国产3000中厚板轧机概述及技术展望

国产3000中厚板轧机概述及技术展望
我国已有中厚板轧机31套，正在建设或计划建设中厚板轧机约24套，中厚板轧机合计约55套(未含台湾)，其技术状况见表1，中厚板年生产能力约4900多万吨。由表1可见，我国中厚板轧机有约一半是引进国外设备和技术，部分设备由国内合作制造。中厚板轧机成套设备技术有：带弯辊和AGC的强力四辊轧机、强力四重式11辊或9辊矫直机、滚切式双边剪或圆盘剪、滚切式定尺剪、控制轧制和控制冷却、计算机自动控制等。近几年我国自主设计制造中厚板轧机的数量在逐步增加，表明我国已经具有了自主建设和自主集成中厚板轧机的能力，技术水平与引进国外技术相当。
表1　我国中厚板轧机技术状况
序号 厂名 轧机规格（宽度×辊数） 热矫直机型式 切边剪型式 定尺剪型式 万吨/年 投产/改造 说明
1 宝钢厚板厂 5100×4（立辊四辊） 四重式9辊 滚切式 滚切式 140 -2005.5 引进德国SMS技术，设备国内合作制造，引进技术交流
2 鞍钢厚板厂 4300×4 四重式9辊 滚切式 滚切式 100 1993/－2003 引进旧设备，引进技术交流
3 舞钢厚板厂 4200×4 四重式11辊 滚切式 滚切式 60 1979 国产，1998年引进双边剪技术投产，待改造
4 浦钢厚板厂 4200×4＋3500×4 四重式11辊 滚切式 滚切式 75 1991/ 轧机、矫直机国产，2001年引进双边剪技术，待搬迁改造
5 秦皇岛中板厂 3500×4（立辊四辊炉卷） 二重11辊 圆盘剪 斜刃剪 60 1993/ 主机部分引进西班牙旧设备，剪切线国产，待改造
6 济钢厚板厂 3200×4＋3500×4 四重式9辊 滚切式 摆动剪 80 1998/－2001 引进荷兰旧设备，1998年投产，3500轧机和双边剪国产，2001年投产，粗轧机待改造
7 首钢中板厂 3500×4 四重式9辊 圆盘剪 斜刃剪 80 1989/－2003 引进美国旧设备，3500轧机改造国产，剪切线待改造
8 邯钢中板厂 3000×4 四重式11辊 圆盘剪 滚切式 70 1974/1993 引进旧设备，待改造
9 柳钢中板厂 2800×4 四重式11辊 双边斜刃剪 摆动剪 70 1974/1998/ 轧机、矫直机国产，剪切线引进旧设备，待改造
10 武钢中板厂 2800×2＋2800×4 四重式11辊 圆盘剪 斜刃剪 68 1966/1999 轧机、矫直机国产，剪切线待改造
11 酒钢中板厂 2800×4 四重式11辊 滚切式 滚切式 72 1998/ 轧机、矫直机等主要设备国产，快速冷却装置和其他电气引进
12 济钢中板厂 2500×4＋2500×4 二重式11辊 圆盘剪 斜刃剪 80 1989/2005.3 　
13 天钢中板厂 2300×3＋2500×4 二重式11辊 双边斜刃剪 斜刃剪 60 　 剪切线待改造
14 韶钢中板厂 2500×4 四重式11辊 滚切式 滚切式 60 　 改造全部国产，2003年达到82万吨
15 新余中板厂 2300×3＋2500×4 四重式11辊 分开布置斜刃剪 斜刃剪 85 1978/1994 轧机、矫直机改造国产，剪切线待改造
16 营口中板厂 2800×2＋2800×4 四重式11辊 同上 斜刃剪 80 　 全部国产
