高速钢轧辊用于棒线材轧制前景看好
近日，唐山联强冶金轧辊有限公司（以下简称联强公司）和轧钢杂志社在海口市联合主办了第二届全国棒线材轧机用高速钢轧辊使用技术研讨会。唐山联强冶金轧辊有限公司总工程师宫开令在会上作了题为《高速钢轧辊开创棒材轧制新时代》的发言，介绍了国内高速钢轧辊研发、生产的发展现状以及联强公司在这方面所取得的成绩。
我国棒线材轧机装备发展迅速
近年来，我国现代轧机技术装备取得了较大发展，研发了如下技术工艺：连续、高速、无扭转和控制冷却，特别是棒材轧制技术发展日新月异，由20世纪80年代末期的一火成材轧制技术发展为大坯料、低能耗全热装热送连续轧制技术；全短应力线平立交替无扭转连续轧制技术；螺纹钢、圆钢、方钢和角钢实现多线切分轧制；将前后钢坯头尾焊接起来，实现连续供坯、不间断轧制的无头轧制技术；采用低成本材料生产高强螺纹钢的控轧控冷轧制技术；可降低能耗、减少轧材氧化、提高轧材收得率和轧材性能的低温轧制技术；为降低轧材的变形抗力，把坯料加热到奥氏体温度后，冷却到再结晶温度以上进行轧制，轧后急冷到室温再进行时效处理的高温控制轧制技术；为了提高轧材力学性能、减少轧材表面二次氧化、提高成材率和轧件质量而采用的轧后穿水冷却技术；为降低生产成本、增加企业效益而采取的负偏差轧制技术；为降低生产成本和辊耗而采用的无孔型轧制技术以及圆钢或螺纹钢大盘卷曲轧制技术等。
轧辊材质不断优化
宫开令指出，在棒线材轧机轧辊的选用上，传统老式轧机粗轧机架通常采用铸钢轧辊或半钢轧辊，其优点是强度大、不易断辊，缺点是耐磨性差；中轧机架和精轧机架通常采用常规法整体浇注不同硬度区间的球墨铸铁轧辊或无限冷硬铸铁轧辊；线材精轧机架一般采用常规法整体浇注的冷硬铸铁轧辊，从目前的技术水平来看，其缺点是耐磨性差、强度低、易发生断辊，所以在20世纪80年代中期以前，我国吨钢轧辊消耗量非常大，平均辊耗达3.0公斤/吨以上。
由于整套轧机多采用全短应力线、平立交替、孔型无扭转的连续轧制，而且粗轧机架大多数为悬臂式结构，因此轧辊强度不是主要的性能考核指标，应充分考虑轧辊的耐磨性和韧性。粗轧机架通常采用离心铸造方式生产的轧辊，其组织为铁素体+珠光体球墨铸铁；中轧机架基本采用离心铸造方式生产的珠光体球墨铸铁轧辊；高速线材轧机精轧机架全部采用碳化钨硬质合金辊环；棒材连轧机架基本上采用贝氏体球墨铸铁轧辊或贝-马结构的针状贝氏体球墨铸铁轧辊。
近年来，诸如高速钢轧辊、碳化钨硬质合金组合轧辊等新一代轧辊越来越多地被现代连轧机所采用。
由于碳化钨硬质合金的引入，将传统的轧辊使用格局打破，不仅高速线材轧机的精轧机组全部采用碳化钨硬质合金辊环，甚至棒材轧机的很多精轧机组也先后试用过碳化钨硬质合金组合轧辊，而且使用效果理想，每次单槽轧钢量比目前普遍采用的针状组织球墨铸铁轧辊提高5倍～10倍，轧机作业率显著提高。然而，其高昂的价格、高脆性却令轧辊管理者们困惑。
高速钢材料作为工具钢原料已有百余年历史，作为轧辊的制造原料也有20多年的时间。近几年，许多企业将高速钢轧辊用于棒线材轧机，其优良的综合性能开创了棒线材轧制新时代，不仅单槽轧钢量比针状组织球铁轧辊提高3倍～5倍、轧辊磨损量小、使用周期成倍延长，而且高速钢轧辊价格仅为碳化钨硬质合金组合轧辊的1/5，性价比高。其优良的耐磨性、淬透性，尤其是在高温时的红硬性，使其性能优越。
