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之比轧机名称L/D之比轧机名称L/D之比初轧机－精轧机－型钢轧机－中厚板轧机－粗轧机－二辊薄板轧机－轧辊是由辊身，辊颈和轴头三部分组成。

辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置把轧制力传给机架。

轴头与联接轴相联，传递轧制扭矩。

轴头有三种主要形式：梅花轴头如图2a，万向轴头如图2b，带鍵槽轴头如图2c，不带鍵槽轴头如图2d，带平台轴头如图2e。

直径超过400mm的冷轧辊从热处理工艺需要要在轧辊辊身中心鏜一个中心孔以确保热处理质量。

图2轧辊轴头的基本类型a梅花轴头，b万向轴头，c带鍵槽轴头，d不带鍵槽轴头，e带平台轴头。

2，轧辊重车率在轧制过程中，轧辊辊面因工作磨损，需不止一次地重车或重磨。

轧辊工作表面每次的重车量为－5mm，重磨量为－0.5mm。

轧辊直径减少到一定程度后，即不能再使用。

轧辊从开始使用直到报废，其全部重车量与轧辊名义直径的百分比称为重车率。

初轧机轧辊的重车率受咬入能力和表面硬度的限制，钢板轧机轧辊只受表面硬度的限制。

表2是各种轧机的轧辊重车率。

表2各种轧机的轧辊重车率3，轧辊材质轧辊材质是指制造轧辊所用材料。

经过多年的生产实践，对各种轧机的轧辊均已确定了较合适的材料。

在选择轧辊材料时，除考虑轧辊的工作要求与特点外，还要根据轧辊常见的破坏形式和破坏原因，按轧辊材料标准来选择合适材质。

常用的轧辊材料有锻钢，铸钢和铸铁等。

随着1988年铸造高速钢轧辊首先在日本带钢热轧上得到成功应用，随后美国和欧洲也引入铸造高速钢轧辊技术，接着，线材，棒材及冷轧带钢轧机上也开始使用高速钢轧辊铸造，并得到满意效果。

宝钢1580热轧在F1－5轧机工作辊上也采用高速钢轧辊，辊耗已降至0.4kg/t，2008年宝钢1880热轧辊耗下降为0.342kg/t。

其它邯钢，鞍钢1780热轧也得到应用。

1），锻钢，用于轧辊的合金锻钢在我国“原一机部重型行业统一标准”中已有规定（Q/ZB62－73）。

热轧轧辊有55Mn2,55Cr，60CrMnMo，60SiMnMo 等，冷轧轧辊有9Cr，9Cr2,9Crv，9Cr2W，9Cr2Mo，60CrMoV，80CrNi3W,80CrMoV等。

2），铸钢，用于轧辊的铸钢种类有ZG70，ZG70Mn，ZG8Cr，ZG75Mo等。

3），铸铁，铸铁可分为普通铸铁，合金铸铁和球墨铸铁。

铸造轧辊时，采用不同的铸型，可以得到不同硬度的铸铁轧辊。

因此，有半冷硬，冷硬和无限冷硬轧辊之分。

半冷硬轧辊表面没有明显的白口层，辊面硬度HS≥50。

冷硬轧辊，表面有明显的白口层，心部为灰口层，中间为麻口层，辊面硬度≥60，无限冷硬轧辊表面是白口层，但白口层与灰口层之间没有明显的界限，辊面硬度≥65。

铸铁轧辊硬度高，表面光滑，耐磨，制造过程简单且价格便宜。

其缺点是强度低于铸钢轧辊。

只有球墨铸铁轧辊的强度较好，因此，得到较广泛的应用。

4，型钢轧辊，这类轧机的轧辊受力较大且有冲击负荷。

因此，轧辊应要有足夠的强度，而辊面硬度要求可放在第二位（HS＜30－40）。

初轧机轧辊常用高强度铸钢或锻钢，主要材料有40Cr，50CrNi，60CrMoV，60CrMnMo，60SiMnMo等。

型钢粗轧机轧辊多采用铸钢，如ZG70，ZG70Mn。

锻钢轧辊的综合机械性能较好，但加工较困难，价格也高，因此，中小型钢轧机上很少应用。

球墨铸铁轧辊价格便宜，耐磨而又有较高的强度。

适合在型钢轧机的第二架粗轧机上应用。

在型钢成品轧机上，由于几何形状及尺寸公差要求严格，需要轧辊有较高的表面硬度和耐磨性。

一般选用冷硬铸铁轧辊，辊面硬度HS≥65。

表3是宝钢高线轧机轧辊材质表：表3宝钢高线轧机轧辊表5，中厚板轧机轧辊，中厚板轧机轧辊要求有高的弯曲强度。

高的耐疲劳性能。

良好的抗热裂性，抗冲击性，抗冷热疲劳性。

同时轧辊又要具有较高的硬度，以保证轧辊较高的耐磨性。

因此，轧辊材质的选择，粗轧工作辊主要承担对轧件的宽展和延伸，工作辊承受大的热冲击和大的轧制力，要求轧辊有一定耐磨性，好的咬入能力，因此，在现代中厚板轧机上应采用高镍铬无限冷硬复合铸铁工作辊。