17 马钢中板厂 2300×2＋2300×4 四重式11辊 同上 斜刃剪 70 /1997 全部国产，剪切线待改造
18 鞍钢中板厂 2700×2＋2700×4 二重式11辊 圆盘剪 滚切式 60 1938/1993/2003 全部国产
19 重钢中板厂 2350×2＋2450×4 四重式11辊 圆盘剪 斜刃剪 63 1965/1983/2001/2004 引进双边剪技术
20 太钢中板厂 2300×2＋2300×4＋（1700炉卷 四重式11辊 圆盘剪 斜刃剪 22 1966/ 钢卷产量27万吨/年，钢板产量22万吨/年
21 南钢中板厂 2300×3＋2500×4 四重式11辊 分开布置斜刃剪/圆盘剪 斜刃剪 80 1975/1986/1995/2002 轧机、矫直机改造国产，1995年投产，2002年增加一条圆盘剪切线
22 安阳中板厂 2800×4 四重式11辊 圆盘剪 斜刃剪 70 1975/1996 轧机、矫直机改造国产，1996年投产
23 浦钢中板厂 2300×2＋2300×4 二重式11辊 分开布置斜刃剪 斜刃剪 60 待搬迁改造 　
24 昆钢中板厂 2300×3 二重式11辊 同上 斜刃剪 15 　 待改造
25 临钢中板厂 2300×3 二重式11辊 同上 斜刃剪 26 1974/ 待改造
26 无锡中板厂 2300×3 二重式11辊 同上 斜刃剪 36 　 待改造
27 新余厚板厂 3800×4 四重式11辊 圆盘剪 滚切式 100 -2005 轧机、矫直机引进德国SMS技术，滚切式定尺剪国产
28 南钢炉卷轧机 3500×4（立辊＋四混 四重式11辊 滚切式 滚切式 100 -2004 引进奥钢联技术，钢卷产量25万吨/年，钢板产量75万吨/年
29 韶钢厚板厂 3500×4（立辊＋四辊 四重式12辊 圆盘剪 滚切式 100 -2005 引进意大利DANIELI，钢卷产量20万吨/年，钢板产量80万吨/年，炉卷设备预留
30 安阳炉卷轧机 3500×5（立辊＋四辊 四重式13辊 滚切式 滚切式 110 -2005 引进意大利DANIELI技术
31 临钢厚板厂 3000×4＋（3000×4 四重式11辊矫直机 滚切式 滚切式 70 -2005 全部国产，矫直机太重，双边剪沈重，轧机和定尺剪二重，AGC北京理工大学，二期120万t/年
32 安阳永兴厚板厂 3500×4 四重式10 　 滚切式 80 -2005 全部国产，暂停！
33 沙钢厚板厂 5100×4 四重式9辊矫直机 滚切式双边剪＋滚切式掊分剪 滚切式 140 -2005 引进奥钢联技术，工厂设计重钢院
34 湘潭钢铁公司 3800×4（四辊＋立辊）＋3800×4（四辊 四重式9辊矫直机 滚切式 滚切式 120 -2005 引进德国SMS技术，工场设计重钢院
35 本溪北台厚板厂 3500×4＋3500×4 四重式11辊矫直机 滚切式＋圆盘剪（二线 滚切式 130 -2006 全部国产，设备设计制造一重，工厂设计北钢院
36 天津厚板厂 3500×4＋3500×4 四重式11辊矫直机 滚切式＋盘剪（二线 130 -2006 　 全部国产，设备设计制造一种，工场设计北钢院
37 唐山中厚板公司 3500×4＋3500×4 四重式11辊矫直机 滚切式 滚切式 130 -2006 全部国产，双边剪和定尺剪沈重设计制造；轧机、矫直机等其它设备二重设计制造，工场设计北钢院
