轧辊的材质

5m宽厚板轧辊材质的选择和使用管理

（钢板生产工艺培训班的培训内容：轧辊部分。授课人：杜希恩）由于5m宽厚板轧机轧辊消耗较大，按目前国内平均吨钢轧辊消耗0.8Kg/吨（宽厚板单机生产可能超过1Kg/吨）来计算，每年宽厚板的轧辊消耗将达到1200吨以上，轧辊消耗费用达6000余万元。轧辊作为一种长期反复使用在恶劣环境下工作的轧钢工具，其正常的磨损消耗只是经济损失的一部分。而由于材质选择不当、使用和维护不当等原因造成的轧辊事故，常常造成更多的相关损失和间接损失。例如事故的同时往往有可能使配对辊或支撑辊受损、轧废、轧机和配套设备的损坏、非计划换辊停机、事故处理影响时间和成本、合同不能兑现等损失。因此，深入研究轧辊材质的选择、轧辊使用和维护技术，以进一步提高板材表面质量，降低轧机故障率，降低轧辊消耗，已经成为我们亟待解决的课题。

一、轧辊材质的选择

轧辊按制造材料主要分为：铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊、锻造系列轧辊三大类别。铸钢轧辊有碳素铸钢轧辊、合金铸钢轧辊、半钢轧辊、石墨钢轧辊、高铬钢轧辊、复合铸钢轧辊、高速钢轧辊、半高速钢轧辊等。铸铁轧辊有冷硬铸铁轧辊、无限冷硬铸铁轧辊、球墨铸铁轧辊、高铬铸铁轧辊四大类。锻钢轧辊主要有：热作模具钢类、铬轴承钢类、冷轧模具钢类、高速钢和半高速钢类、锻造半钢和锻造白口铁类等。轧辊材质的选择是一个比较复杂的工程，要综合考虑轧机的特点、轧辊的工作条件、各类轧辊材质特性、辊型设计等因素。因此，要根据5M宽厚板轧机特点，轧制坯料和产品的种类规格，轧制节奏、产量，轧制温度、轧制速度、轧制力、压下量、换辊周期、磨削制度等轧机和轧辊工作的基本条件的基本情况，得出本机架对轧辊的性能要求，根据各类轧辊所具有性能特点，考虑本机架轧辊设计要求或目前使用的轧辊主要失效形式以及用户急需解决的问题等因素，最终确定适合本机架的轧辊材质、技术性能指标等。

1、5m宽厚板轧机轧辊材质的选择

5m宽厚板轧机为四辊可逆式单机架轧机，粗轧和精轧都在同一机架上完成。

工作辊材质的选择要考虑以下几个方面：

（1）板坯厚度大，轧辊必须具有较好的咬入性。

（2）板坯温度高，轧制速度较慢，轧件和轧辊接触时间较长。轧辊必须具有较好的抗热裂性、抗热疲劳性。

（3）工作辊直径大（Φ1210/1110mm）、辊身长度大（5050mm），承受的轧制力高，主电机带动工作辊传动。要求轧辊有较高的抗断裂性，轧辊辊身和辊颈必须有较高的强度。

（4）高的轧制温度也要求轧辊具有高温耐磨性。

（5）由于粗轧和精轧在同一机架完成，所以既要考虑到粗轧时轧件厚度大，宽度小，轧辊所受冲击大，轧辊使用面积少，轧件与轧辊间易出现打滑等。也要考虑精轧时，轧件宽而长，轧辊使用面积大。同时，单机架四辊轧机，在轧制低合金专用钢和高强度品种钢时，要采用控制轧制和控制冷却技术，通常进行交叉轧制，轧制温度低，轧制力大。要求轧辊具有耐磨性好、抗热裂性好、耐表面粗糙能力好、强度高、对热的敏感低等性能。

传统的四辊精轧机，往往是前面有一架粗轧机（二辊、三辊或四辊）。粗轧用四辊轧机

工作辊通常采用高镍铬无限冷硬铸铁轧辊。近年来，开始使用高铬铸铁轧辊，这种轧辊组织

中碳化物含量较高，摩擦系数小，硬度高，耐磨性能优良。但对热的影响十分敏感，易打滑，而且出现卡钢等事故时形成的热裂纹较深。而精轧机轧辊工作条件相对较好，热影响及机械冲击也小，选择材质时主要考虑耐磨性和耐表面粗糙能力,保证钢板表面质量。5m宽厚板四辊轧机的粗轧和精轧都是同样的轧辊来完成。经过多年的实践，同时考虑到其他新开发新品

种如高速钢轧辊等价格昂贵等因素，5m宽厚板轧机的工作辊采用高镍铬无限冷硬铸铁轧辊。

这种轧辊多采用立式离心复合铸造而成。由于外层镍、铬、钼等合金元素的作用，珠光体转变推迟，因而铸态下的组织为贝氏体+马氏体残奥+碳化物+短片状石墨。经过热处理后的组织为贝氏体+少量马氏体残奥+碳化物+短片状石墨。轧辊心部组织为贝氏体+片状石墨或珠光体+少量碳化物（+牛眼状铁素体）+团球状石墨。其典型成分范围如表：

a、基体组织控制为贝氏体，强度高，韧性好。

b、耐磨质点碳化物虽仍是M3C型，但（Fe. Cr）3C型增多，硬度高，耐磨性好。

c、基体组织中含有一定量的石墨，导热性好，抗热烈性高，石墨的自润滑作用可以保证轧材表面质量防止粘辊。

d、外层中自外向里石墨含量逐渐增多，工作层内存在一定的硬度降落。

e、心部采用灰口铸铁，韧性高，或采用球墨铸铁，强度高。基于轧制力不断增加的趋势，目前，高镍铬铸铁复合轧辊的心部主要采用高强度球墨铸铁。

5M宽厚板工作辊选用的材质：镍铬钼无限冷硬离心复合铸铁轧辊，

工作层为高镍铬钼无限冷硬铸铁，

芯部为球墨铸铁。

轧辊表面硬度均匀性：±2HSC

到报废辊径时硬度落差：≤5 HSC

残余奥氏体量：<10%

化学成分

双方确认的轧辊化学成分见下表：

注：轧辊的化学成分仅供参考，不作验收依据，但应保证轧辊的机械性能要求。

机械性能

轧制吨位

在正常使用和维护的情况下，每对轧辊使用到报废尺寸，直径上平均毫米轧制量为4500~6500吨/毫米。

随着轧辊制造技术的发展，在高镍铬无限冷硬轧辊的基础上，改进型高镍铬无限冷硬轧辊已经被开发并且逐步应用到少数轧机上，且评价良好，被认为耐磨性和抗事故性兼优。5m 宽厚板轧机轧辊今后将考虑引用。

支撑辊材质的选择应考虑以下因素：

（1）辊身直径大（2300/2100mm），长度大（4900mm），承受的轧制力高（max﹒10000KN），要求轧辊具有较高的抗断裂性，轧辊辊身和辊颈具有较高的强度。

（2）轧辊工作层材质具有较好的抗接触疲劳性能，以防止使用中因局部过度接触所引起

的辊面小剥落产生，或由于接触加工硬化在硬化层下产生疲劳裂纹，引起剥落。

（3）轧辊应具有足够的耐磨性，避免使用中过早出现磨损不均匀，即轧辊中部磨损大、边部磨损小、轧制力集中在轧辊边部，造成边部剥落。

目前，中厚板轧机支撑辊的选择主要有锻钢、复合铸钢和镶套组合支撑辊。其中前两种使用较多。5m宽厚板轧机的支撑辊可选用Cr2、Cr3、Cr4、Cr5系列的复合铸钢支撑辊。目前5m宽厚板选择的是铬钼锻钢。

