谈高速钢轧辊在棒材连轧机上的应用

【摘要】随着科技的发展和进步，高速钢轧辊以其性能和质量上的优点使其在棒材连轧机上得到了广泛运用，对行业发展起到了重要作用。

【关键词】高速钢轧辊；高速钢轧辊；应用

中图分类号： TG162 文献标识码： A 文章编号：

前言

文章简述了高速钢轧辊的基本特征、性能及优点，同时就我国高速钢轧辊的研制及生产状况和其在世界范围的应用做了具体的介绍，同时经过分析探讨，并结合自身实践经验，提出了高速钢轧辊的维护和保养措施。

二、高速钢轧辊的基本特征及性能

高速钢又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素。合金元素总量达10%～25%。1988年高速钢轧辊首先应用在日本一家带钢热连轧机上，随后在西方国家也得到了应用。接着线材、棒材及冷轧带钢轧机上也开始使用，并获得了满意的效果。现在高速钢轧辊向棒、线材轧机上发展，具有广泛的使用领域和应用前景。

轧辊发展的一个明显趋势是广泛使用合金元素在轧辊材料中形成各种不同的碳化物,碳化物的硬度、形态、数量和分布,以及基体的组织性能对轧辊的耐磨、抗热疲劳、抗剥落、抗表面粗糙等性能起着决定性作用。利用细小弥散的高硬度粒状碳化物和红硬性好、铸态枝晶组织细小的基体是提高轧辊性能、解决轧辊耐磨问题的基本方法。轧辊的性能取决于轧辊的最终组织状态,对于铸造高速钢,碳化物的形态只能通过调整化学成分、凝固条件和热处理工艺来改变,以达到对轧辊性能的要求。

高速钢轧辊的主要特点:一是其组织中的碳化物以MC型和M2C型为主,碳化物形态好、硬度高,因而轧辊耐磨性好;二是具有较好的热稳定性和红硬性,在轧制温度下具有较高的硬度和较好的耐磨性;三是具有良好的淬透性和淬硬性,从辊身表面到工作层内部硬度近乎一致,从而确保了轧辊从外到内具有同等良好的耐磨性;四是在使用过程中,辊面能形成附着力强、均匀致密的氧化膜,且其能长时间存在而不脱落,使得高速钢轧辊的耐磨性显著提高;但同时高速钢的膨胀系数和弹性模量较高,易引起辊形变化;另外,高速钢轧辊在轧制时由于辊面氧化膜的形成,降低了辊面与轧材间的摩擦,易出现打滑现象。

三、高速钢轧辊的优点

1.目前人们所称的高速钢轧辊均为高碳高速钢复合轧辊，含碳量较高，同时含有较高的钒、铬、钨、钼、铌等合金元素，因此轧辊组织中碳化物的类型以MC型为主，碳化物硬度高、耐磨性好。

2.高速钢轧辊使用过程中产生高热情况(约500～600℃)仍能保持较高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性—红硬性。

3.轧辊使用过程中，在良好的冷却条件下，辊身表面形成薄而致密的氧化膜，这种均匀、薄而致密的氧化膜长时间存在而不脱落，使得高速钢轧辊耐磨性得到显著提高。

4.高速钢轧辊芯部采用合金球墨铸铁、石墨钢或者是锻钢等材料制成，因此轧辊辊颈强度高，不易出现断辊现象。

5.高速钢轧辊具有较好的热稳定性和良好的淬透性，在轧制温度下，辊面具有较高的硬度和良好的耐磨性，而且辊身表面与工作层内部的硬度几乎一致，从而确保轧辊从外到内具有同等良好的耐磨性。

四、我国高速钢轧辊的研制及生产状况

20世纪90年代中期,唐山联强冶金轧辊有限公司与钢铁研究总院合作,在我国率先研制成功离心铸造高速钢轧辊,并成功地应用于热轧窄带钢轧机,随后又成功地应用于棒材轧机、高速线材轧机以及弹簧扁钢轧机。2001年该项技术获国家发明专利,2005年研制的离心铸造高速钢辊环也获国家发明专利。联强公司生产的高速钢轧辊和辊环已形成多规格、多品种系列产品。2001年中钢邢台机械轧辊集团有限公司研制成功大型离心铸造高速钢轧辊,先后成功地应用于邯钢连铸连轧、宝钢热连轧生产线,2005年江苏共昌轧辊有限公司研制成功的大型离心铸造高速钢轧辊也成功地应用于莱钢热连轧生产线,均取得了较好的使用效果。与此同时,太钢、鞍钢、武钢轧辊厂对大型离心铸造高速钢轧辊的研制工作进展也很快。