38 秦皇岛厚板厂 4300×4 　 滚切式 滚切式 120 -2006 引进技术
39 舞钢厚板厂 （3800×4）＋3800×4＋立辊（二期移到粗轧机） 四重式11辊矫直机 滚切式 滚切式 100 -2006 引进奥钢联技术，双边剪和定尺剪沈重制造；矫直机太重制造，轧机等其它设备一重设计制造，工厂设计北钢院
40 福建三明中厚板厂 3000×4＋（3000×4） 四重式11辊矫直机 圆盘剪 滚切式 80 -2006 全部国产，设备二重设计制造，工场设计北钢院，二期120万吨/年
41 河北敬业中板厂 3000×4 四重式11辊矫直机 圆盘剪 滚切式 100 -2006 全部国产，双边剪和定尺剪沈重制造；矫直机太重制造；轧机区设备二重设计制造，工厂设计包头钢院
42 河北邯郸文丰 3000×2＋3000×4 　 　 　 120 2004.5 首钢旧设备改造
43 浦钢罗泾厚板厂 4200×4（R＋E）＋（F）4200×4 四重式11辊矫直机 滚切式（利旧） 滚切式 160 2008.4 引进德国SMS技术，工厂设计北钢院，轧机设备二重制造；矫直机、定尺剪常冶制造
44 鞍钢（营口）厚板厂 5000×4 　 滚切式 滚切式 150 2006.8 引进德国SMS技术
45 宁波建龙 3500×4＋3500×4 　 　 　 120 　 　
46 江阴中板厂 2800×4 　 　 　 70 　 　
47 河北邯郸普阳 3500×4 　 　 　 80 　 设备设计制造一重，工厂设计北钢院
48 营口厚板厂 5500×4 　 滚切式 滚切式 150 　 引进技术
49 包钢中厚板厂 3800×4（四辊＋立辊）＋3800×4（四辊） 四重式9辊矫直机 滚切式 滚切式 120 -2008 引进技术
50 莱芜厚板厂 4300×4 　 　 　 180 　 引进
51 江苏飞达中厚板厂 　 2500×4＋（2500×4） 　 　 50 　 旧设备
52 福建福鼎 2800×2＋2350×4 　 　 　 80 　 　
53 河北霸洲新利 2500×4＋2500×4 　 　 　 65 　 　
54 山东淄博 3400×4 　 　 　 100 　 　
55 河北武支 3000×4＋2800×4 　 　 　 120 　 旧设备
　 合计 　 　 　 　 4964 　 　


3000轧机生产规模及产品大纲

轧钢车间分两期建设，一期工程年生产规模80万t，建设一架3000精轧机和相应的配套设施。二期工程年生产规模为120万t，增加3000粗轧机和相应的配套设备。
成品钢板尺寸：厚度5～50mm，宽度1000～2700mm，长度3000～16000mm，轧制钢板最大长度30m。
原料板坯规格：板坯厚度250mm，板坯宽度1000～1600mm，板坯长度1600～2900mm，最大坯重9.05t。
工艺流程及平面布置
连铸坯→上料→板坯加热→除鳞→(粗轧)→精轧(控制轧制)→热矫直→(快速冷却)→检查修磨→切头、切尾、双试样、切定尺和切边→收集
3000轧机成套设备技术
1 四辊可逆精轧机
1) 技术参数
表2　技术参数
参数名称 数值
最大轧制力/kN 55000
最大轧制力矩/kN·m 2×2000