其化学成分：C:0.7—1.0, Si:Max0.50, Mn: Max1.60, Cr:0.9—1.60,Mo:0.3—0.60,S、P不大

于0.025

辊身硬度：40—50HSC，辊颈硬度：37—47HSC，工作层厚度：≥95mm，基本尺寸：2300/2110×4900×10930mm

复合铸钢支撑辊的组织特点：

复合铸钢支撑辊外层材质从铬锰钼系列发展到目前的3%~5%铬钼系列，硬度在HS55~70之间。随着外层铬等合金元素含量的提高，支撑辊的显微组织也发生变化，Cr2、Cr3系列基

体以回火索氏体为主，Cr4系列是回火屈氏体加少量马氏体；Cr5系列则以回火马氏体为主加少量贝氏体，与之相对应显微组织中基体显微硬度得到明显提高，因而使支撑辊具有很好的耐磨性、抗接触疲劳性能和高的抗剥落能力。心部材质选择低合金中碳钢，具有较高的屈服强度和韧性。

其性能特点：

（1）辊身外层材料与心部及辊颈的韧性材料是用冶金熔接的方式结合成一体的，使支撑辊工作层具有很高的耐磨性、耐裂纹产生和扩展，同时具有良好的抗断裂性能。

（2）内部应力状态合理。由于支撑辊直径大、硬度要求高，在制造过程中就会产生很高的残余应力。复合支撑辊可选择韧性良好的低合金中碳钢做心部材料，降低了支撑辊热处理产生的内部残余应力级别，一般辊身残余应力可控制在-200~300MPa。

（3）工作层硬度降落小，复合支撑辊采用整体加热和淬火，工作层内奥氏体化温差小、冷却速度均匀，使支撑辊在长期运行中磨损均匀，能保持良好的辊形。

（4）凝固状态好。外层和心部材料分别浇注，轧辊有效结晶直径减小，使心部成分偏析小，降低了中心缩孔倾向。

（5）复合铸钢较锻钢支撑辊制造周期短、成本低，因此具有很强的实用性。

立辊轧机的立辊材质的选择：

5m宽厚板立辊轧机的主要性能参数：最大轧制力为5000KN；轧制速度最大7.3m/s；轧辊尺寸为Φ1000/900×600mm；主电机为2×AC1200KW×305/720r/min，输出力矩最大450KN·m；

立辊轧机通过给予钢板大的侧压量，达到调整钢板宽度的目的。轧辊接触的钢坯温度也较高。因此，轧辊必须具有良好的抗热裂性能，同时也要有较高的硬度和耐模性。工艺要求其表面硬度达到HS45—50。宜采用强韧性良好的合金铸钢或锻钢轧辊。

合金铸钢轧辊的组织特点：合金铸钢轧辊是一种成分在共析钢及过共析钢范围，合金含量大于0.8%的铸钢轧辊，其碳含量一般在0.4—1.3之间，并含有铬、镍、钼、钒等合金元素，其基体组织通过正火+回火热处理过程，一般控制为索氏体及回火索氏体。典型材质如：60CrMnMo、65CrNiMo、70Mn2Mo、75CrMo、75NiMo等。合金铸钢轧辊的基本组织以珠光体类型为主，含有少量的碳化物，硬度范围在HS 35—50，由于基体中含有少量二次碳化物，因此较碳素钢轧辊耐磨性大有提高。同时由于消除了基体中的块状条状铁素体，所以轧辊的冲击韧性得到提高。合金铸钢轧辊的性能特点是强度高、韧性好，具有很好的咬入性、抗热裂性和抗冲击能力。

5m宽厚板立轧机选用的立轧辊材质为：半钢

立辊的化学成分，%

二、轧辊的使用和管理

1、轧辊使用技术简介：

轧辊的使用技术是指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，又是轧辊测量技术、轧辊机械加工技术、轧辊表面处理技术、生产运行管理科学等许多相关交叉领域的实用性技术。其特点有：以服务轧机提高轧材质量为核心；检测量化数据为基础；预见性为特征，柔性化管理和持续改进为特色；轧辊制造、使用、维护三位一体的合作性、互补性、促进性是该技术的平台；各部门无边界合作；轧辊管理工程技术人员具备更高素质等。

2、轧辊使用技术的主要作用：

提高轧机效能：通过监控使用过程中和待机周转轧辊的实物质量，减少轧辊在机事故率、减少非计划换辊率，保证各种轧钢新工艺的实施，科学使用延长换辊周期，发挥轧机的最大效能。

保证钢板质量：通过轧辊使用过程的辊面质量稳定监控技术、最佳辊形控制技术、控制均匀磨损技术、辊面强化技术等，辅助轧制控制系统轧制出形状、表面质量、性能合格的钢

板。

降低轧辊使用成本：轧辊使用技术通过从轧辊的采购开始，通过不断修订个性化的采购标准，不断更新换代，降低非生产性消耗。另外，提高磨辊间设备的作业率和管理方便、轧辊周转数量和库存数量最优化等方法也是降低轧辊成本的直接方法。

3、轧辊使用技术研究的切入点

轧辊使用技术首先应从轧辊的制造入手。由于轧辊使用技术的研究落后于轧钢技术的发展，轧辊制造商在研发新产品过程中，没有很好地考虑如何提高和保障轧机作业率、提高钢板质量，缺少对非生产性轧辊消耗的细化分析和新产品的价格性能比较，轧辊在机失效分析和事故失效分析的研究成果对轧辊制造的质量动态控制和研发个性化品种等未起到应有的作用。轧辊制造者更多是追求行业标准中规定的技术指标。轧辊使用技术是一个涉及面较广的综合实用技术，影响因素很多，因而必须向上下游延伸研究。与轧辊制造商建立良好的沟通渠道和战略合作，实现信息共享，帮助制造商不断针对性地改进轧辊的使用性能。同时，轧辊制造商应创新和开辟更加贴近轧钢的售后服务，指导轧辊的合理使用，发展轧辊特别是国内不能生产的大型宽厚板轧辊的修复再利用技术和服务，走进轧钢厂，更好地占领市场。

4、轧辊的管理

轧辊的管理作为轧辊使用技术的一部分，一直为轧钢厂所重视。建立完善的计算机轧辊管理系统，轧辊使用周期长，本身的价值和使用维护成本远高于轧钢其他生产备件。除维持

日常生产的周转辊、事故辊、库存辊外，还有掉队辊（寡妇辊）、修复辊等，这些轧辊在处理流程、使用成本和消耗统计等管理方式各不相同，还占用大量流动资金和场地。应用计算机进行全程跟踪并及时处理，是科学管理轧辊，降低轧辊使用成本的基础。轧辊的管理主要包括以下内容：

（1）轧辊管理首先从轧辊入库存放开始，就要按照轧辊类别分类，整齐摆放在轧辊专用存放架上，便于出库提货，不应露天或放在潮湿的地面上；

（2）轧辊出库、拆包装，应建立完整详尽的记录，一般应包括以下内容：轧辊编号、供货厂家、轧辊材质、化学成分、硬度等；

（3）进入生产现场，轧辊摆放要易于查找和调运，注意防锈、防止磕碰；

（4）轧辊车削和磨削，要做好相应记录，如磨（车）削前后即轧辊上机前后的辊身直径、辊面状况、硬度、在线磨损和磨削量等，磨削或车削后暂不上机轧辊，辊身要做好防锈保护，防止生锈降低精度；

