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M宽厚板轧机轧辊材质的选择与使用管理———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期： 2 个人收集整理 勿做商业用途 5m宽厚板轧机轧辊材质的选择和使用管理杜希恩 齐林雷前言：本文结合5M宽厚板轧机具有轧制力大，轧辊使用条件复杂，轧辊消耗高等特点.主要介绍了5M宽厚板轧机轧辊质的选择以及宽厚板轧机的轧辊使用技术，并对轧辊的使用提出了建议Foreword: This article considering the 5M wide and heavy plate mill rolling force and roller conditions complex， high rolle consumption. Mainly introduces the roll material selection and practical technology of the 5M wide and heavy plate mill and recommendations for use of the rolls。

关键词：5M宽厚板轧机轧辊 材质 轧辊使用技术Keywords: 5M wide and heavy plate mill roll material of the roll practiceal technology of roll 5m宽厚板轧机轧制力大（Max：10000KN），轧制工艺复杂，大多数高级别钢种如：X70~120管线钢、高强度造船用钢、压力容器用钢等都需要采用TMCP工艺轧制，所以轧辊消耗较大，而其工作辊和支承辊的价格又远高于其他中厚板和热卷板轧机用轧辊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，常常造成更多的直接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：热轧模具钢类、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，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 5m宽厚板轧机轧辊材质的选择1）工作辊材质的选择对于双机架布置的5M宽厚板生产线，四辊精轧机前面有一架粗轧机(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或半钢轧辊。

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因此,目前普遍采用了高铬钢轧辊,使用效果良好.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，保证钢板表面质量对于单机架的5m宽厚板生产线，其四辊轧机为可逆式轧机，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。

因此，单机架5m宽厚板四辊轧机工作辊的材质选择,既要考虑到开坯和展宽轧制的条件影响,也要考虑成型轧制过程对产品质量的要求，同时考虑到其他新开发新品种如高速钢轧辊等价格昂贵、对冷却水的要求高、甚至需要润滑轧制等因素,建议单机架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：高镍铬无限冷硬铸铁轧辊典型成分范围： ％CSiMnCrNiMo2.8～3.506~1.20.4～121.4～203.0～450.2～08其主要性能特点: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，抗热裂性高,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国内某单机架5M宽厚板轧机工作辊选用：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，芯部为球墨铸铁工作辊牌号：ASIII机架辊身硬度辊颈硬度工作层厚度（mm)基本尺寸(mm)厚板轧机68/74 HSC35—40 HSC≥60（半径方向)1210/1110 5050 9720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：（％)CSiMnPSCrMoNi辊身3.0/350.8/1.50.5/1.5≤0.20≤0081.0/2.00.3/0.830/4.5芯部26/3.616/2.6015/0.8≤008≤0.012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辊名称工作层辊颈+芯部屈服强度（MPa)420-620360-480抗拉强度(MPa）420—620400-650延伸率（%)小于12-12弹性模量（kN/ mm2）160-180160-180疲劳强度(MPa)约200约180导热系数(50℃,m2/s）5。

07 e—61077e-6热膨胀系数(10/℃）—-—-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得到应用,被认为耐磨性和抗事故性兼优.目前部分5m宽厚板轧机的工作轧辊已经采用，且效果良好2）支撑辊材质的选择支承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,目前也有部分5m宽厚板轧机选择的是铬钼锻钢.其化学成分：C：0.7—1.0, Si:Max0。

50, Mn: Max160， Cr:09-1.60，Mo:060，S、P不大于0025辊身硬度：40-50HSC，辊颈硬度：37-47HSC,工作层厚度：≥95mm，基本尺寸：2300/2110490010930mm复合铸钢支撑辊的典型成分范围 （ %）材质CSiMnCrNiMoVCr2复合铸钢000.3～0.8141.4~2.40.4～1.506Cr3、Cr4Cr5复合铸钢0.3～080.3～0.80.4～04～1.506 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。