轧制速度/m/s 0～±6.28
电动压下速度/mm/s 0～±20～35
主电机功率/kW 2×5500交-交变频变速
主电机转速/r/min 0～50～120
液压AGC规格/mm φ1200/φ1100×55
工作辊尺寸/mm φ1000/φ940×3000
支承辊尺寸/mm φ1800/φ1650×2800

2) 结构组成
四辊可逆式精轧机通过电机传动上下工作辊，压下及平衡装置升降上、下辊系落座于阶梯垫下辊标高调整装置上，轧机工作辊道和机架辊将钢坯送入相对转动的上下工作辊辊缝之间进行轧制。为了保证轧辊磨损后能快速更换，在机架窗口中设置了固定的换工作辊轨道，它与能够抬升下辊系的抬升装置、支承辊小车、阶梯垫下辊标高调整装置以及机外换辊装置可快速更换轧辊。同时，阶梯垫下辊标高调整装置可调整补偿轧辊磨辊后的轧制标高变化。
2 十一辊热矫直机
十一辊热矫直机用于将热轧成品钢板在热态下矫直，消除钢板在热轧及冷却过程中出现的单面和双面浪形弯曲。
1) 技术参数
表3　十一辊热矫直机技术参数
参数名称 数值
钢板厚度/mm 5～50
钢板宽度/mm 1000～2850
钢板屈服强度/Mpa 400
最大矫直力/kN 23000
矫直速度/m/s 0～±0.6～±1.6
矫直辊直径×长度/mm285×3000
矫直辊辊距/mm 300

2)结构组成
矫直机由以下几部分组成：机架，压下机构，平衡装置，上受力架装置，上、下辊座装置，接轴托架装置，左右侧立导辊装置，水平导卫装置，快速松卡装置，液压卡紧装置，平台及梯子，换辊装置，传动装置等部分组成。热矫直机配置上倾动、快速换辊等功能。

3 圆盘式双边剪
圆盘剪用于对轧好的钢板进行边部纵切，将钢板剪切至成品宽度。
1)技术参数
表4　圆盘式双边剪技术参数
参数名称 数值
钢板厚度/mm 5-30
切边速度/m/s 0.2-1.0
最大剪切力/kN 750
切边剪主传动电机数量/台 2
额定功率/kW 200
额定转速/r/min 1490
2)结构组成
圆盘式双边剪机组由前输入辊道、激光划线装置、钢板对正装置、圆盘剪入口夹送辊、圆盘式双边剪本体、碎边剪、废料收集系统、圆盘剪出口夹送辊、圆盘剪输出辊道等组成。圆盘剪本体由切边剪机座、剪刀装置、剪刃间隙调整机构、主传动装置、压紧装置、废边溜槽、支撑辊道、横移装置、主基座、电缆拖链等组成。
4 滚切式定尺剪
用于钢板切头、切定尺、切尾、切试样，同时将切下的废料和试样进行收集。
1)技术参数

表5　滚切式定尺剪技术参数
参数名称 数值
钢板厚度/mm 5～50
钢板强度极限/N/mm 21200
连续空切次数/次/min 18～24
上下剪刃间隙/mm 0.5～4
主传动电机 2×740kW，780/1300r/min
2) 结构组成
定尺剪机组输入辊道、定尺剪前靠边装置、定尺剪前送料辊、滚切式定尺剪、剪后摆动辊道等组成。
滚切式切头剪由切头剪本体、平台、梯子及栏杆、换刀装置、切头及切试样输送收集装置、剪后摆动辊道、液压润滑配管等组成。其中滚切式切头剪本体主要由主传动系统、机架、剪刃间隙调整装置、前后测长辊装置、钢板压紧装置、推刀装置、上刀架装置、下刀架装置、机架辊、液压润滑配管等组成。
中厚板轧机技术展望