（5）轧辊上机使用要记录上机机架、配对辊辊号、上机时间、下机时间、轧制量（吨位或公里数），轧材品种、轧制过程有无异常、是否正常报废等；

（6）报废轧辊原因分析包括轧制操作原因和轧辊制造原因，也应作为轧辊管理的一项重

要内容；

（7）建立完善详实的轧辊管理台帐，对分析轧辊使用效果、轧制和磨削操作是否合理、事故原因分析等技术数据非常重要。

5、轧辊检测

轧辊在轧制过程中，其工作面磨损较快。由于它是直接使轧件变形的工具，辊形的变化将直接影响钢板的质量，因此必须对轧辊的精度，如轧辊的尺寸、变形、热膨胀、磨损及热凸度等进行精确的控制。轧辊的检测是认识轧辊几何形状及其精度状况的基本手段。

轧辊检测主要包括以下内容：

（1）硬度检测，如肖氏HSD、HSC、里氏HLD、布氏HB、维氏HV及显微硬度。轧辊应逐支进行硬度检测。在每支轧辊辊身沿圆周方向相距90度取四条母线，每条母线取间距大约相等的5个测试点，每个测试点测5次，求平均值；在辊颈上沿圆周方向相距180度取2条母线，每条母线上取5个点，每个测试点测5次，求平均值。

（2）强度检验，如屈服强度、抗拉强度、抗弯强度、抗压强度。

（3）塑性指标检验，如伸长率、断面收缩率。

（4）韧性指标检验，如冲击功、断裂韧性。

（5）显微组织检验，如金相组织检验、不同组织的定量检验等。

（6）无损检验，如超声波探伤、着色渗透探伤、磁粉探伤。（径向和轴向）

（7）残余应力检测，如X射线应力检测、钻孔法应力检测、磁性法应力检测。

6、宽厚板轧辊辊型配置与换辊

宽厚板辊型配置主要以抛物线形状为主。初步设定凸度主要有：±0mm、+0.05mm、+0.10mm、+0.15mm四种。

具体内容见《轧辊管理制度》。

7、轧辊使用

（1）轧辊使用首先是要安排合理的轧制计划。在换辊后的1到2小时内，安排强度比较低的如Q235B SS400等、宽度比较小的（2500—3000mm）规格，对轧辊进行预热烫辊，这部分钢板叫烫辊材；随后安排宽度较大的（3000—3500mm），轧制1到2小时，这部分钢板称为过渡材；然后进行正常的规格（主体材）轧制，宽度从3200mm到4800mm逐渐加大。在最后6到8小时，宽度逐渐减小。总的宽度安排象一个“乌龟壳”。以小时产量200吨计算。

（2）轧辊辊身冷却水要保证足够，且水温不宜过高，最好在35℃以下。冷却水应保持中间部位3500mm左右适当大些。水质保证清洁。

（3）轧辊下线后，进行冷却到50℃以下后，进行磨削。并测量表面硬度。在按要求的凸度加工的同时，保证把加工硬化消除。

（4）严禁超压下量轧制。防止夹钢、刮框等事故发生。以免烧伤轧辊。

（5）应当保证板坯加热均匀，避免轧件上翘下扣，以免撞伤轧辊表面。

（6）轧制量足够时应即使换辊，避免轧辊疲劳，造成掉皮、掉肉、裂纹等。

影响轧辊使用的因素很多，因此对轧辊的使用必须动态管理，轧制计划、温度、强度、辊型、冷却等多方面因素综合考虑。轧辊管理人员应该采用先进的计算机系统，对各种信息进行记录和分析，不断总结和研究，开发适合5m宽厚板的轧辊使用新技术。

轧辊用钢的成分设计及生产工艺

` 课程设计论文 题目： 轧辊用钢的成分设计及生产工艺 学 院: 理学院 专 业: 材料物理 学 号: 201007120024 学生姓名: 郑明武 指导教师: 吴开明 张莉芹 日 期: 2013.6.25

轧辊用钢的成分设计及生产工艺 摘要 钢铁材料是生活中应用最为广泛的材料之一，随着现代工业的发展，社会对钢铁材料的需求与日俱增。而轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，因而研究出性能优异的轧辊用钢对于提高钢铁产量及质量有着重要意义。本文以常轧辊用钢60CrNiMo作为例子，通过改变钢中的Ni的含量来探讨Ni含量对60CrNiMo力学性能的影响，并根据模拟出的样品TTT曲线制定出相应的热处理工艺。 关键词：60CrNiMo Ni 贝氏体TTT曲线热处理工艺

Abstract Steel is the one of the most widely used material in our daily life. With the development of modern industry, society's increasing demand for steel materials is growing with each passing day. The rolling rolls are the important parts in Iron and Steel Industry, and thus developed the great performance steel for steel industry having great significance to improve the quality of the stell. In this paper, we changing the Ni content in the steel to investigate the mechanical properties of Ni content on 60CrNiMo effects ,and we simulated TTT curve to develop the heat treatment process. Keywords ：60CrNiMo Ni bainite TTT curve heat treatment process

轧辊材料及热处理

轧辊材料及热处理工艺 轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力，内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度，主要从轧辊材料方面来考虑；硬度通常是指轧辊工作表面的硬度，它决定轧辊的耐磨性，在一定程度上也决定轧辊的使用寿命，通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。概述了传统的轧辊选材及其热处理工艺，同时，对轧辊材料及其热处理工艺的发展进行了展望。 传统冷轧辊材料及其热处理方式 冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制压力，加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题，容易导致瞬间高温，使工作辊受到强烈热冲击造成裂纹、粘辊甚至剥落而报废。因此，冷轧辊要有抵抗因弯曲、扭转、剪切应力引起的开裂和剥落的能力，同时也要有高的耐磨性、接触疲劳强度、断裂韧性和热冲击强度等。 国内外冷轧工作辊一般使用的材质有ＧＣｒ15、9Ｃｒ2、9Ｃｒ、9ＣｒＶ、9Ｃｒ2Ｗ、9Ｃｒ2Ｍｏ、60ＣｒＭｏＶ、80ＣｒＮｉ3Ｗ、8ＣｒＭｏＶ、86ＣｒＭｏＶ7、Ｍｏ3Ａ等。 20世纪50～60年代，这一时期的轧件多为碳素结构钢，强度和

硬度不高，所以轧辊一般采用1.5%～2%Ｃｒ锻钢。此类钢的最终热处理通常采用淬火加低温回火，常见的淬火方式有感应表面淬火和整体加热淬火。其主要任务是考虑如何提高轧辊的耐磨性能、抗剥落性能，并提高淬硬层深度，尽量保证轧辊表面组织均匀，改善轧辊表层金属组织的稳定性。 从20世纪70年代开始，随着轧件合金化程度的提高，高强度低合金结构钢(ＨＳＬＡ)的广泛应用，轧件的强度和硬度也随之增加，对轧辊材料的强度和硬度也提出了更高的要求，国际上普遍开始采用铬含量约2%的Ｃｒ-Ｍｏ型或Ｃｒ-Ｍｏ-Ｖ型钢工作辊，如我国一直使用的9Ｃｒ2Ｍｏ、9Ｃｒ2ＭｏＶ和86ＣｒＭｏＶ7、俄罗斯的9Ｘ2ＭΦ、西德的86Ｃｒ2ＭｏＶ7、日本的ＭＣ2等。这类材质的合金化程度较低，在经过最终热处理后，其淬硬层深度一般为12～15ｍｍ(半径)，仅能满足一般要求，而且使用中剥落和裂纹倾向严重，轧制寿命低。 通过改进热处理方式，即进行重淬1～2次，提高了该类轧辊的淬硬层，但每次重淬不仅需要一定的热处理费用，而且会使轧辊直径都要损失5ｍｍ左右，同时轧辊在经过多次热处理后容易变形，难以满足高精度轧辊的形位公差要求。因此，研制深淬硬层冷轧辊不仅可以大幅度地降低冷轧辊的消耗，减少轧辊在使用过程中的重新淬火次数，延长轧辊寿命，具有重大的经济效益。

