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轧辊的在钢厂应用原理1. 轧辊的定义与作用轧辊是钢厂生产线中的重要设备，用于对钢材进行加工和变形。
它是一种圆柱形辊子，通常由高强度合金钢制成，并通过专业的热处理工艺进行强化。
轧辊通过轧制的方式将初始钢坯经过一系列辊道变形并获得所需形状和尺寸的钢材。
它在钢厂生产过程中起到关键的作用，影响着钢材的成品质量和生产效率。
2. 轧辊的工作原理轧辊的工作原理是通过对钢坯施加压力和变形来实现形状和尺寸的改变。
钢坯在被送入轧机后，通过不同的辊道进行多次轧制。
每段轧制都会对钢坯造成一定的压力，使钢坯发生塑性变形，逐渐获得需要的形状和尺寸。
在轧辊的工作过程中，主要涉及以下几个方面的原理：2.1 压力原理轧辊通过对钢坯施加压力来使钢材发生塑性变形。
压力的大小和施加时间取决于钢材的性质和所需的变形程度。
轧辊能够产生足够的压力来使钢材塑性变形，使得钢材的形状和尺寸得以改变。
2.2 变形原理轧辊通过不同的辊道和形状来实现对钢材的变形。
不同形状的轧辊可以对钢材施加不同方向和大小的变形力，从而实现对钢材的塑性变形和形状调整。
2.3 冷却原理轧辊在工作过程中会产生大量的热量，为了防止轧辊过热而损坏，需要采取冷却措施。
冷却水通过内部的通道流过轧辊，吸收热量并降低轧辊的温度，以保持轧辊的正常工作温度。
3. 轧辊的分类根据不同的轧制方式和用途，轧辊可以分为多种类型。
以下是几种常见的轧辊分类：3.1 热轧辊热轧辊是用于对高温下的钢坯进行轧制的辊子。
它通常由合金钢制成，能够承受高温和高压的工作环境。
热轧辊主要用于热轧钢材的生产过程。
3.2 冷轧辊冷轧辊是用于对室温下的钢坯进行轧制的辊子。
冷轧辊一般采用硬质合金材料制成，具有较高的耐磨性和寿命。
冷轧辊主要用于冷轧钢材的生产过程。
3.3 支撑辊支撑辊是一种用于支撑和导向钢材运动的辊子。
它主要位于轧机的两侧，起到支撑和稳定钢材的作用。
支撑辊一般由高强度合金钢制成，能够承受较大的压力和冲击。
3.4 模具辊模具辊是一种特殊的轧辊，它具有特定的轮廓和凹槽，用于生产特殊形状和尺寸的钢材。
高速钢轧辊在棒材连轧机上的应用高速钢轧辊的应用是现代轧钢生产发展的重要组成部分，高速钢轧辊有着良好的热稳定性、淬透性、强韧性等优点，其发展前景十分广阔。
本文主要分析了高速钢轧辊的基本特征及性能，阐述了我国高速钢轧辊的研制情况以及生产状况，探讨了高速钢轧辊在棒材连轧机上的应用及其维护和保养，希望能为大家提供借鉴。
标签：高速钢轧辊；棒材连轧机；应用；维护保养高速钢轧辊的应用是现代轧钢生产发展的重要组成部分，它对钢铁工业发展是继微合金化、控轧控冷技术之后又一重大变革。
高速钢轧辊在日本已广泛应用于板材、型钢、棒线材等领域内的轧钢生产，不仅用于工作辊，也用于支撑辊。
高速钢轧辊良好的耐磨性与它具有与传统轧辊明显不同的特点是分不开的。
一、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。
高速钢轧辊加工及应用靳长青;宋长林;宋杰【摘要】针对高速钢轧辊加工难度大,加工效率低等问题,从高速钢轧辊特点、刀具材质、机床性能、加工工艺以及使用等方面进行阐述,明确了刀具选型、加工工艺、机床要求和轧辊使用等要素对高速钢轧辊应用的影响.【期刊名称】《河南冶金》【年(卷),期】2018(026)004【总页数】4页(P40-43)【关键词】高速钢轧辊;刀具;加工工艺;机床;冷却【作者】靳长青;宋长林;宋杰【作者单位】安阳钢铁股份有限公司;安阳钢铁股份有限公司;安阳钢铁股份有限公司【正文语种】中文0 前言安阳钢铁股份有限公司第一轧钢厂260机组轧钢生产线，以生产Ф12 mm ～Ф50 mm螺纹钢和矿用锚杆钢筋为主，同时兼顾核电用钢筋、高铁用精轧螺纹等功能性钢筋，轧机布置采用6-4-7工艺形式，1-10架平立交替，全连续无张力轧制。