生产中厚板的主要设备四辊轧机、矫直机、剪切机等，在向大型、重型、强力方向发展，以适应生产高性能中厚板的工艺要求。新建设中厚板轧机宽度尺寸在三米以上；四辊轧机的结构趋于稳定和成熟，为了增加轧机强度和刚度，增大机架牌坊立柱断面尺寸和重量、支承辊直径，以承受更大的轧制力，如宝钢五米四辊轧机轧制力108MN，机架牌坊重量390t，支承辊直径2300mm；四辊轧机的板形控制方法有采用弯辊系统或弯辊+CVC系统，但最新的厚板轧机，增大支承辊直径和采用其他轧制工艺改善板形后，不再采用弯辊系统，CVC曲线轧辊在可逆式厚板轧机上的实际使用效果与性价比有待实践考验；轧辊沿长度方向分布冷却技术的采用，是希望减少轧辊热凸度改善板形，由于轧辊温度增高或降低反应缓慢效果不明显；
为了矫直高性能中厚板，矫直机采用强力四重式11辊或9辊，全液压压下，增大矫直力(宝钢五米9辊矫直机矫直力44MN)，带弯辊系统。但由于矫直辊细长，支承辊沿矫直辊长度方向多根排列，弯辊时支承辊与矫直辊受力分布问题，实际使用效果与性价比也有待实践验证；为了适应矫直中厚板大的厚度范围5～110mm，有的采用多辊双辊距组合式矫直机；具有我国自主知识产权的发明专利“板带材变辊距矫直机”也在研制中。
中厚板切边剪采用滚切式双边剪或圆盘剪，圆盘剪适于剪切厚度小于25mm中板，具有连续剪切速度快、效率高、操作方便、剪切质量好的优点，缺点是剪切厚度小。滚切式双边剪适于剪切厚度5～50mm中厚板，具有的优点是：剪切速度快(宝钢五米双边剪最大剪切速度30次/分钟)、效率高、自动化程度高、剪切质量好、自动快速更换剪刀片(更换刀片每侧约15分钟/次)；缺点是结构复杂、投资高、操作和维护困难。目前采用滚切式双边剪最大的问题是钢板在剪切过程的跑偏，造成中厚板边部有错位现象，因此双边剪的设计、制造、安装、操作、维护、自动化控制、人员素质等综合技术质量要求高。
中厚板切头、切定尺、切尾、切试样采用滚切式定尺剪。剪切厚度5～50mm中厚板，具有的优点是：剪切速度快、效率高、自动化程度高、剪切质量好、自动快速更换剪刀片(更换刀片约15分钟/次)。目前中厚板的定尺方式有自动定尺、机械定尺和人工定尺。根据需要可采用自动定尺和机械定尺联合方式。定尺方式比较见表6。
表6　定尺方式比较
定尺方式比较 自动定尺 机械定尺 人工定尺
定尺精度 高，稳定性差 很高 很高
定尺速度 快，不受长度限制 慢，受长度变化限制 慢，操作位置受限制
操作方式 自动化程度高 自动化程度受限制 人工操作
建议
1)我国不宜再建设3000mm以下规格的中厚板轧机，原因是3000mm以下规格的中厚板轧机约有20套，生产中厚板在产品质量、品种、高性能产品、经济效益方面都不理想。
2)我国中厚板轧机主要设备和技术状况差别较大，应该淘汰3辊轧机、2重式矫直机、斜刃式切边和定尺剪、人工操作控制等。应禁止淘汰设备的再使用。
3)中厚板轧机要推广应用厚度控制、板形控制、平面形状控制、控制轧制、控制冷却、在线探伤检查、热处理等技术。推广应用强力四辊轧机、强力四重式11辊或9辊矫直机、滚切式双边剪或圆盘剪、滚切式定尺剪等设备。
4)引进技术要注意经济性、实用性，不要盲目追求世界最新、最高水平，外商的宣传更多的带有商业性质，我国花许多外汇引进的高新技术，在实际生产中不用或很少使用的例子并不少见，造成很大的损失，真正的高新技术是买不到的。