轧辊材质选用

101合金冷硬铸铁轧辊 合金冷硬铸铁轧辊（辊环）是利用铁水自身的过冷度和模具表面激冷，同时添加Ni、Cr、Mo合金元素的办法制造的一种铸铁轧辊，辊身工作层基体组织内基本上没有游离态石墨，因而其硬度高，具有优良的耐磨损性能。 此类材质可用静态复合浇注工艺生产大型规格轧辊，使辊身具有高的硬度而辊颈具有高的强韧性，表现出良好的热稳定性和抗事故性。 102 合金无界冷硬铸铁轧辊 合金无界冷硬铸铁轧辊（辊环），以其工作层中有细小的石墨析出物为特征而区别于冷硬铸铁轧辊。石墨均匀分散在整个辊身截面，其数量和尺寸随深度而增加。本公司提供的合金无界冷硬铸铁轧辊，由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，加上少量细小石墨的存在，不仅提高了轧辊的抗剥落性、抗热裂性和抗磨损等性能，而且辊身工作层具有较小的硬度落差。表面的微细石墨孔隙还能改善轧辊的咬入能力。

103合金球铁轧辊 合金球墨铸铁轧辊（辊环），以基体组织中的石墨呈球状为特征，通过调整镍、铬、钼合金元素和特定的热处理制度，可以制成普通球墨铸铁、大型合金球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和针状球墨铸铁不同系列的轧辊（辊环）。这些产品具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差极小。 化学成分(%)

SGAC型钢连轧机中轧、精轧机架，无缝钢管轧机轧辊及辊环，棒、线材， 螺纹钢轧机中轧、预精轧、精轧机架轧辊及辊环 承制范围 类别辊身直径（mm）辊身长度（mm） 轧辊适用于各种规格轧辊的制造 辊环Φ190-1500900(max.) 104 高镍铬无界冷硬铸铁轧辊 高镍铬无界冷硬复合铸铁轧辊是采用离心或全冲洗方法制造的高性能轧辊，通过提高镍、铬、钼等合金元素的含量，获得高的组织、碳化物显微硬度；配合特殊热处理得到组织均匀、致密及硬度落差小的工作层；同时含有少量游离石墨，从而具有良好的耐磨损性、抗热裂、抗剥落及抗压痕性能。 外层厚度可适应需要而调整，芯部采用韧性灰口铸铁或高强度球墨铸铁，使芯部及辊颈具有满意的强韧性。使用中充分水冷是必要的。 化学成分(%) 代号C Si Mn Cr Ni Mo HNiCr-1 代号硬度 HS 抗拉强度 MPa 抗弯强度 HS 冲击韧性 ×104J/m2 弹性模量 kMPa HNiCr-170-85350-450450-6503-7150-190 HNiCr-260-75350-450450-6502-6150-190灰芯35-50﹥1903503-7110-150球芯35-50﹥3505504-7160-190硬度分布曲线示例： 距表面距离（m m） 用途： 热带连轧精轧后段工作辊 宽、中厚板轧机粗轧、精轧机架工作辊 热带（板）四辊平整机工作辊、支撑辊，横切平整辊 炉卷轧机工作辊高速线材轧机预精轧辊环有色金属板材轧机工作辊

轧辊基础知识

轧辊基础知识 1-什么是轧辊，轧辊的种类有哪些？ 轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊种类按成型方法可分为铸造轧辊和锻造轧辊；按工艺方法分为整体轧辊、冶金复合轧辊和组合轧辊。整体轧辊分为整体铸造和整体锻造轧辊两种。 冶金复合铸造轧辊主要有半冲洗复合铸造、溢流（全冲洗法）复合铸造、离心复合铸造三种，此外还有连续浇铸包覆（CPC－Continuous PouringProcess for Cladding）、喷射沉积法、热等静压（HIP－Hot Isostatically Pressed）、电渣熔焊等特殊复合方法制造的复合轧辊种类。组合轧辊主要是镶套组合轧辊。 2-什么是整体轧辊？ 整体轧辊是相对于复合轧辊而言的，整体轧辊的辊身外层与心部以及辊颈采用单一材质铸造或锻造而成，辊身外层和辊颈不同的组织、性能通过铸造或锻造工艺以及热处理工艺过程来控制和调整。 锻造轧辊和静态铸造的轧辊均属于整体轧辊。 3-轧辊按材质主要分为哪几种类别？ 轧辊按制造材料主要划分为铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊和锻造系列轧辊三大类别。 4-什么是铸造轧辊，铸造轧辊主要有哪些种类？ 铸造轧辊是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。铸造轧辊按材质又可分为铸钢轧辊和铸铁轧辊两类；按制造方法又可分为整体铸造轧辊和复合铸造轧辊两类。 5-哪些轧辊适合于整体铸造生产？ 初轧机、钢坯连轧机、大型型钢和轨梁轧机、热轧板带钢轧机破鳞和轧边机、型钢万能轧机的轧边机，还有小型型钢、线棒材轧机的粗轧机架等轧机使用的轧辊，大多采用整体铸造方法生产，这类轧辊使用层较厚，孔型较深。另外，热轧板带轧机的二辊粗轧辊也适合于整体铸造生产。 整体铸造轧辊的工艺方法相对简单，制造成本低。 6-什么是复合铸造轧辊？ 复合铸造轧辊指轧辊辊身外层与心部以及辊颈采用两种或两种以上材质复合铸造而成，辊身外层和辊颈分别通过不同材质的成分设计和热处理工艺获得要求的组织和性能。复合铸造方法有半冲洗复合铸造、离心复合与溢流复合三种，复合铸造轧辊需要特殊的工艺装备，工艺相对复杂，控制难度大，需要较高的制造成本。 7-复合铸造适合于哪些轧辊的生产？ 复合铸造适合于生产那些工作负荷大、轧材质量要求高的轧辊。这类轧辊辊身和辊颈性能要求相差悬殊，辊身表面硬度要求高，辊颈又要求较高的强度和韧性。例如热带连轧机的工作辊、支撑辊；中厚板、宽厚板轧机的工作辊；平整轧机的工作辊和支撑辊；型钢万能轧机的辊环；小型型钢、棒线材轧机的精轧辊及无缝钢管轧机连轧管轧辊和张减径辊环等。 近几年离心复合高铬铸铁小立辊在国内外热带连轧机上得到越来越多的采用，表现出优良的耐

机械加工材料基本知识

Q195 、Q215 ，用于铆钉、开口销等及冲压零件和焊接构件。 Q235 、Q255 ，用于螺栓、螺母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结 构件。 Q275 ，用于强度较高转轴、心轴、齿轮等。 Q345 ，用于船舶、桥梁、车辆、大型钢结构。 08 钢，含碳量低，塑性好，主要用于制造冷冲压零件。 10、20 钢，常用于制造冲压件和焊接件。也常用于制造渗碳件。 35、40、45、50 钢属中碳钢，经热处理后可获得良好的综合力学性能，主要用制造齿轮、套筒、轴类零件等。这几种钢在机械制造中应用非常广泛。 T7、T8 钢，用于制造具有较高韧性的工具，如冲头、凿子等。 T9、T10、T11 钢，用作要求中等韧性、高硬度的刃具，如钻头、 丝锥、锯条等。 T12、T13 钢，用于要求更高硬度、高耐磨性的锉刀、拉丝模具 等。 （二）合金钢 合金钢的分类方法有多种，常见的有以下两种。 （1）按用途分类? 分为三类：

