熱軋加熱爐爐輥采用輥底式隧道爐結構，是 爐內(nèi)板坯傳輸?shù)暮诵脑O備。輥身為 45# 普碳鋼無縫厚 壁鋼管，內(nèi)部集成水冷系統(tǒng)，包含不銹鋼水冷中心管 和水冷架，通過循環(huán)冷卻水實現(xiàn)高溫環(huán)境下的熱負荷 承載。輥身表面焊接 4 組 Cr28Ni48W5 合金輥環(huán)，可 耐受 1 200 ℃以上的高溫沖擊。輥身周向均勻布置 Y 型錨固釘，材質(zhì)為 Cr18Ni9Ti，開口角度為 45°。通過 專用模具完成耐材澆注形成復合防護層，以隔離爐內(nèi)熱 輻射。在品種鋼及高溫鋼生產(chǎn)過程中，爐內(nèi)溫度場呈現(xiàn) 顯著差異化特征，爐溫波動范圍為 200 ～ 300 ℃，但由 于傳統(tǒng)耐材體系適應性不足，出現(xiàn)了耐材失效問題。
1.耐材失效問題
爐輥耐材失效的主要原因是材料性能較差、澆注工藝粗放、養(yǎng)護制度僵化以及模具結構缺陷等。第 一，材料性能較差。傳統(tǒng)澆注料以低鋁硅酸鹽為主， Al2O3 含量低于 50%，抗熱震性差，當爐溫頻繁波動 且溫差較大時，熱應力累積會引發(fā)網(wǎng)狀裂紋。第二， 澆注工藝粗放。單次振動時間僅為 5 ～ 8 s 且缺乏分 階段填充策略，導致耐材層密實度不足，內(nèi)部易形成 應力集中點。第三，養(yǎng)護制度僵化。夏季靜置時間不 足 12 h、冬季靜置時間未達 16 h。第四，模具結構缺 陷。原模具兩端無擋環(huán)設計，脫模時機械振動易造成 邊部耐材與模具粘連脫落 [4] 。上述問題耦合導致耐材 脫落速率增大。耐材脫落后，脫落區(qū)域輥芯直接暴露 于 1 300 ℃的爐氣中，冷卻水通道局部過熱汽化形成 氣阻，水溫從 40 ℃異常升至 70 ℃及以上，造成爐輥 徑向跳動偏差過大，使得輥環(huán)與板坯摩擦加劇，導致 帶鋼下表面產(chǎn)生深度為 0.1 ～ 0.3 mm 的線性劃痕以 及氧化鐵皮壓入缺陷。
2.耐材配方優(yōu)化
針對爐輥耐材脫落問題，從材料體系優(yōu)化入手， 系統(tǒng)性地提升澆注料性能。先在現(xiàn)有澆注料中添加鋼 纖維作為增強相。鋼纖維的引入可以顯著提高耐材的 抗折強度與抗熱震性。然后針對傳統(tǒng)澆注料成分缺 陷，引入高純度 Al2O3 作為關鍵添加劑，將澆注料中 Al2O3 的含量提升至 70%。將干混料與添加劑的質(zhì)量 比控制在 4% ～ 5%，以確保材料高溫穩(wěn)定性與黏結 性能的平衡。在加水量控制方面，建立動態(tài)調(diào)節(jié)機制， 將基準配水量設為干混料質(zhì)量的 6.0% ～ 6.5%，夏季 環(huán)境溫度高于 35 ℃時增加 0.5% 以改善成型性能，冬 季則減少 0.5% 以避免硬化延遲。現(xiàn)場采用振動泛漿 法作為判定標準，當濕混料經(jīng)振動后表面均勻泛漿且 無泌水現(xiàn)象時，判定加水量達到最優(yōu)值。
3.澆注工藝改進
針對爐輥耐材澆注工藝的缺陷，通過模具結構優(yōu) 化、振動密實工藝升級和脫模流程標準化實現(xiàn)技術突 破。模具改進方面，設計圓環(huán)型鏤空擋環(huán)并焊接于爐輥輥身兩側(cè)，結合錨固釘布置，增強邊部耐 材與輥體的機械咬合強度，避免澆注料邊緣脫落。 振動密實工藝采用分階段三次填充法 ：第一次填 充模具體積的 2/3，然后啟動振動臺，待濕混料表面均 勻泛漿后停止；第二次填充至模具全滿，再次振動至泛漿 ；第三次補充填充輥環(huán)部位并振動。單次振動時間嚴格控制在10～15 s，確保耐材孔隙率在5%以下。