轧辊材质主要采用球墨无限冷硬铸铁、高镍铬无限冷硬复合铸铁。
随着高速钢轧辊在线棒材轧机上的推广应用，260机组在精轧机列全部采用高速钢材质轧辊，极大提高了轧机作业率、负差控制率和钢材表面质量。
但由于其本身高硬度、难以切削加工的特点，制约高速钢轧辊的进一步拓展应用。
笔者从高速钢轧辊优势、刀具材质选择、加工工艺、机床性能和轧辊使用等方面进行简要阐述，与大家探讨。
1 高速钢轧辊高碳高速钢复合轧辊(简称高速钢轧辊)是近年来发展最快且应用前景最广的热轧辊材料，它的成分是较为复杂的合金钢，在热处理工艺淬火后，即使在空气中冷却也能硬化。
其工作层材料采用高碳钢，轧辊的芯部材料采用球墨铸铁、石墨钢或锻钢等，两种不同的材料通过离心铸造或者采用CPC工艺复合而成，基体组织一般为回火马氏体+贝氏体+碳化物，碳化物以高度弥散形式分布在基体中，所以具有很高的耐磨性、强韧性，导致车削加工难度大。
高速钢轧辊与其他不同材质轧辊的力学性能对比见表1。
表1 高速钢轧辊与其它轧辊材质力学性能比较轧辊材质辊面硬度/HSD碳化物占比/ %尺寸/ μm抗拉强度/MPa抗压强度/MPa断裂韧性/ (MPa·m1/2)耐磨性高速钢78～9010～20<100700～9002 700～3 00025～284～5高铬铸铁70～8020～30100～150600～8001 800～2 20021～341～2高镍铬钼铸铁75～8530～40200～500400～6002 000～2 50018～251高速钢轧辊特点是热稳定性好、淬透性好，碳化物硬度高，容易形成氧化膜，具有良好的抗热裂性和耐磨性能，对冷却水的要求远远低于硬质合金的要求，它的单槽轧制量能达到铸铁轧辊的4～5倍。
我国高速钢轧辊的开发和推广应用在普通高速工具钢基础上，通过提高碳、钒含量而发展起来的铸造高速钢轧辊，具有硬度高、红硬性、淬透性和耐磨性好等特点，自1988年在日本首次成功应用以来，已超过20年，目前在国外的轧钢生产中获得了广泛的应用，不仅应用于热轧带钢轧机，还应用于型材轧机、钢管轧机、棒线材轧机和冷轧带钢轧机上。
使用铸造高速钢轧辊后，过钢量明显提高，换辊次数显著减少，轧辊研磨量减少，轧机作业率提高，燃料和动力消耗降低轧钢成本和提高轧材质量。
总结20多年来国内外在高速钢轧辊材质研究中取得的成果，对加快我国高速钢轧辊的开发和推广应用，无疑具有积极的意义。
目前，多数高速钢轧辊成分是以W6Mo5Cr4V2，亦称M2，高速钢为基础，与M2高速钢最大的不同是含有更多的碳和钒。
高速钢轧辊中碳化物的总体积分数和不同类型碳化物的体积分数与其成分密切相关分数一般达到9%~15%，而传统高速工具钢中碳化物体积分数一般不超过8%。
高速钢轧辊成分的主要特点是：①有较高的碳含量和钒含量，目的是为了得到高硬度的MC型碳化物，提高轧辊耐磨性。
②有较高的铬含量，使轧辊中含有一定数量的M7C3型碳化物，对改善辊面抗粗糙性，降低轧制力是有益的。
③离心铸造高速钢轧辊中含有5%以下的铌，可以降低高速钢中合金元素密度差大而引起的偏析。
因轧制钢种、轧机条件和轧辊制造方法的不同，高速钢轧辊的成分也有所差异。
高速钢轧辊中常含有铬、钒、钨、钼等合金元素还含有铌、钴、镍等元素，合金元素。
高速钢轧辊中除了加入上述元素外，采用离心铸造方法生产时一般加入适量铌，可减轻VC的偏析，提高轧辊综合性能。
在热轧高速钢轧辊中，为了提高轧辊的高温耐磨性，通常加入钴元素。