5)我国已经具有了自主建设和自主集成中厚板轧机的能力，包括自主建设5m级宽厚板轧机的能力，正在建设或计划建设中厚板轧机成套设备技术应采用自主建设和自主集成为主方式，以利于我国自主创新和人才培养。

资料来源：http://bbs.chinarjg.com/viewthread.php?tid=11074

中国轧辊制造业技术现状与发展趋势 作者：贾建平

中国轧辊制造业技术现状与发展趋势

作者： 贾建平 　

单位：中钢集团邢台轧辊有限公司副总经理　

一、概述
　　从20世纪90年代开始，中国的钢铁行业开始快速发展，前5年钢产量的年平均增量为600.2万吨，后5年的年平均增量在662.6万吨，进入21世纪后的前5年，钢产量的增幅迅速加大，年平均增量达4477.4万吨，为90年代初的7.09倍，2006年产钢4.23亿吨，占世界钢产量的三分之一，2007年，我国钢产量进一步提升，达4.89亿吨，占世界总钢产量13.44亿吨的36.44%。
　　在钢产量快速增长的同时，我国钢材品种的结构优化步伐也在加快，尤其是以发展板材为中心的产品结构优化与调整。第一个特点是冷轧板比例大大提高，汽车板、家电板等高级板材以及电工钢板、不锈钢板等高附加值特殊用途板材产能提升迅速。从整个冷轧行业来看，工艺装备能力及技术水平明显提高，2007年我国已建及在建的宽带冷连轧机已达到30余套，新上轧机以及一些老轧机通过技术改造，基本都配备了先进的板型控制系统，高级冷轧薄板的生产能力已达到4000万吨以上。如果再考虑单机架冷轧等小型轧机，我国冷轧板材产能约在7000万吨左右。第二个特点是钢材生产逐渐由常规型向高等级方向发展，如型线材产品向高强度方向发展，建筑用钢筋由过去的Ⅱ级钢筋向HRB400钢筋推广；第三个特点是以汽车板、管线钢、容器板、造船板为主体的各类板材，向高强度、高韧性、良好焊接性能及表面质量方向发展；薄板产品向着超细晶、高强度方向发展。总体上讲，除少数品种和规格特殊用钢外，目前我国钢材实物质量已逐步接近或达到国际先进水平。
　　为实现高等级钢材产品的轧制需求，国内高端轧辊的研制和开发进程加快，大量替代进口的轧辊在短时间研制成功并取代进口，极大地满足了国内钢铁工业发展的需求。
　　轧辊作为轧钢工业的重要工具，是轧钢设备的最主要消耗部件，随着产钢量的增加，轧辊消耗量迅速增加。粗略计算，如果按吨钢消耗轧辊1kg估算，仅2007年的轧辊消耗就约在50万吨左右。随着钢铁企业产出能力的大规模迅速扩张，新建投产轧机的不断增加，给轧辊制造行业带来“井喷式”的强劲需求，中国的轧辊制造行业获得了前所未有的发展机遇。
　　为紧跟钢铁产业迅猛发展的步伐，满足日益增长的市场需求，国内各轧辊制造企业近年来也加快了技术改造、产能扩张的速度。通过加强技术改造、自主研发能力培育，在技术装备、产品的使用性能上已达到国际水平，并形成了一大批具有自主知识产权的专有技术。经过多年发展，目前中国轧辊制造企业产品品种多、覆盖面广，可以生产不同材质、不同规格、不同品种的各种轧辊，服务并满足于国内各种轧机需求，通过与钢铁企业的合作与互动，建立战略联盟关系，深化技术交流与合作，共同立项研发课题，使上下游双方达成了一定的默契和协调，优化了市场资源和发展基础。
