高速鋼立輥的研發(fā)與應(yīng)用

朱玉龍 ，劉永鋒 ，姜金輝

（1.軋輥復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，河北 邢臺(tái) 054025；2.中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司，河北 邢臺(tái) 054025）

目前熱軋各機(jī)架工作輥正在全面進(jìn)入高速鋼時(shí)代，為滿足當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)發(fā)展需求，中鋼邢機(jī)順應(yīng)軋鋼生產(chǎn)發(fā)展的需要，研發(fā)高速鋼材質(zhì)立輥，實(shí)現(xiàn)了全線高速鋼軋輥應(yīng)用的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，具有重大意義。

1 研發(fā)背景

熱軋立輥對(duì)軋輥的抗熱裂性和耐磨性要求比較高，目前常規(guī)立輥材質(zhì)主要有三種：鍛鋼、合金鑄鋼和半鋼，硬度普遍偏低，一般只有40～50HSD左右。受軋輥本身材質(zhì)性能和軋制工況條件影響，普遍存在輥面起瘤、結(jié)疤、掉塊和磨損嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致軋材邊部質(zhì)量下降。另外，立輥的換輥、拆裝工作量很大，占用人員多、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)效率偏低。

2 設(shè)計(jì)思路

對(duì)常規(guī)材質(zhì)立輥的性能不足和使用中的問題，從軋輥制造角度總結(jié)制定了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)思路。

首先是耐磨性。常規(guī)材質(zhì)立輥合金含量少，一般在3%左右，輥身硬度普遍偏低。而且碳化物形態(tài)單一，基體組織的顯微硬度不足，耐磨性差。因此，立輥材質(zhì)需要向高合金化、高硬度方向發(fā)展，同時(shí)改善碳化物形態(tài)。

第二是抗熱裂性。常規(guī)立輥基體組織主要為珠光體或回火索氏體，基體強(qiáng)度偏低，抗熱裂性不足，新材質(zhì)提高基體強(qiáng)度，組織可控制為回火馬氏體。

第三是表面質(zhì)量。常規(guī)材質(zhì)立輥基體硬度偏低，碳化物含量較少而且分布不均勻。在材質(zhì)設(shè)計(jì)上考慮提高基體硬度，另外也要使碳化物分布更彌散、均勻。

基于以上思路，結(jié)合粗軋輥材質(zhì)發(fā)展歷程，初期選擇了抗熱裂性優(yōu)異的高鉻材質(zhì)，并在實(shí)際中取得了明顯效果。后來，隨著高速鋼軋輥生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和成熟，公司又成功研制出了高速鋼立輥。

3 產(chǎn)品性能試驗(yàn)

對(duì)半鋼、高鉻鋼、高速鋼三種材質(zhì)立輥進(jìn)行取環(huán)，在實(shí)驗(yàn)室模擬軋制環(huán)境，對(duì)軋輥耐磨性、冷熱疲勞和抗熱裂性進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比。高速鋼相對(duì)耐磨性分別是高鉻鋼、半鋼的3倍和23倍，熱疲勞裂紋深度是高鉻鋼、半鋼的42%和14%，熱沖擊裂紋是高鉻鋼、半鋼的35%和19%。

4 使用效果

目前高速鋼立輥已經(jīng)優(yōu)先使用到了我公司功能計(jì)價(jià)軋線，軋制條件不用進(jìn)行調(diào)整。從實(shí)際使用效果來看非常理想，已經(jīng)達(dá)到了常規(guī)材質(zhì)立輥的6～8倍。

（1）在機(jī)磨損和下機(jī)車削量明顯下降。從對(duì)比數(shù)據(jù)來看，高鉻鋼立輥換輥周期提升到2～3倍，而高速鋼立輥進(jìn)一步提升到了4～6倍，在機(jī)磨損和下機(jī)車削量降幅分別達(dá)到30%和50%以上。

材質(zhì)換輥周期在機(jī)磨損車削量輥面評(píng)價(jià)傳統(tǒng)立輥A B C龜裂凹坑嚴(yán)重，疲勞層厚高鉻鋼立輥2～3A 0.7～0.9B 0.6～0.7C輕微凹坑，疲勞層適中高速鋼立輥4～6A 0.5～0.7B 0.3～0.5C表面光滑，有較薄疲勞層

（2）下機(jī)輥面質(zhì)量明顯改善。下機(jī)輥面改觀也是非常明顯，原來半鋼立輥的龜裂、凹坑、起瘤現(xiàn)象都沒有了，尤其是高速鋼立輥的輥面更加光滑、平整，疲勞層和熱裂紋也只有淺淺的一層，在機(jī)磨損和下機(jī)車削量都大幅降低。

（3）毛刺率大幅下降。在高速鋼立輥使用過程中，重點(diǎn)跟蹤對(duì)比了板材邊部毛刺的發(fā)生率，毛刺發(fā)生率大幅降低。

（4）生產(chǎn)效率增加，帶鋼邊部質(zhì)量得到改善。高速鋼立輥的使用增加軋輥在機(jī)時(shí)間，提高了軋線生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且很好的解決了帶材邊部質(zhì)量問題，滿足了下游用戶的產(chǎn)品質(zhì)量要求。

高速鋼立輥8171 2 0.025%軋制塊數(shù)毛刺缺陷發(fā)生塊數(shù)毛刺缺陷發(fā)生率傳統(tǒng)立輥15837 26 0.16%高鉻鋼立輥16342 7 0.04%