高速钢轧辊在棒材连轧机上的应用

日本日新制钢公司在世界上首先把高速钢轧辊应用在热轧机上,1989年吴厂2#热轧机精轧工作辊使用高速钢轧辊,与原来高铬铸钢轧辊和麻口细晶粒合金铸铁轧辊相比,耐磨性更好,磨损后粗糙度也小。使用高速钢轧辊的主要效果有:由于轧辊磨损少,带钢凸度小,与中间辊位移配合,可分散磨损程度,提高带钢表面质量,有利于无序轧制,热轧生产线换辊次数减少,磨辊车间工作量减少,F1～F3机架约减少60%换辊次数,F4～F7机架约减少30%换辊次数,轧制车间总的工作量可减少30%,轧制线生产率提高,轧辊单耗下降。欧美在高速钢轧辊的开发上起步较晚,90年代开始使用高速钢轧辊。如加拿大Dofasco公司从1992年后的6年中,使用了9个工厂制造的22种不同型号高速钢轧辊200多根,目前F2、F3和F4机架上已全部采用高速钢轧辊,使用高速钢轧辊后,辊耗明显减少,轧机作业率明显提高,带钢的表面质量也提高了20%。最近,南非Vanderbijlpark厂的2050mm热轧机上应用比利时MarichalKetin公司开发出的新型HSS7高速钢轧辊,高速钢轧辊每毫米轧钢量由高铬铸铁轧辊的5000t提高到12000t,而且热轧带钢表面质量大大改进,因氧化铁皮致使带钢质量降级的问题减少了2/3。由于高速钢轧辊比其它轧辊有更多的优点,国外已有越来越多的厂家使用这种轧辊,一般先在精轧机F1～F4上使用,而后扩大到F5、F6,现在有在7个机架上全部使用高速钢轧辊的趋势。高速钢轧辊在冷轧带钢轧机上也获得了较好的应用,高速钢轧辊取代5%Cr锻钢轧辊后,过钢量由600t提高到2500t以上,而且带钢表面质量明显提高。高速钢轧辊用于轧制大型角钢,耐磨性达到了铸造半钢轧辊的8.4倍。

六、高速钢轧辊的维护和保养

由于高速钢材料脆性大、抗事故能力差,因此要加强管理,确保轧机正常运转,减少因轧制事故而对轧辊造成的损坏。当出现卡钢或堆钢时,应迅速将上辊抬起,并对轧辊继续冷却,当轧件温度降低后,方可停水处置;如因意外事故而使高速钢轧辊在无水冷却条件下运行了一段时间,此时必须将轧辊卸下,让其缓慢冷却,重新修磨后再投入使用。否则,如果将冷却水浇到热轧辊上将会产生严重后果。高速钢轧辊槽孔表面在轧制过程中会形成氧化膜,氧化膜开始为桔黄色或淡蓝色,继续使用将变为深蓝色或紫黑色,当氧化膜增厚到一定程度或有来自外界的划伤时,氧化膜易脱落,并在槽孔表面形成流星斑,严重时辊面毛化,甚至出现麻点。

导致高速钢轧辊换槽的因素是轧槽的毛化和轧槽表面细小热裂纹的出现。轧槽在使用过程中,由于热疲劳引起轧辊表面出现热裂纹是很难避免的,但出现热裂纹后仍继续使用,或修磨时未将裂纹彻底修磨干净,则在进一步使用过程中裂纹会继续扩展,出现掉肉,甚至断裂,最终导致轧辊提前报废。

总之,高速钢轧辊使用结果的好坏,关键在于轧辊的使用条件和对轧辊的维护保养。

结束语

高速钢轧辊技术在钢铁行业中是十分重要的，我国的高速钢轧辊技术跟国外相比，还有一定的差距，仍需要努力研究。

参考文献：

[1]宫开令. 高速钢轧辊的特性及使用要求[J]. 轧钢, 2001,18 (3): 43-441

[2]喻世禄. 速钢和高速钢锻造[J].北京:国防工业出版社,1989,4:2~4

[3]姜良玉. 热带钢轧机高速钢轧辊应用.世界钢铁,1996,(2):42~45

[4]贺秀芳. 热带粗轧机用高速钢轧辊的开发.轧钢,1996,(4):63~64