　　受轧辊行业火爆形势影响，大量的资金投入轧辊制造行业，扩建和新上一批轧辊制造企业。与此同时，国外轧辊制造企业也看中了中国轧辊业这块蛋糕，纷纷斥资在中国建立或合资兴建轧辊制造厂。据不完全统计，目前我国现有大大小小300多家轧辊厂，产出能力达到70万吨左右。
　　我国轧辊制造业经过几十年的发展，已取得较大成绩，主要表现在以下几方面：
　　一是产量有较大幅度的增长。随着轧钢产量的快速发展，轧辊制造业的产能和轧辊的产量也快速增长，对满足国内钢铁行业的需求和发展起到了积极的作用。
　　二是产品质量合格率稳定提高。以2007年上半年统计数据，主要铸铁轧辊综合质量合格率为94.06%，比2006年同期提高0.56%。
　　三是生产轧辊的品种结构有所变化。轧辊生产逐渐向板带等优质轧辊集中，特别是用于板带行业的高等级轧辊产量，近年来增长最为迅速。目前，中钢邢机所生产的用于现代化板带轧机轧辊已占到各类轧辊产量的70%以上。
　　四是轧辊出口创汇大幅度增长。2007年上半年，在被统计的31家企业中有9个单位出口铸铁轧辊3430吨，比去年同期增长75%。2007年中钢邢机完成各类轧辊出口创汇4000万美元。
　　但是也应该看到，国内的轧辊企业虽然在产量上不断扩大，但在品种结构调整却没有完全跟上钢铁工业技术进步、结构优化调整的步伐，高端轧辊生产能力明显不足。如高速钢、半高速钢轧辊，目前国内仅有中钢邢机具备批量生产能力，市场占有量较低；宽带冷连轧机用高质量轧辊，国内只有中钢邢机、常冶具备工作辊、中间辊批：量供货能力，而对于大型支承辊目前只有一重、二重以及中钢邢机等具备生产能力且产能难以满足市场需求。有些高等级板材的轧制还依赖进口轧辊，特别是“十一五”期间新上的宽带钢生产线，板材精度要求较高，这方面的矛盾会显得更加突出。宝钢、鞍钢等大型钢铁企业宽板带轧机每年都要从国外进口轧辊，这也反映出我国轧辊总体制造水平还有待于进一步提高。因此，为现代化轧机配备高性能的轧辊成为我国轧辊制造业面临的新课题，而选择轧辊生产工艺和材质是制造不同种类高等级轧辊的关键。
　　二、中国轧辊制造技术现状
　　近几年，具有国际先进水平的轧机和轧制技术相继落户中国，推动了我国冶金轧辊制造装备和制造技术快速发展，使我们逐渐从早期的手工操作向自动化、智能化控制方向发展，无论从控制水平还是精度都得到大幅度提高，轧辊质量稳定提高。
　　1.铸造轧辊
　　在冶炼设备方面，对于铸铁轧辊，落后的冲天炉、反射炉已在上世纪末被陆续淘汰，代之以工频炉、中频炉，铁水质量改善，工作效率大大提高，工作环境净化，降低了工人的劳动强度。但目前国内工、中频炉冶炼主要还是采用酸性炉衬，不具备氧化、还原功能，降低铁水中的P、S含量受到一定限制，只能采用其他辅助手段进行降P脱S。铸钢轧辊因对钢水中P、S等杂质含量要求较严，一般冶炼采用电弧炉，随着轧辊对夹杂、气体含量要求的提高，铸钢轧辊的冶炼开始向电弧炉+钢包精炼炉冶炼发展，有些厂家还采用了保护浇注、真空浇注等先进生产工艺，进一步提高轧辊的内在质量。
　　在制造工艺方面，也从过去常法浇铸单一材质、半冲洗、全冲洗浇铸复合材质发展到今天的离心复合浇铸工艺、CPC复合制造以及喷射成型、热等静压成型、液态金属电渣复合等，目前以离心复合、全冲洗溢流复合为主要生产方式，CPC和其他——些先进的轧辊制造技术日前尚未形成生产能力。近年来，堆焊轧辊作为一种新型轧辊制造和修复方法，取得了快速发展，堆焊的品种主要包括铸钢、锻钢轧辊，堆焊方式已发展到目前的药芯焊丝堆焊、电刷涂镀、激光表面合金化和粘接轧辊等。有些轧辊品种实现了组合装配生产，如板带轧机的立辊、型钢万能机组组合辊等。针对型钢轧辊孔型深的特点，为保证孔型面磨损均匀，有些厂家采用了带槽铸造技术。为解决大型铸钢轧辊补缩问题，中钢邢机自主开发了无流浇注技术，使轧辊制造过程实现了顺序凝固，减少了中心疏松。