目前国内连轧棒材轧机中已经有近30条生产线先后采用或试用高速钢轧辊，而欧美、日本等钢铁工业发达国家，不仅板带材轧机的精轧机组前机架广泛使用高速钢轧辊，而且棒材轧机和小型型钢轧机的精轧机架大多数也采用高速钢轧辊或碳化钨硬质合金组合轧辊。
特殊性能满足不同需要
宫开令介绍，高速钢不同于其他材料，主要有以下特点：一是钒、铬、钨、钼、铌等合金元素含量较高，因此轧辊组织中碳化物是以MC型和M2C型为主，碳化物形态好、硬度高，因此耐磨性好；二是高速钢轧辊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耐磨性；三是高速钢轧辊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几乎不降，从而确保了轧辊从外到内耐磨性的均匀；四是高速钢轧辊在使用过程中，辊面能够形成附着力强且致密的氧化膜，该氧化膜长时间存在且不易脱落，使得高速钢轧辊耐磨性显著提高；五是高速钢材料膨胀系数大、导热性能好，轧辊在轧制过程中随着轧槽微量磨损，由于高速钢材料自身的膨胀使得孔型不断变小，因此，高速钢轧辊在轧制过程中轧槽变化不大，孔型尺寸的一致性持久（利于控制轧材负公差的轧制生产）。
离心铸造高速钢复合轧辊的优点是设备简单，操作方便，工艺成熟，生产效率高，缺点是由于W2C、WC、VC等密度与金属液密度相差很大，在离心力的作用下易引起偏折，使碳化物分布不均，目前多采用多元合金元素生成复合碳化物以弥补其不足。
国内研制生产成绩斐然
宫开令介绍，从20世纪90年代中期开始，联强公司与钢铁研究总院进行合作，在我国率先研制成功离心铸造高速钢轧辊，并成功应用在热轧窄带钢轧机上，随后又成功地推广应用到棒材轧机、高速线材轧机和弹簧扁钢轧机上。该产品1998年被评为国家级新产品；该研究成果1999年获得全国乡镇企业科技进步奖一等奖、农业部科技进步奖二等奖，其生产技术2001年被授予国家发明专利。随后，联强公司成功研制离心铸造高速钢辊环，并于2005年被授予国家发明专利；2008年被授予另一项高速钢轧辊国家发明专利。至此，联强公司的高速钢轧辊、辊环已形成了多规格、多品种的系列产品，为国内外近40家轧钢企业累计提供高速钢轧辊2600多支、高速钢辊环3500多个，用于棒材轧机的成品机架、成品前机架、预切分机架、预切分前架、高速线材轧机预精轧机组、热轧窄带钢轧机精轧机组、弹簧扁钢轧机精轧机架以及小型型钢轧机。
十几年来，不仅我国轧辊制造企业、科研院所在高速钢轧辊研发方面做了大量工作，而且宝钢等用户企业也在高速钢轧辊耐磨机理及使用技术等方面进行了深入细致的研究。2001年，中钢集团邢台机械轧辊有限公司研制了大型离心铸造高速钢轧辊，并成功应用到邯钢连铸连轧和宝钢热连轧生产线；2005年江苏共昌轧辊有限公司研制成功的大型离心铸造高速钢轧辊也成功应用在莱钢热连轧生产线上；随后，武钢轧辊、鞍钢轧辊、邢台德龙轧辊等企业也先后研制成功大型离心铸造高速钢轧辊并上机使用。
