2 张力辊
利用带钢与其包绕接触产生摩擦力达到产生及改变带钢张力的目的, 以满足工艺生产需求, 一般采用耐磨性优异的聚氨酯, 其硬度sh A90-95, 粗糙度3.2;但在使用过程中, 常出现打滑现象, 尤其在产线高速和薄带钢时容易出现, 究其原因, 一方面由于张力波动张力过载引起, 另一方面由于辊面长期使用后粗糙度降低, 甚至达到0.1, 造成摩擦系数降低, K=e
ua降低, 出现打滑;
解决措施为一方面优化工艺及电气控制, 另一方面增加辊面摩擦系数。聚氨酯与带钢摩擦系数为0.6, 设计时按照0.18选取, 在使用6个月左右随着其粗糙度降低, 摩擦系数降低, 产生打滑, 由于聚氨酯受限于温度及硬度, 其摩擦系数无法做到很高, 如图1, 图2所示。
图1 摩擦系数与温度关系 (铬黄铜板上)
图2 摩擦系数与硬度关系 下载原图
解决打滑问题, 常规有以下几种做法:
1) 降低聚氨酯硬度:将硬度降低至sh A70左右, 可以延缓打滑现象出现, 但由于降低了硬度, 辊子寿命较短, 增加维修成本, 不经济, 且防滑效果不理想;
2) 采用毛化辊:将聚氨酯辊面毛化或橘皮处理, 可以很好的起到防滑效果, 但随着产线使用, 其辊面粗糙度逐步降低, 防滑效果降低, 需要重新毛化加工;
3) 采用聚氨酯颗粒辊:即在普通聚氨酯的浇注过程中加入一定比例的聚氨酯颗粒 (胶面硬度Shore A90±5, 聚氨酯颗粒硬度Shore A98±2) , 聚氨酯辊体表面材料产生的硬度差, 形成“海岛”结构, 聚氨酯颗粒在使用中, 受到接触带钢压力, 形成粗糙表面, 获得高摩擦系数, 从而起到防滑效果。在一定范围内压力越大, 粗糙表面越明显, 防滑效果越佳。但需要注意颗粒在生产薄带钢时对带钢表面的划伤情况;
4) 采用其他材质胶辊:采用进口氢化丁腈HNBR橡胶, 氢化丁腈硫化胶的拉伸强度一般可达30MPa, 补强后达到50MPa, 具有优异的耐磨性, HNBR, 摩擦系数可达2.3, 可以长期使用, 寿命达到1年以上, 防滑效果明显。
2.4 挤干类胶辊
2.4.1 酸洗挤干辊
位于酸洗槽及漂洗槽, 挤干带钢表面酸液及漂洗水, 介质:盐酸浓度220g/l, 铁离子浓度100g/l, 温度95℃。挤干辊材质选用氯磺化聚乙烯CSM, 利用其优良的耐酸性及较好的耐高温性能, 另外CSM结构中含有氯原子, 故不会延燃, 特别是酸槽内有氢气产生, 辊子的阻燃性很关键。挤干辊对产线造成的影响主要有造成带钢跑偏、异物压入、板面带水等, 为达到挤干辊长寿、有效使用, 减少设备事故及质量事故, 需关注以下几方面:
1) 挤干辊辊芯内壁必须镗孔, 内壁不得焊接平衡块, 否则随着辊子修磨厚度减少, 平衡块焊接应力影响, 造成挤干辊断辊;
2) 挤干辊压力设定一般4~5bar, 为提高使用寿命, 减少故障, 可以采用阶梯压力调整方式;新辊上线后可将压力初步设在1~2bar, 靠挤干辊自重实现挤干效果;随着使用磨损, 可以将压力调整为2.5~3.5bar, 最后将其调整为4.5bar的压力使用, 直至检修下线;
3) 挤干辊须保证安装精度, 在初始安装完成后, 做好位置标记, 在平时辊子更换时将轴承座一端顶丝固定, 只拆卸另一端, 以防精度变化。另外, 建议每年做一次挤干辊安装精度检测, 对标高、水平及垂直度进行检测调整, 防止基础沉降, 支撑钢结构移位, 框架变形, 导致精度变差。对于选用标准轴承座的挤干辊, 建议采用同批次同厂家的产品, 因为轴承座一般采用铸造, 不同厂家的尺寸, 会有差异, 以免造成额外的调整工作;
4) 挤干辊按照工位, 可设置不同技术要求, 酸槽区域挤干辊主要用于分隔不同浓度的酸液, 对于挤干效果要求较低, 因此此工位挤干辊可提高硬度, 将硬度控制在sh A80~85, 以延长使用寿命;漂洗段挤干辊主要关注其挤干效果, 可将硬度控制在sh A70~75;但挤干辊使用中要注意硬度与气缸压力的匹配关系, 硬度越高, 压力越大, 硬度越小, 压力越小;同时要避免不同硬度的挤干辊混用, 如上下辊硬度差sh A10, 则在使用中会发生掉胶现象;