合金结构钢，用于制造各种性能要求更高的机械零件和工程构 件； 合金结构钢，用于制造各种性能要求更高的刃具、量具和模具； 特殊性能钢，具有特殊物理和化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、 耐磨钢等。 （2）铵合金元素总含量多少分类? 分为三类： 低合金钢，合金元素总含量小于5%； 中合金钢，合金元素总含量为5%- 10%; 高合金钢，合金元素总含量大于10%。 2．合金钢牌号的表示方法 合金钢是按钢材的含碳量以及所含合金元素的种类和数量编号 的。 ①钢号首部是表示含碳量以及所含合金结构钢与碳素结构钢相同，以万分之一的碳作为单位，如首部数字为45，则表示平均含碳量为%；合金工具钢以千分之一的碳作为单位，如首部数字为 5，则表示平均含碳量为%。 ②在表示含碳量的数字后面，用元素的化学符号表示出所含的 合金元素。合金元素的含量以百分之几表示，当平均含量小于%时，只标明元素符号，不标含量。如25Mn2V表示平均含碳量为%含

锻造基础知识大汇集

forming1950专注锻造、冲压、钣金成形行业，汇聚作者与读者、用户与装配商、行业与市场最新动态，通过行业市场类、技术交互类、技术文章类题材为锻压行业打造一流的交流学习、技术传播、信息服务平台。锻造工艺(Forging Process)是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。 变形温度 钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。 坯料 根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。 1、自由锻。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需锻件，主要有手工锻造和机械锻造两种。 2、模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻．金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。 3、闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。 锻模 根据锻模的运动方式，锻造又可分为摆辗、摆旋锻、辊锻、楔横轧、辗环和斜轧等方式。摆辗、摆旋锻和辗环也可用精锻加工。为了提高材料的利用率，辊锻和横轧可用作细长材料的前道工序加工。与自由锻一样的旋转锻造也是局部成形的，它的优点是与锻件尺寸相比，锻造力较小情况下也可实现形成。包括自由锻在内的这种锻造方式，加工时材料从模具面附近向自由表面扩展，因此，很难保证精度，所以，将锻模的运动方向和旋锻工序用计算机控制，就可用较低的锻造力获得形状复杂、精度高的产品,例如生产品种多、尺寸大的汽轮机叶片等锻件。锻造设备的模具运动与自由度是不一致的，根据下死点变形限制特点，锻造设备可分为下述四种形式： 1、限制锻造力形式：油压直接驱动滑块的油压机。 2、准冲程限制方式：油压驱动曲柄连杆机构的油压机。 3、冲程限制方式：曲柄、连杆和楔机构驱动滑块的机械式压力机。 4、能量限制方式：利用螺旋机构的螺旋和磨擦压力机。 重型航空模锻液压机进行热试为了获得高的精度应注意防止下死点处过载，控制速度和模具位置。因为这些都会对锻件公差、形状精度和锻模寿命有影响。另外，为了保持精度，还应注意调整滑块导轨间隙、保证刚度，调整下死点和利用补助传动装置等措施。 滑块 还有滑块垂直和水平运动(用于细长件的锻造、润滑冷却和高速生产的零件锻造)方式之分，利用补偿装置可

轧辊材质选择及特性

合金冷硬铸铁轧辊 合金冷硬铸铁轧辊（辊环）是利用铁水自身的过冷度和模具表面激冷，同时添加Ni、Cr、Mo合 金元素的办法制造的一种铸铁轧辊，辊身工作层基体组织内基本上没有游离态石墨，因而其硬度高， 具有优良的耐磨损性能。 此类材质可用静态复合浇注工艺生产大型规格轧辊，使辊身具有高的硬度而辊颈具有高的强韧性，表现出良好的热稳定性和抗事故性。 合金无界冷硬铸铁轧辊（辊环），以其工作层中有细小的石墨析出物为特征而区别于冷硬铸铁轧辊。石墨均匀分散在整个辊身截面，其数量和尺寸随深度而增加。本公司提供的合金无界冷硬铸铁轧辊，由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，加上少量细小石墨的存在，不仅提高了轧辊的抗剥落性、抗热裂性和抗磨损等性能，而且辊身工作层具有较小的硬度落差。表面的微细石墨孔隙还能改善轧辊的咬入能力。化学成分（％）

合金球墨铸铁轧辊（辊环），以基体组织中的石墨呈球状为特征，通过调整镍、铬、钼合金元素和特定的热处理制度，可以制成普通球墨铸铁、大型合金球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和针状球墨铸铁不同系列的轧辊（辊环）。这些产品具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差极小。

SGP-3 大型初轧机。 SGP-4 型钢连轧机粗轧、中轧机架，张减 径辊环。 棒、线材轧机粗轧、中轧机及钢管轧机 SGAC 型钢连轧机中轧、精轧机架，无缝钢管轧机轧辊及辊环，棒、线材，螺纹钢轧机中轧、预 精轧、精轧机架轧辊及辊环 类别辊身直径（mn）辊身长度（mr） 轧辊:适用于各种规格轧辊的制造 辊环① 190-1500 900(max.) 高镍铬无界冷硬复合铸铁轧辊是采用离心或全冲洗方法制造的高性能轧辊，通过提高镍、铬、钼等合金元素的含量，获得高的组织、碳化物显微硬度；配合特殊热处理得到组织均匀、致密及硬度落差小的工作层；同时含有少量游离石墨，从而具有良好的耐磨损性、抗热裂、抗剥落及抗压痕性能。 外层厚度可适应需要而调整，芯部采用韧性灰口铸铁或高强度球墨铸铁，使芯部及辊颈具有满意的强韧性。使用中充分水冷是必要的。代号 C Si Mn Cr Ni Mo HNiCr-1 2.8-3.5 0.6-1.1 0.4-1.1 1.6-2.0 4.0-4.5 0.2-0.8 HNiCr-2 3.0-3.5 0.7-1.2 0.5-1.2 1.4-1.8 3.8-4.5 0.2-0.8 代号硬度 HS 抗拉强度 MPa 抗弯强度 HS 冲击韧性 4 2 x 10 J/m 弹性模量 kMPa HNiCr-1 70-85 350-450 450-650 3-7 150-190 HNiCr-2 60-75 350-450 450-650 2-6 150-190 灰芯35-50 > 190 350 3-7 110-150 球芯35-50 > 350 550 4-7 160-190 二；：人心距表面距离（m m 用途：热带连轧精轧后段工作辊 宽、中厚板轧机粗轧、精轧机架工作辊热带（板）四辊平整机工 作辊、支撑辊，横切平整辊 90_______ i __ j _____ 1十_」j … 30 炉卷轧机工作辊 高速线材轧机预精轧辊环有 色金属板材轧机工作辊

轧辊失效方式及其原因分析

轧辊失效方式及其原因分析 摘要：介绍了轧辊存在剥落、断裂、裂纹等几种失效方式，并重点分析了轧辊剥落和断裂产生的机理，为分析生产实践中轧辊失效原因和采取相应改进措施以提高轧辊使用寿命提供了依据。 关键词：轧辊；失效原因；剥落；断裂；裂纹 1 前言 轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。 轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。 2 轧辊的失效形式 2.1 轧辊剥落 轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。 2.1.1支撑辊辊面剥落支撑辊剥落大多位于轧辊两端，沿圆周方向扩展，在宽

度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整。支撑辊和工作辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力，如图1所示。在离接触表面深度（Z）为0.786b处(b为接触面宽度之半)剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。 图1 滚动接触疲劳破坏应力状态 疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在Z为0.5b的交变剪应力层处。该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。另外，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。 支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内