随着冷却系统的不断完善，近来高铬铸铁辊也逐渐得到应用。

精轧工作辊主要考虑轧辊的耐磨性，要求轧辊的硬度高。

目前大部分采用为高镍铬无限冷硬复合铸铁工作辊。

但随着新产品的不断开发，采用更高耐磨性的轧辊材质己成为必切的要求，因而，高铬铸铁辊的采用已成为必然的发展趋势。

支撑辊选择应选择具有高的强度，低的弹性压扁和不易产生挠曲变形，其次辊身表面应具有高的耐疲劳性能，耐剥落，耐掉皮。

第三，轧辊的耐磨性能也要好。

一般选用含2－3%铬的锻钢或铸钢辊。

近来5%铬的锻钢和复合铸钢支撑辊使用得到普遍的好评。

表4是现代5000米宽厚板轧机轧辊表：表4－1宝钢5000宽厚板轧机轧辊表，表4－2沙钢5000宽厚板轧机轧辊表6，热轧带钢轧辊，带钢热連轧中除少数粗轧机的工作辊受轧辊强度和咬入条件限制，采用铸钢材料外，其它各架轧机工作辊的特点是：主要承受扭矩和压力，弯曲应力较小，轧制速度较高，辊面要求光滑以保证轧件表面质量。

为此，选择工作辊材料时应以辊面硬度要求为主，多采用铸铁轧辊。

目前轧机工作辊多采用冷硬铸铁（化学成分：C=，Si=，Mn=，Mo=%，P≤%，S≤%），辊面硬度HS=58-68。

有的厂在精轧机组前几架也采用半钢轧辊，以减缓表面的粗糙过程，在后几架采用含Ni，Cr 的高硬度铸铁，进行复合浇铸，表面形成无限冷硬层，以提高轧辊的表面硬度（硬度可达HS=75-83）。

有的厂在精轧机组中使用高铬铸铁复合浇铸轧辊，这种轧辊的高硬度层很厚，耐磨，使用寿命长。

随着产品要求越来越高，使用离心复合铸造镍铬无限冷硬铸铁和离心复合铸造高铬合金铸铁已成为现代热轧轧辊材料发展的必然趋势。

带钢热轧机的支承辊在工作中主要受弯曲，且直径较大，因此，多采用9CrM0，9CrV锻钢(辊面硬度 HS=45-50)。

选含Cr合金钢主要考虑大直径轧辊的淬透性。

国产1700热轧机的镶套支承辊，辊心用37SiMn2MoV锻钢，轴套用8CrMoV或8MnMoV锻钢。

国外的轴套则常用含C=，Ni=，Cr=，Mo=%的合金锻钢，以保证轴套的高强度。

也有采用铸铁或铸钢材料做轴套的。

表5是宝钢1580热轧和1880热轧轧辊材质表：表5-1宝钢1580热轧厂轧辊材质表表5-2宝钢1880热轧厂轧辊材质表7，冷轧带钢轧辊，冷轧工作辊是直接承承受轧制时的轧制力和传动扭矩，因此对工作辊的强度，硬度，韧性，耐磨性和辊面质量要求都有很高的要求，它比其它任何轧制类型轧辊要求都高。

我国常用冷轧工作辊的材料是9Cr2W，9Cr2Mo等，辊面硬度HS＝90－95。

在国外，为了提高冷轧辊的耐热裂性和减缓辊面的糙化过程，曾试验使用高碳低铬，钼，钒钢（%C，%Cr，%Mo，%V，%Si，%Co），取得了良好的效果。

为了轧制高碳钢和其它难变形的合金钢，在冷轧机上也采用带硬质合金辊套的复合式冷轧工作辊。

其辊心材质与辊套材质的热膨胀系数就十分接近，以防轧辊发热时，损坏辊套。

应该指出，尽管冷轧工作辊的硬度要求很高（达到HS=100），但即不使用铸铁轧辊，这是因为当工作辊直径D确定以后，可能轧出的轧件最小厚度值和轧辊的弹性模数E值成反比。

即轧辊材料的弹性模数E越大，可能轧出轧件的厚度越小。

而铸铁的E值只有钢的一半，为此，在冷轧带钢时，使用铸铁轧辊是不利的。

带钢冷轧机支承辊的工作特点与热轧机相似，可选用9Cr，9Cr2Mo，9CrV锻钢，也可选用镶辊的复合式锻钢轧辊，所不同的是辊面硬度要求较高（HS＝50－65）。

支承辊的辊颈硬度一般HS＝35－45。

表6是宝钢冷轧轧辊材质表：表6宝钢冷轧轧辊表项目辊径ｍｍ材质硬度HS“C重量吨辊径ｍｍ材质硬度HS“C”1工φ615X203086GrMov794－98φ405X18505%Cr合金锻钢90－96 2工φ615X203086GrMov794－98φ405X18505%Cr合金锻钢90－96 3工φ615X203086GrMov794－98φ405X18505%Cr合金锻钢90－96 4工φ615X203086GrMov794－98φ405X18505%Cr合金锻钢90－96 5工φ615X203086GrMov794－98φ405X18505%Cr合金锻钢90－96 1－5中φ530X18855%Cr合金锻钢1-5支φ1550X203040Cr3MoV58－65φ1370X18505%Cr合金锻钢58－65二，有关轧制工艺问题1，轧制咬入条件，热轧轧制时不是任何轧辊的辊径和坯厚都可以进行轧制的，它要符图3轧制咬入条件合轧制的基本条件，即咬入条件，见图3轧制咬入条件所示：轧辊给轧件一个轧制力P，水平分力P X，轧件与轧辊接触产生摩擦力T其水平分力为T X，同样下辊也产生上辊同样的力。