H型钢万能水平辊环材质的应用

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中型型钢厂全套轧机设备从日本新日铁公司引进，设备水平较高，设计主要产品有H型钢、槽钢、角钢、矿用u型钢、工字钢等44种规格，96个品种。主要轧机设备是由一架粗轧开坯机(BD机)与精轧机组五架万能轧机(u轧机)两架轧边机(E轧机)组成。轧件经BD机轧制7～11道次后，经精轧机组一道连轧出成品。精轧机组轧辊的使用性能直接影响着成品质量。

随着中型厂生产规模的不断扩大和用户对型钢质量的要求不断提高，中型厂轧辊材质优化升级工作越来越成为生产中的一项重点工作。现用的万能水平辊辊环、立辊，是根据日本提供的使用性能由国内转化制造，采用离心复合铸造生产，内层材质为石墨钢，外层(使用层)为高碳半钢(180CrNiMo)。在生产使用过程中该种轧辊经常出现热裂纹、掉肉现象，轧辊耐磨性较差，轧辊平均单次过钢量在800支钢左右，就必须更换备用轧辊，增加了换辊频次，制约了中型厂产量和质量的提高。为满足产量和质量水平的不断提高，降低轧机装配量，对轧辊材质进行有效的优化显得更加重要。

万能轧机水平辊、立辊材质选择及优化

1.材质的选择

万能轧机水平辊辊身被型钢包围，尤其是辊身边角部位，轧材变形量大，受热冲击大，要求轧辊具有较高的耐磨性和抗热裂性能。由于轧制力集中作用于辊身中部很窄的辊身上，承受交变弯曲应力，要求轧辊具有良好的强韧性。这种对辊身的高耐磨性和对辊颈的高强韧性要求，采用整体结构轧辊很难达到。为解决这一矛盾，万能轧机水平辊多设计为辊套与辊轴镶配式结构，这样水平辊所承受的交变应力传递到辊轴上，由辊轴承担，辊身的磨损由辊套承担，通过一定过盈量或增加特殊阻滑剂热装在一起的水平辊就兼有良好的耐磨性和强韧性，达到好的组合。目前中型厂使用的万能水平辊就是这种结构，辊轴是42CrMo锻钢材质或60CrMnMo材质，辊套是高碳高合金半钢材质。型钢万能轧机使用的辊环采用离心铸造工艺生产，外层材质为高碳半钢，内层采用石墨钢或球铁进行复合以抵抗热装造成的应力，可以解决烘装辊套时和使用时的开裂问题。采用离心法生产的高碳半钢辊环，工作层致密而且通过金属液结晶时的相对流动，不断打碎枝晶，使枝晶细小，以获得更多的结晶核心，从而可在较深层内得到较细小的分布均匀的不连续的共晶碳化物。高碳半钢辊环的金相组织是在细珠光体或加少量贝氏体的机体上镶有大量的共晶碳化物。

万能机架立辊属从动辊，为环套式结构，安装在两个水平辊之间同一垂直面内的箱形结构里，轧制力不大，其主要失效形式是磨损。用于水平辊套的轧辊材质均可使用。

2.材质的优化 ．

合金轧辊的化学成分对合金半钢轧辊的耐磨性、抗热裂性能与机械强度都有着十分重要的意义。通过C、Cr、Mo、V的适量复合添加可显著提高轧辊的性能。高碳半钢轧辊加入Cr主要是为了提高轧辊基体的硬度。Cr提高硬度的作用比Ni强，cr的

加入量一般为0．8％至3％ ，并配合适量的Mo、V元素同时加入，这样可得到大于60HS的表面硬度。为了进一步提高耐磨性，对轧辊材质进行了改进，提高Ni、Mo、V等合金元素含量，增加了组织的耐磨相，将辊环的硬度由55～61HS提高到60～65HS。

同时针对辊环新材质的特性，优化热处理工艺，充分发挥合金元素的作用，使辊环的基体组织得到了进一步的细化，提高了辊环基体的强韧性，改善了辊环的应力状态，提高了辊环的抗热裂性。同时将合金冗素中铬的含量由1％提高到3％，增加了辊环中的耐磨相，提高了辊环基体的显微硬度，使辊环的耐磨性能显著提高。