轧辊种类

轧辊分类 1.合金铸钢轧辊Alloy Cast Steel Roll 合金铸钢轧辊是采用电弧炉冶炼优质钢水，采用先进的铸造、热处理工艺技术制造，具有很高的强度、优良的抗热裂性、韧性、耐磨性、适用于型钢粗、中轧机，热轧带钢粗轧机架用辊及热轧带钢支承辊。辊身金相组织为珠光体或回火索氏体。 2.半钢轧辊Adamite Rolls 半钢轧辊是性能介于钢辊和铁辊之间的一种轧辊材质，含有镍、铬、钼等合金元素，其基体组织中含有一定量的碳化物，采用特殊的热处理工艺，有高的耐磨性、强的韧性和好的热抗性，最大的特点是在工作层中几乎没有硬度降落。适合带钢热连轧机粗轧、精轧前段；棒线轧机粗轧、中轧、预精轧机架；万能轧机、悬臂轧机辊环、辊套。 3.石墨钢轧辊Graphite Steel Rolls 石墨钢轧辊的性能与半钢轧辊类似，其最大特征是组织中有少量细小石磨存在。它可以提高轧辊的热轧辊的抗热裂性能和抗氧化铁皮黏附性能，主要适用于粗轧或初轧机架。 4.高速钢轧辊High Speed Steel Rolls 高速钢轧辊在高温下具有很高的硬度和耐磨性。它是用离心方法生产的，芯部材质为球墨铸铁。通过成分和热处理工艺控制，工作层硬度可达80-85HSC，马氏体基体上分布有钒、钨、铌、钼复合碳化物，保证了工作层硬度均一，孔型磨损均匀。这种辊用于精轧机架，增加作业时间，改善轧材表面质量。 5.GNV轧辊GNV Rolls 粗轧机架用轧辊需要一些特性相互结合，其中某些特性会相互抵消对方的作用，这些特性包括耐磨性、耐热裂性、耐冲击性、热硬度和热强度等。过多的网状碳化物能提高耐磨性、耐冲击性，但它严重降低了断裂韧性，这在粗轧情况下，会促使热裂纹形成发展。要减小过多碳化物的影响，又能保持耐磨性，就要加入镍、钼等合金元素，使基体形态为贝氏体/马氏体（针状），比通常的珠光体基体更耐磨。钼元素还有助于提高轧辊高温硬度。 GNV轧辊就是采用高合金材质加上特殊热处理制造出来的，基体组织中碳化物的含量小于5%，满足粗轧机架要求。 6.合金无限冷硬铸铁轧辊Alloy Indefinite Chilled Cast Iron Rolls 合金无限冷硬轧辊，其工作层中有细小晶间石墨。石墨和碳化物的大小、形状、分布可通过激冷作用和合金含量来控制。由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，基体组织可以从珠光体、贝氏体变为马氏体。加上有少量细小石墨存在，不仅提高了轧辊抗剥落性、抗热裂性和耐磨性能，而且辊身工作层硬度落差很小。适用于棒、线材、型钢轧机中轧、精轧机架。 7.合金冷硬铸铁轧辊Alloy Chilled Cast Iron Rolls 合金冷硬铸铁轧辊辊身工作层基体组织内基本上没有游离石墨，其硬度高，具有优良的耐磨性能。用于小型棒、线材轧机及窄带钢精轧机架。金相组织是细珠光体和碳化物。 8.珠光体球墨铸铁轧辊（离心）Pearlitic Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 球墨铸铁中加入镍、铬、钼合金元素，经过特殊热处理得到珠光体球铁轧辊。珠光体球墨铸铁轧辊具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差小。 9.针状贝氏体球墨铸铁轧辊（离心）Spiculate Bainitic Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 针状贝氏体球铁轧辊加入镍、锰、铬、钼等合金元素，它是具有针状组织（贝氏体+少量马氏体）基体，比珠光体球铁轧辊强度更高，韧性更好，耐磨性也明显提高。可采用静态铸造可离心铸造生产。 10.合金球墨铸铁轧辊（离心）Alloy Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 这种轧辊的特征是石墨呈球状，它的性质与合金无限冷硬轧辊相似，其强度高与无限冷硬辊。一般采用静态或动态的铸造。

中国轧辊行业现状分析

中国轧辊行业现状分析 目前，我国轧辊消耗为吨钢1.0千克~ 1.2千克，年消耗各种冷热轧辊总量超过90 万吨，价值150 多亿元. 我国轧辊业基本能满足国内轧钢业需求并出口海外，目前年出口量已经接近 3 万吨。 翟广泉剖析了我国轧辊制造业的发展现状，他指出，我国轧辊业 基本能满足国内轧钢业需求并出口海外，目前年出口量已经接近 3 万吨。但是，主要矛盾仍然突出，即低档次产品供大于求，制造厂竞相压价，高技术含量、高附加值产品供不应求，部分品种还要靠进口来补充。拥有较强经济实力和创新能力的大型轧辊制造企业借机进一步做强做大，如中钢邢机、江苏共昌、常州英凯、唐山联强等技术实力雄厚的企业轧辊生产依然红火，而不少规模小、技术力量薄弱的轧辊企业已经停产或减产。轧辊业跟随钢铁业脚步，同样出现了“强者更强，弱者更弱”的局面。其中，最突出的问题是轧辊产品技术水平和质量等级良莠不齐。轧辊制造厂家超过300 家，真正能为现代化轧机供应轧辊的不足50 家，能够进入像宝钢、首钢、武钢这些国有大钢企的也仅有30 多家。大部分轧辊制造企业普遍存在规模偏小，资源配置和产业结构不合理，综合技术水平较低，依然采用手工作业，凭经验、感觉的操作方式仍是生产现场的主流，生产过程中质量难以控制，企业发展后劲不足等问题。 业内专家分析认为，中国轧辊制造要在更加激烈的竞争中继续生 存和发展，必须在“阵痛”中实施重大变革：一是继续引进或合资采用

国外先进技术及管理经验，使国内轧辊制造技术在短期内能有质的飞跃。二是坚持创新驱动，加强轧辊新材料、新技术、新装备的研发投入，根据市场需求推出新的产品或采用校企联合开发的方式合作开发新品种。三是坚持科技质量为先，加强轧辊铸造过程中的计算机控制，以提高生产效率，降低成本；加强质量技术攻关和自主品牌培育，拓展国际空间，加大出口的力度，力争在世界上打造出轧辊的中国品牌。四是必须开展战略性重组与合作，实施强强联合，逐步改变中国轧辊制造“小而散、多而乱”的现状，提高与国外轧辊竞争的能力。废旧辊强化包覆再造术成亮点 由于钢铁业的发展更突出降本增效、灵活排产的需求，相应地，轧辊再制造修复循环使用和旧轧辊原地强化使用等成为轧辊制造业发展的亮点。据江苏丹阳恒庆复合材料科技有限公司总经理丁刚介绍，为了满足轧钢生产的实际需要，我国每年需要花费大量外汇进口轧辊，每年进口高端轧辊约3万吨，消耗外汇约2亿美元。目前，我国轧辊消耗为吨钢1.0千克?1.2千克，年消耗各种冷热轧辊总量超过90万吨，价值150多亿元。其大量消耗，造成了资源和能源的巨大浪费。故提高轧辊质量，延长轧辊寿命，不仅能节省大量的轧辊材料，减少资源消耗和环境污染，而且还可以节省大量的外汇。因此，不断研发工艺简单、生产效率高、设备投资小的新型复合轧辊制造工艺技术和装备，以实现低成本、高性能轧辊的生产，从而制造出具有更高性能的新型复合轧辊，是今后轧辊技术发展的方向。 目前，我国每年热、冷轧辊和支承辊的报废量分别为100多万吨、