钴元素的加入使高速钢轧辊强度和韧度下降含量越高含量增加，高速钢的珠光体转变的起始点左移，珠光体转变的临界冷却速率增大，淬透性降低，其加入量一般控制在5%以下。
高速钢轧辊中为了改善基体韧度，有时加入少量镍、镍加入量过多，淬火组织中残留奥氏体多，反而增加轧辊回火次数，并降低轧辊耐磨性，其加入量控制在2%以下效果较好。
离心轧辊在中轧机组上的推广应用杭州中强轧辊有限公司李济玉摘要：中小型棒材、线材、板带等轧机中轧机组配辊，长期以来采用常法浇注的中镍铬钼或低镍铬钼球墨无限冷硬铸铁轧辊。
由于其生产成本较高和强度较低，不仅轧辊的性价比较低.而且断辊常有发生。
离心轧辊在中轧机组上推广应用之后，不仅轧辊成本大幅度下降，而且由于轧辊强度大幅度提高，基本上解决了断辊的技术问题。
关键词：离心轧辊；中轧机组；推广；应用Popularization and Application of CentrifugalRoller in the Medium Rolling MillLi Jiyu( Hangzhou Zhongqiang Roll Co. , Ltd) Abstract: Collocation roll of rolling mill for bar rod, wire rod and plate are always poured by routine method and produced by medium or low indefinite chilled Ni～Cr～Mo ductile iron. Due to its high production cost and low strength, the ratio of performance to price is quite low and broken roller phenomenon always occurs. However, when the centrifugal roller in the medium rolling mill can be widely used, the production cost of roller will be decreased and the broken roller can be avoided because of the improved strength value.Key words: centrifugal roller; application; popularization; medium rolling mill;杭州中强轧辊集团有限公司近年来先后研制成功棒材、线材、窄带钢、不锈钢等轧机中轧机组用中镍球离心轧辊和中镍无限离心轧辊。
特别是中镍无限离心轧辊在中轧机组上成功应用，是杭州中强轧辊集团有限公司首创，在GB/T 1504～2008《铸铁轧辊》中尚无此材质离心轧辊。
离心轧辊内层有高强度的保证，外层适当调整化学成分就能比较容易获得中轧辊所需要的辊身硬度、耐磨性和耐热性。
据统计，在同期生产中镍球常法辊与中镍球离心辊，其钢铁料和铁合金价格完全相同的情况下，中镍球离心辊的成本比中镍球常法辊可降低30%左右，经济效益显著，同时，中镍球离心辊的抗拉强度比中镍球常法辊高150 MPa，由于抗拉强度大幅度提高，自2007年以来因轧辊质量问题引起的断辊事故基本为零。
杭州中强轧辊集团有限公司离心轧辊在中轧机组上推广应用获得成功，并全部替代中镍球常法辊之后，公司的离心辊产量大幅度上升，离心辊产量占轧辊总产量的百分比从2006年的37. 14%，2007年、2008年分别上升到64. 40%、59. 36%。
离心轧辊产量占轧辊总产量百分比的高低，代表轧辊企业产品结构水平以及高附加值产品的比重，是轧辊企业产品是否先进的重要指标之一。