5) 挤干辊辊形, 大多数挤干辊采用平辊, 其中一些厂家为了延长辊子寿命, 缓解带钢跑偏, 设计中高辊, 中间与边部直径差4~5mm, 或者在边部200~300mm左右制作锥度;
6) 挤干辊密封环不得与酸槽密封门摩擦, 或酸液在密封门及密封环处结晶摩擦, 造成上下辊不同步, 磨损掉胶, 最好在维修挤干辊时辊颈部位加工出定位槽, 将密封环调整在固定位置, 另外需要注意密封环不得变形, 老化掉胶, 若有, 及时更换新品;
7) 挤干辊的报废:一般按照修复次数和辊芯壁厚来选择, 壁厚不得小于设计值70%;当然辊体裂纹、辊体弯曲, 焊缝开焊, 动平衡恶化, 这些情况发生时必须报废。值得注意的是, 辊系一般选择无缝钢管Q345B, 轴头热装后焊接, 若单独采用过盈热装的工艺, 要保证过盈量, 否则随着使用, 容易发生轴头掉落。
2.4.2 水洗挤干辊
主要用于酸洗平整后水洗或酸洗镀锌联合机组的加热炉水淬槽, 介质为脱盐水, 可以使用氯丁橡胶或丁腈橡胶或海帕隆, 其中海帕隆虽价格稍高, 但寿命长, 产线可根据实际情况选用;另外一种延长水洗挤干辊寿命的做法为将水洗槽入口的挤干辊材质改为耐水聚氨酯, 用布置在出口的挤干辊保证表面质量, 在400mpm工况下, 入口可达使用寿命3月以上。
2.5 涂覆类胶辊
涂覆辊主要用于镀锌后处理段辊涂机设备, 用于将钝化液涂覆到带钢上防止带钢生锈, 涂覆辊材质有以下几种选择:材质CSM, 硬度sh A55~65, 粗糙度Ra1.6, 动平衡G6.3;材质聚氨酯, 硬度sh A55, 聚氨酯耐磨性优, 在无铬钝化时使用良好, 三价铬时会出现钝化质量问题, 源于聚氨酯对三价铬耐受性不良。
2.6 其他特殊胶辊
2.6.1 耐高温托辊
用于酸洗后烘干机部位, 对于酸洗速度较快产线, 如400mpm, 烘干能力需求高, 一般烘干机设计较长, 部分厂家需要在烘干机内部及头尾设计托辊, 避免带钢与烘干机内部风叶相磨。由于烘干机内空气温度130~150℃, 对辊子胶层及轴承要求较高, 因此建议:
1) 材质建议选用硅橡胶或氟橡胶合成胶, 其中硅橡胶有优良的耐热性及不粘性, 价格较低, 一般寿命在400mpm工艺产线使用寿命4~6月, 可以满足使用要求;
2) 尽量避免在烘干机内设置托辊, 若必须, 轴承外置设计, 以延长轴承使用寿命;
3) 烘干机前后布置托辊, 设计时距离烘干机1m以上, 避免热风直接对辊子烘烤, 延长胶辊使用寿命, 甚至可以直接用聚氨酯辊来代替。
2.6.2 耐铬酸托辊
钝化液一般采用有机钝化液或三价铬钝化液, 烘干气氛为250℃, 带钢温度达到80℃, 因此对钝化后胶辊使用要求:
1) 辊面胶层耐温性好:虽然钝化后有水冷辊或压空吹扫装置, 但板面温度依然较高;
2) 辊面具有耐铬酸能力:钝化液对辊面的腐蚀会造成辊子提前老化, 辊面掉胶造成板面缺陷;
3) 常用材质由海帕隆或其他合成橡胶, 需要注意不得使用聚氨酯, 因为聚氨酯的高温及钝化液耐受性差, 使用寿命短。
2.7 辊芯要求
1) 可采用实心辊或中空辊, 采用中空辊时要求壁厚均匀, 内壁镗孔;
2) 辊面加工采用车V螺纹或喷砂处理, 增加胶料粘结;
3) 辊芯材质一般选用钢管、钢板卷制或铸钢, 常见材质Q345B或45钢, 其壁厚需要考虑生产使用时多次下线维修修磨余量;
4) 辊面按照图纸制作, 采用焊接卷制的辊体, 表面焊缝应做探伤;
5) 辊芯应做动静平衡检测, 平衡等级按照GB/T9239;
6) 辊芯应及时检测报废, 轴承挡的尺寸及精度、动平衡恶化无法修复的, 轴头弯曲、焊缝开裂、辊面腐蚀、辊壁减薄量超过初始值30%, 都应及时处理报废。
3 结论
胶辊在酸洗线及冷轧线应用普遍, 产线在设计使用时力争按照具体工位要求选用材质和技术参数, 比如酸洗挤干辊的酸洗、漂洗硬度差异或漂洗挤干辊到酸洗槽延续使用, 酸洗前张力辊的倒带防酸等, 同时做好产线运行点检, 按照标准下线维修, 严格进行到货验收, 提高安装精度, 及时报废及补充新品等, 建立完善的辊系管理系统, 不断总结, 最终达到降本、增产、提质的目标。一篇好的胶辊文章希望能帮助到各位胶辊同行业者及使用的客户们。