冷轧辊技术资料

邢台机械轧辊集团 有限公司 技术中心 冷轧技术的发展与锻钢冷轧辊的制造技术进步及锻钢冷轧辊使用维护

邢台机械轧辊集团有限公司一.前言 二.冷轧工艺流程及冷轧板主要质量指标 三.冷轧机几种主要类型及板型控制技术 四.冷轧辊主要技术特性及生产工艺流程 五.冷轧辊在轧钢中的消耗及冷轧辊使用 性能评价 六.锻钢冷轧辊的发展趋势 七.锻钢冷轧辊使用维护与管理 目录

邢台机械轧辊集团有限公司 前言 一、前言 钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产低碳钢20－25mm 窄带，美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢。1924年在美国的阿姆科钢铁公司巴特勒（Bulter ）建成世界上第一套三机架四辊串列式冷轧机，从上世纪50年代美国开始建造五机架串列式冷轧机。为轧制更薄的镀锡原,上世纪60年代初美国杨斯顿板管公司建成世界上第一套六机架冷连轧机。日本新日铁广畑厂的过程联合全连续生产线(FIPL),于1986年开工，广畑厂自FIPL 线投产后产量激增，工时利用率高达95％，收得率增至96.9%，能耗下降40％。该厂FIPL 在全世界首次将酸洗－冷轧－连续退火及精整过程实现全连续生产。 我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm 单机架可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm 单机架可逆式冷轧机，MKW 偏八辊轧机、1150mm 森吉米尔二十辊冷轧机。上世纪70年代投产了我国第一套1700mm 五机架冷轧机，1988年建成了2030mm 五机架连续冷轧机。冷连轧机发展至今已拥有全连续冷轧、快速换辊、液压压下、弯辊装臵和自动控制等新技术。高精度冷带及板形控制技术和计算机全过程控制技术得到广泛应用，轧制速度高达35－41.6m/s ，最大卷重达60t 。

轧辊工艺及如何修复轧辊问题的总结

轧辊工艺及如何修复轧辊问题的总结 一、轧辊是如何分类的? 轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。 轧辊种类很多，常用的轧辊材料分类有铸钢轧辊，铸铁轧辊和锻造轧辊三种。其中铸钢 轧辊和铸铁轧辊均属于铸造轧辊，都是铸造成型，只是铸造材料不同罢了。 铸造轧辊：是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。 锻造轧辊：是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一 定机械性能、一定形状和尺寸锻件的轧辊的加工方法。 二、轧辊都用于哪些机器？ 轧辊根据辊身不同的硬度，所用场合也不同：（1）轧辊辊身硬度约为HRC30-40，用于 开胚机、大型型钢轧机的粗轧机等；（2）轧辊辊身硬度约在HRC60-85，用于薄板、中板、 中型型钢和小型型钢轧机的粗轧机及四辊轧机的支撑辊；（3）轧辊辊身硬度约在HRC85-100，就用于冷轧机。 三、各种材料的轧辊的加工工艺是什么？ （1）铸铁轧辊的加工工艺：冶炼—铸造—软化处理—粗加工—热处理（提高硬度）—精加工—探伤检验—成品。 （2）铸钢轧辊的加工工艺：以合金铸钢轧辊为例：冶炼—铸造—粗加工—热处理—精加工—性能、探伤等检测—成品。 （3）锻钢轧辊的加工工艺：以冷轧工工作辊为例：精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→电渣重熔→锻造→球化退火→粗加工→调质（淬火＋高温回火）→半精 加工→探伤检测→预热处理→双频淬火→冷处理→低温回火→精加工→硬度、超声波及金相 →包装出厂。 四、加工轧辊时常出现的问题？ 目前，轧辊企业为了获得轧机的工作效率和降低轧辊的消耗，多采用高硬度的轧辊，也 正是由于轧辊的硬度提高，给加工轧辊的机械厂带来难度。大型企业均采用数控机床加工高 硬度轧辊，但小型企业还是采用普通车床加工轧辊，加工过程中常出现机床振动大，车削困 难和表面光洁度不好等问题，影响加工效率和加工质量。 五、如何选择刀具加工高硬度的轧辊？ 随着刀具行业的不断研究，先后推出了硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具（CBN 刀具），下面就根据研发顺序简单介绍一下。 对于高硬度轧辊的加工，首先采用的是硬质合金刀具，由于轧辊辊身硬度一般在HRC45 以上，尤其是部分合金铸铁/铸钢，硬度可达HSD90以上，硬质合金根本就加工不动。之后推出的是陶瓷刀具，陶瓷刀具各方面的加工性能都高于硬质合金刀具，但唯一的缺点就是脆性大，并且部分大型轧辊是铸造件，难免会出现铸造缺陷（如硬质点，夹砂，气孔等），遇到 以上问题易崩刀，加工效果不好。之后通过刀具行业的不断研发，研制出立方氮化硼刀具， 硬度高于硬质合金刀具和陶瓷刀具，虽然脆性大，但相比于陶瓷刀具还是较抗冲击的。但加 工高硬度的轧辊，加工效果还是不理想。之后华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀具

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。

1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布

轧辊基本知识

轧辊轧制时有关工艺问题 轧辊是轧钢厂轧机的最主要生产工具，直接对轧件进行轧制加工，完成轧制过程的基本工序——金属的塑性变形。它不仅与产品质量，产量，经济效益等都有直接的关系，是生产过程中非常重要的一个因素。轧辊的好坏将直接影响产品的机械性能，尺寸精度，板型以及表面质量。其次轧辊好坏也将直接影响生产的产量，如轧辊换辊次数的增加将使生产产量直接下降。在板带热轧中一般一个换辊周期可轧2000－2500吨的轧制产量，如采用ORG在线磨辊技术产量可扩大到3500吨以上，同样如采用高速钢轧辊产量还能上升，相反如采用低质量轧辊，换辊次数就明显增加，产量就下降。由于轧辊本身是一个生产消耗件，辊耗大小就直接影响工序成本，经济效益就会明显变化。因此，希望轧辊制造厂能不断开发出新的高效的轧辊产品，和不断提高轧辊质量水平，同时钢铁生产厂又能不断加强轧辊管理，那对钢铁企业和轧辊企业均能产生很好的经济效益。 一，轧辊基本知识 1，轧辊定义和分类 轧辊是直接对轧件进行轧制加工，完成轧制过程的金属的塑性变形的主要部件。按轧钢机类型可分为钢板轧辊和型钢轧辊,如图1所示。钢板轧辊的辊身一般呈圆柱形，如图1a所示,主要参数为辊身长度，也是轧机的标称，如1580轧机，1700轧机，2050轧机等。有时热轧轧辊的辊身呈微凹，当受热膨胀时，可保持轧辊较好的板型。而冷轧轧辊的辊身呈微凸，当它受力弯曲时，也可保持轧辊较好的板型。型

钢轧机的轧辊辊身上有轧槽，根据工艺要求配置相应的孔型，粗轧机有较多的轧槽，精轧机则较少，如图1b所示，型钢轧机主要参数为轧辊的直径，也是轧辊的名义直径或轧机的标称，如1300初轧机，650型钢轧机等，如在一条生产线上有若干个工作机座，则以最后一架的轧辊名义直径作为轧钢机的标称。由于初轧机，型钢轧机是有槽的，而且轧辊在使用过程中由粗变细是变化的。故该类轧机的轧辊名义直径是以齿轮座的中心距作为轧辊名义直径，初轧机以轧辊辊环外径定为轧辊的名义直径。 图1轧辊类型图a钢板轧辊，b型钢轧辊， 板带轧机则没有名义直径之称呼，轧机主要参数是辊身长度，各机架辊身长度是一致的。各类轧机轧辊名义直径D与辊身长度L是有一定比例的，可参考表1所示： 表1各类轧机的L/D之比