一、中轧用离心辊的研制用于中轧机组的离心辊研制，拟分两步走，首先研制中镍球离心辊，然后研制中镍无心辊。
1．中镍球离心辊中镍球离心辊的全称为中镍铬钼球墨无限冷硬离心复合轧辊，其外层（工作层）为含Ni1.0%～2.0%镍铬钼球墨无限冷硬铸铁，内层为高强度球墨铸铁。
轧辊外层要求具有一定的耐磨性和耐热性，以满足中轧机组对轧辊耐磨性和耐热性的要求。
轧辊内层要求有较高强度(>450MPa)，以满足中轧机组轧辊压下量较大对强度的要求。
自2006年下半年起镍价飞涨，每吨镍价从19万元左右上涨到近40万元，由此造成含镍常法辊的成本大幅度上升。
为了降低含镍轧辊的成本并提高其内在质量，2006年9月把“中镍球离心辊在中轧机组上的推广应用”列入研制课题。
经过近3个月的不断试验和改进，于2006年底中镍球离心辊在中轧机组上的推广应用获得成功，从2007年起进入批量生产。
第一批研制的中镍球离心辊在杭州中强轧辊集团有限公司轧一车间K9～K10机架上使用。
经实际轧制证明，中镍球离心辊的耐磨性与原来使用的中镍铬钼球墨无限冷硬常法辊（简称中镍球常法辊》相当，但轧辊的强度比中镍球常法辊高出120～150MPa。
试制初期采用低硅稀土镁球化剂（RE3%～5%、Mg7%～9%、Si10%～12%),由于此类球化剂是机械混合压制而成．其质量不太稳定，离心辊外层出现球化不良和结合层不良报废较多。
经过讨论分析，一致认为选用球化剂的好坏，是中镍球离心辊成败的关键，为此决定外层铁液球化剂改用铜镁合金+包头稀土镁硅铁合金进行第二轮试验。
第二轮试验由于采用的球化剂质量较好，球化比较稳定．球化不良大幅度减少。
严格控制外层停转内壁温度和填芯铁液浇注温度，离心辊结合层的质量明显好转。
经过不断摸索改进，初步掌握外层铁液含C、Si量与辊身硬度的关系，于2006年底中镍球离心辊研制戚功，并从2007年初起投入大批量生产。
据统计，中镍球离心辊的生产成本比中镍球常法辊大幅度下降，平均每吨毛坯轧辊降低约2500元，经济效益显著，而且其抗拉强度又比后者提高120～150MPa，这对防止中轧辊断辊事故十分有效。
中镍球离心辊经过一年的实际使用证明它完全可以替代中镍球常法辊在中轧机组上的应用。
2中镍无限离心辊中镍无限离心辊的全称为中镍铬钼无限冷硬离心复合轧辊，其外层（工作层）为含Ni1.0%～2.0%镍铬钼无限冷硬铸铁，内层为高强度球墨铸铁。
为了进一步提高中轧机组轧辊的质量和扩大品种，在中镍球离心辊在中轧机组上推广应用获得成功，并在技术上有所进步和经济效益显著的基础上，提出研制中镍(含Ni1.0%～2.0%）无限离心辊在中轧机组上的应用新课题。
经过2008年上半年的不断改进、完善，中镍无限离心辊在中轧机组上应用又获成功并投人大批量生产。
经轧钢厂实际使用证明，中镍无限离心辊在中轧机组上使用效果比中镍球离心辊还要好，而且质量也比较稳定。
中镍无限离心辊与中镍球离心辊相比，在合金含量和轧辊中心强度基本相同的情况下，中镍无限离心辊具有下列优点：①工作层的硬度均匀度好，硬度落差小，轧辊的耐磨性提高；②工作层为无限冷硬铸铁，不会出现球铁辊球化不良的缺陷；③轧辊质量合格率提高2.61%；④轧辊成本有所下降，平均每吨下降约250元；⑤外层铁液不用铜镁和稀土镁进行球化处理，可以减少镁蒸气对车间环境的污染。
由于中镍无限离心辊在中轧机组上使用效果良好，并具有以上优点点，经讨论研究决定，在中轧机组上用中镍无限离心辊可以替代中镍球离心辊。
中镍无限离心辊现已投入大批量生产。
二、中轧用离心辊技术要求(1)化学成分。
外层化学成分：中镍球离心辊外层的化学成分和中镍无限离心辊外层的化学成分见表l。
内层化学成分：中镍球离心辊和中镍无限离心辊其内层均为高强度球铁，其化学成分见表1。
