棒材轧机轧辊的选择和使用

棒材轧机轧辊材质的选择和冷却

刘新强

（张店钢铁总厂轧钢厂，山东淄博255007）

摘要针对我厂棒材轧机的品种和工艺特点，分析了各机组、各架次对轧辊性能的不同要求和轧辊材质选择，介绍了轧辊在生产中的冷却要求。

关键词棒材轧机轧辊材质轧辊冷却

1前言

张钢轧钢厂棒材生产线设计年产量为100万t，其中规格为Φ12～40mm 的带肋钢筋80万t，规格为Φ16～50mm 的光面圆钢20万t，是张钢总厂搬迁工程的第一个项目。棒材生产线主要工艺设备有：步进式双蓄热加热炉，长28m、宽13m，生产能力170t/h；全线纵列短应力线轧机18架，分粗轧、中轧、精轧机组，实现了全连续高速无扭轧制，各机组分别由平—立交替布置的轧机组成，其中第16、18架为平/立可转换轧机，均采用专用交流变频电机驱动，棒材生产实现了连续化、自动化和高效化。棒材生产中轧辊是非常重要的工艺件，它直接影响着棒材生产作业率、生产成本和企业的经济效益。轧辊的消耗不仅与棒材品种、轧制工艺技术和轧钢设备状况有关，还与轧辊制造技术、轧辊材料以及使用管理水平有关。目前可供棒材轧机选择的轧辊较多，单槽过钢量差别很大，根据我厂的生产实际，从提高作业率和降低辊耗的角度对轧辊材质的选择和使用进行分析，并介绍了轧辊的冷却要求。

2轧机对轧辊性能的要求和选型

我厂棒材机组分粗轧、中轧、精轧机组，粗轧机组主要是在高温状态对钢坯缩料，轧制力大、轧制速度低，轧辊一般要求考虑轧辊的强度和抗热裂性，同时也要求一定的耐磨性。国内较早使用的普通铸钢系列，由于轧辊辊身硬度低（约为35～40HS）、耐磨性差，在现代连续化、自动化棒材生产线已经不采用了。普通冷硬铸铁轧辊耐磨性优于铸钢轧辊，其辊身硬度为52～60HS，主要合金元素Cr、Ni、Mo含量偏低、轧辊抗拉强度和耐磨性较低，且从辊身表面向里硬度梯度较大（落差大），在实际生产中表现新轧辊耐磨，使用后旧辊耐磨性明显降低，针对上述特点我厂从实用和经济方面考虑，粗轧机组采用镍铬钼无限冷硬铸铁辊，辊身硬度为60～70HS，采用无孔型（平辊）轧制时，单槽过钢量可达15000～20000吨。

棒材中轧机组，主要承担轧件延伸和为精轧机组提供精确料型的任务，轧制力适中，但轧制速度明显高于粗轧机组，要求轧机轧辊具有较高的耐磨性、导热性和抗冷热疲劳性，各生产厂家较多的采用中镍铬钼无限冷硬铸铁辊，其生产工艺采用离心铸造＋去应力退火，主要合金成分为0.30%～1.20%Cr,1.01%～2.00%Ni,0.20%～0.60%Mo;组织为细珠光体＋25～35%碳化物＋片状石墨。辊身硬度为62～75HS，中镍铬钼无限冷硬铸铁辊Cr含量较高，碳化物含量较高，其韧性有所降低。用于中轧机组需要较好的冷却条件。

棒材精轧机组轧制品种较多，孔型形状复杂，变形分配不均匀，轧制速度高，轧制力变化大，因此对轧辊要求具有优异的耐磨性和抗剥落性能，并且具有一定的耐热疲劳性，以提高成品轧辊单槽过钢量、减少产品尺寸波动。轧辊选择材质有球磨铸铁辊、高合金无限冷硬铸铁辊、高速钢复合辊以及耐磨性最好的碳化钨复合辊。对于简单断面的延伸孔型一般选择高合金无限冷硬铸铁辊，对于圆钢或带肋钢筋的成品前孔，可以选用耐磨性能好的高速钢复

合辊或碳化钨复合辊。对于圆钢成品孔因为每次修复量很小，从提高单槽产量，减少换槽次数的角度可以选择耐磨性最好的碳化钨复合辊，也可以用高速钢复合辊。而带肋钢筋成品孔由于横肋的存在，在重加工时需要将横肋全部车掉，使用碳化钨复合辊成本太大，所以一般选用高速钢复合辊。我厂精轧机组轧辊没有细分，都使用高合金冷硬铸铁辊，成品孔单槽过钢量100～500吨，换槽频繁，影响机组作业率和成材率，产品尺寸不稳定，应根据各孔型的不同作用选择不同的材质。我厂现在粗轧机组已经实现无孔型轧制，不久，在中轧机组也实现无孔型轧制，φ20以下螺纹钢实现切分轧制，而预切分轧辊使用中存在严重不均匀变形，切分孔轧辊在实际生产中，受到较强的冲击力，尤其是被轧件包起来的切分楔部分，冷却条件差，轧辊非常容易出现热裂掉块，所以预切分和切分轧辊的选材，不但要考虑具有良好的耐磨和韧性，而且必须具有抗热裂性。现国内某轧辊集团研发的低铬高钼铌轧辊做切分辊取得较大成功，单槽过钢量达到1800吨/次，并且解决了裂纹、掉皮问题。高速钢复合辊较多的应用于精轧机组，使用效果较好，应用于带肋钢筋成品孔时有热裂现象，在使用时要保证有充足的冷却水，防止激冷激热。

3轧辊的冷却

在轧制变形区的轧辊表面温度可达400～600℃左右，离开轧制变形区水冷后，轧辊表面又骤冷，轧辊始终受冷热交变应力，很容易产生热疲劳裂纹。轧件表面的氧化铁皮对辊面产生高温粘着磨损，除造成工作面粗糙外，热疲劳裂纹处又是一个应力集中区，是造成断辊的一个主要原因。我厂粗轧轧辊由于冷却不到位自生产以来已断裂4条，造成经济损失的同时又影响了生产。为了减少热裂纹，必须提高冷却效果，粗轧区轧机速度低，变形区域大，在总水压不变情况下，需要较大的水量来冷却轧辊，为了提高冷却效果，环形冷却水管要冲准工作轧槽。中精轧机组冷却水压力要高于粗轧机组，也需要足够的水量，冷却水也要对准轧槽，对预切分孔、切分孔和成品孔冷却水质有较高的要求，减少冷却水中的杂质，以减轻对轧槽的磨损。

4结语

随着轧钢技术的进步和装备水平提高，棒材生产向自动化、高速化发展，棒材轧机对其轧辊材质日趋向高硬度、高耐磨和强韧型材质发展，同时对轧辊冷却也提出了越来越高的要求。

参考文献

李曼云.小型型钢连轧生产工艺 1999.

作者简介：刘新强，男，1965.7年生，1987年毕业于北京钢铁学院金属压力加工专业，现为张店钢铁总厂轧钢厂高级工程师，从事轧钢工艺技术管理工作。