轧辊磨工艺

轧辊磨工艺 本文就影响轧辊磨床磨削质量的主要因素：砂轮、磨削冷却液和几个相对运动速度的匹配等工艺问题进行阐述并根据工作经验提出最优对策。轧辊磨床是现代工业生产中不可缺少的一种重要生产设备，主要用于冶金、造纸等行业，它的磨削机理具有一般大型外圆磨床特点，但又不同于一般的外圆磨床的运动复杂得多，除砂轮与工件（轧辊）作相对回转运动（主运动）外，还要求砂轮、工件二者作相对纵向运动的同时，作一定的径向相对位移，而且这个径向位移是不同于磨削锥度的复合运动。因此，它的传动机构比较复杂，机床工作精度要求也较高。 轧辊磨削精度和表面质量除了依靠精良的轧辊磨床工作精度之外，主要还取决于对特定的加工轧辊选用与之相匹配的砂轮、冷却液和磨削工艺参数。 砂轮的选择 选择砂轮主要应满足如下要求：精磨时砂轮磨削时间要短，损耗要小；精磨时要求砂轮磨削发热小，微刃性好，磨削时不应有自励现象。 1.磨料的选择 、对于淬硬或非淬硬的钢质轧辊选用刚玉砂轮；而冷硬铸铁轧辊、橡胶辊、铜轧辊、花岗石辊子则使用碳化硅砂轮。对不同材质的钢质轧辊还应选择与之相匹配的刚玉砂轮，才能获得较高的磨削精度和表面质量。如合金钢轧辊选用铬刚玉（PA）砂轮，耐热合金钢轧辊使用锆刚玉（ZA）砂轮，对不锈钢轧辊要采用单晶刚玉（SA）。 2.粒度的选择 粗磨时选用粗粒度（24~60）砂轮；精磨时选用细粒度（60~100）砂轮；精密磨削时采用150粒度砂轮；超精磨削或镜面磨削时，一般使用微粉（W63~W14）砂轮。 3.硬度的选择 磨削辊面越硬，砂轮硬度应当选择越软。 （1）如果砂轮磨损太快，说明对于特定加工的轧辊所选用的砂轮太软，可采取以下改善措施： A.提高砂轮的线速度； B.提高拖板纵向进给速度，即工件每转拖板纵向进给量增加到砂轮宽度的2/3~3/4； C.降低轧辊的速度。 如果采取上述措施后尚未取得明显的磨削效果，说明砂轮太软，不适用，应选择硬一点的砂轮。 （2）如果磨削辊子时，砂轮明显受阻（吃力）或很脏，钝化砂粒不易脱落，砂轮易粘着磨屑，磨削辊面出现烧伤、拉毛，则说明选用的砂轮太硬，可采取以下措施改善： A. 降低砂轮线速度； B. 提高辊子速度。 如果采取上述措施后尚未取得明显的磨削效果，说明砂轮太硬，应选择软一点的砂轮。 4.结合剂的选择 轧辊辊面除镜面磨削时选用树脂结合剂的砂轮外，其它磨削类型均以采用陶瓷砂轮为好。 二、磨削冷却液的选择 （1）磨削冷却液的作用 A.冷却作用 由于磨削区域无数磨削点的瞬时高温形成热聚集现象，在磨削和冷却过程中，被磨辊子

轧辊生产工艺流程

冷轧辊的一般生产过程 1、冷轧工作辊生产过程如下： 精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→电渣重熔→锻造→球化退火→粗加工→调质（淬火＋高温回火）→半精加工→探伤检测→预热处理→双频淬火→冷处理→低温回火→精加工→硬度、超声波及金相→包装出厂 2、冷轧支承辊生产过程如下： 精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→锻造→球化退火→半精加工→调质（淬火＋高温回火）→探伤检测→开合式炉淬火→回火→精加工→硬度、超声波及金相→包装出厂 轧辊基础知识(一) 1-什么是轧辊，轧辊的种类有哪些？ 轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。 轧辊种类按成型方法可分为铸造轧辊和锻造轧辊；按工艺方法分为整体轧辊、冶金复合轧辊和组合轧辊。整体轧辊分为整体铸造和整体锻造轧辊两种。 冶金复合铸造轧辊主要有半冲洗复合铸造、溢流（全冲洗法）复合铸造、离心复合铸造三种，此外还有连续浇铸包覆（CPC－Continuous PouringProcess for Cladding）、喷射沉积法、热等静压（HIP－Hot Isostatically Pressed）、电渣熔焊等特殊复合方法制造的复合轧辊种类。组合轧辊主要是镶套组合轧辊。 2-什么是整体轧辊？ 整体轧辊是相对于复合轧辊而言的，整体轧辊的辊身外层与心部以及辊颈采用单一材质铸造或锻造而成，辊身外层和辊颈不同的组织、性能通过铸造或锻造工艺以及热处理工艺过程来控制和调整。 锻造轧辊和静态铸造的轧辊均属于整体轧辊。 3-轧辊按材质主要分为哪几种类别？ 轧辊按制造材料主要划分为铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊和锻造系列轧辊三大类别。 4-什么是铸造轧辊，铸造轧辊主要有哪些种类？ 铸造轧辊是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。 铸造轧辊按材质又可分为铸钢轧辊和铸铁轧辊两类；按制造方法又可分为整体铸造轧辊和复合铸造轧辊两类。 5-哪些轧辊适合于整体铸造生产？ 初轧机、钢坯连轧机、大型型钢和轨梁轧机、热轧板带钢轧机破鳞和轧边机、型钢万能轧机的轧边机，还有小型型钢、线棒材轧机的粗轧机架等轧机使用的轧

机械工程材料基本知识

机械工程材料基本知识 1.1 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。 1.1.1 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs 表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。 1.1.2 塑性 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用 表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 1.1.3 硬度

轧辊强度校核习题详解

轧辊强度校核习题详解

验算Φ500×3三辊型钢开坯机第一机座的下轧辊强度。已知： 1）按轧制工艺，该辊K13、K9、K5三个道次同时走钢； 2）各道的轧制力：P13 =1100KN , P9=800KN , P5 =600 KN ; 3）各道的轧制力矩：M13 = 60.0KN .m , M9 = 30KN.m , M5= 20KN.m ,忽略摩擦力矩； 4）轧辊有关尺寸见图所示。其中各道次的辊身工作直径为：D13=340 mm , D9=384 mm , D5=425 mm 轧辊辊颈直径：d=300 mm 辊颈长度l =300 mm，轧辊梅花头外径d1=280 mm，其抗扭断面系数W n = 0.07d13 。 5）轧辊右侧为传动端； 6）轧辊材质为铸钢，其强度极限为 σb = 5 00 ~ 600 MPa; 7）轧辊安全系数取n =5; 8）许用应力[τ] = 0.6[σ]。 （要求画出轧辊的弯矩图和扭矩图）

1）由静力学平衡方程求得轧辊辊颈处的支反力： R1*（286+507+654+353）-P5*（507+654+353）- P9*（654+353）- P13 *（353）=0 即：R1=（600 *1514+ 800 *1007 + 1100*353）/（286+507+654+353）=1167.94 KN R2= （P5+P9+P13）- R1= （600+800+1100）-1167.94=1332.06KN 2）轧辊各位置点的弯矩值： Ma = R1*300/2/1000 = 1167.94 *0.15 =175.191KN.m Mb= R1* 286/1000 = 1167.94 *0.286 =334.03KN.m Mc= R1*（286+507）/1000- P5*507/1000 = 1167.94*0.793-600*0.507=621.98 KN.m 或（Mc= R2*（353+654）/1000- P13*654/1000 = 1332.06*1.007-1100*0.654=621.98 KN.m）Md = R2*353/1000 = 1332.06 *0.353 = 470.22KN.m Me = R2*300/2/1000 = 1332.06 *0.15 =