表1 中镍离心辊化学成分部位材质代号 C Si Mn P S Cr Mo Ni Mg外层中镍球离心Q2QL3.00～3.601.20～2.000.40～1.00＜0.20＜0.030.40～0.800.20～0.601.00～2.00＞0.03 中镍无限离心W2QL2.90～3.500.60～1.200.40～1.00＜0.20＜0.080.70～1.200.20～0.601.00～2.00内层高强度球铁QT4503.00～3.501.90～2.500.40～1.00＜0.10＜0.03＜0.03＞0.03注：Q2QL、QT450中均含有稀土。
(2)辊身硬度：55-65HSD，棍颈硬度小于45HSD。
(3)棍颈抗拉强度：大于450MPa。
(4)离心复合轧辊外层厚度=工作层厚度+5mm以上。
三、中轧用离心辊质量控制关键用于中轧的中镍球离心辊和中镍无限离心辊，由于材质不同，质量控制的关键虽有各异，但是相同之处仍较多，因此可以放在一起讨论。
1．中镍球离心辊确保外层球化是成败的关键中镍球离心轧辊外层铁液经球化处理浇入离心机高速旋转的冷型内后，在离心力的作用下，铁液紧贴冷型内壁形成一定厚度的圆筒体外层，由于外层铁液浇注时间相对较长，在铁液浇注过程以及随后冷却过程中铁液与空气的接触面较大，接触时间较长，极易造成氧化，使铁液中的镁和稀土元素因氧化而减少。
这是球铁离心轧辊所特有的问题。
如果残余镁量和残余稀土元素含量不足时就会导致球化不良或不球化而失败。
因此，铁液中球化剂的加入量和球化处理正常与否至关重要，必须确保外层球化。
经过实践证明，外层铁液球化剂采用铜镁合金（Cu87Mg13）+稀土镁硅铁合金（FeSiMg8RE5）比较可靠、稳定。
球化剂加入量：铜镁合金1.3%-1.5%，稀土镁硅铁合金0.50%-0.70%。
为保证球化稳定：①球化包底坝必须保持完好，堤坝缺损，容易引起球化剂过早反应，Mg和RE吸收率降低引起球化不良或不球化；②球化剂加在球化包底出铁方向内侧堤坝内，球化剂上面应覆盖铁屑，并要求打紧实，减缓球化剂反应速度，提高Mg和RE吸收率，覆盖用铁屑要烘干；③铁液先出2/3，待球化反应结束之后补放铁液时加入孕育硅铁(0.50%<～0.80%),经充分搅拌均匀后方可扒渣；④外层铁液出炉温度1480～1500℃,浇注量度为1370～1400℃2.提高内外层冶金结合质量防止工作层剥落实现内外层冶金结合的关键是离心浇驻外层完毕加入玻璃渣。
玻璃渣在固态时的密度为2.2—2.5g/cm3，熔点≤l200℃。
玻璃渣加入后立即熔融，由于密度小，在离心力作用下“浮”向外层内壁自由表面，并均匀严密地覆盖自由表面，防止离心铸造外层内壁自由表面的氧化。
但是玻璃渣在l000℃的黏度值不高，在100Psi以内，在填芯铁液注入后又能容易地脱开内层自由表面“浮”向冒口部位。
严格控制好外层铁液的浇注温度、外层停转内壁温度和填芯铁液浇注温度，以及外层停转至填芯开始的时间，是获得内外层良好冶金结合的另一个关键。
根据经验，对于中小型（D＜600mm）中镍离心辊外层和填芯铁液的浇注温度见表2。
外层停转内壁温度为l090-1100℃。
外层停转至填芯开始的时间间隔控制在3min以内。
表2 中镍离心轧辊外层和填芯铁液浇注温度（℃）辊身直径（mm）外层填芯中镍球中镍无限中镍球中镍无限380-600 1370-1380 1360-1370 1390-1400 1380-1390 300-379 1380-1390 1370-1380 1400-1410 1390-1400 ＜300 1390-1400 1380-1390 1410-1420 1400-1410 此外，正确选择离心复合铸造时外层内表面的保护渣也十分重要。