　　中钢邢机从德国GP公司引进了大型立式离心浇铸机及离心轧辊制造技术、增建了30吨、45吨电弧炉、70吨LF/VD钢包精炼炉以及多台中频、工频感应炉设备，已经建成大型铸钢轧辊、离心复合系列铸铁轧辊、大型复合铸钢支撑辊等优质轧辊生产线，其工艺、技术、装备代表着我国目前轧辊制造业的先进水平。另外，太钢和瑞典Akers、一重和德国依勒尔、宝钢和日立也实现了合资，外资和技术的引进，也使中国的轧辊制造技术快速发展。
　　在轧辊材质方面，铸铁轧辊由过去的冷硬铸铁、无限冷硬、冷硬球复等发展到目前的珠光体球铁、针状组织球铁、高NiCr无限冷硬铸铁、高Cr铸铁等新型轧辊材质，为适应不同轧机需要，各个材质的性能也在不断细化和提高，如适用于宽厚板轧机、炉卷轧机及带钢热连轧机的高NiCr无限冷硬铸铁，适用于带钢热连轧机粗轧、精轧前段的高Cr铸铁工作辊、宽厚板轧机高Cr铁上作辊及平整轧机用高Cr铁工作辊。为满足市场需求，在品种优化的同时，产品性能也向更高层次发展，如改进型高镍铬无限冷硬铸铁、改进型高Cr铸铁等材质新品种的开发和推广。铸钢轧辊过去一直采用的是低合金的普通铸钢、半钢材质，随着轧辊性能要求的提高，铸钢轧辊在向高合金方向发展，如在板带轧机两辊粗轧工作辊及型钢轧机开坯辊上用于替代常规铸钢材质的热作模具钢材质、热带钢精轧前段使用的高速钢材质、粗轧机架使用的高路钢、半高速钢材质、立辊使用的半钢材质、型钢万能轧机辊环使用的半钢、高碳半钢、高Cr铁、高Cr钢、高速钢材质等。根据轧机特点，为增加耐磨性，有些机架实现了以铁代钢，如型钢万能轧机的合金球铁BD辊。
　　在热处理方式上，过去有些轧辊基本不进行热处理，靠自然时效消除应力，如冷硬铸铁轧辊、普通铸钢轧辊系列，随着轧辊材质的发展，高合金的轧辊开始进行人工时效热处理，不仅用于消除铸造应力，更主要的是通过适宜的热处理，获得所需的轧辊使用性能，热处理一般采用箱式电阻炉或燃气炉。近年来，为进一步提高轧辊性能，差温、准差温热处理方式开始采用，差温热处理可将轧辊的工作层和芯部采用不同的热处理方式，获得优异的综合性能。目前，中钢邢机的优质复合轧辊和复合铸钢支撑辊均采用差温方式进行热处理。对于深开孔型的型钢轧辊，为保证轧辊的使用性能，采用了预开孔型热处理的生产方式。
　　2.锻钢轧辊
　　目前，我国锻钢轧辊主要应用于冷轧带钢工作辊、中间辊以及各类板带钢轧机支承辊，也用于带钢热连轧机小立辊、粗轧机架工作辊，初轧机及钢坯连轧机轧辊，H型钢万能轧机水平辊轴，棒线材轧机粗轧机架轧辊，无缝钢管轧机穿孔机架及轧管机前架轧辊，焊管轧机各类轧辊，有色金属板带材冷热轧工作辊、支承辊及铸轧辊，以及各类轧机辊道辊、夹送辊、校平辊、矫直辊等。产品制作一般经冶炼、铸锭及锻造，并通过热处理方法达到辊身、辊颈不同的性能要求。
　　(1)钢锭冶炼
　　锻钢轧辊的发展离不开轧辊毛坯生产技术的进步，钢锭冶炼作为决定轧辊最终使用性能的重要工艺步骤然被高度重视起来。钢水的纯净度对锻钢轧辊的使用性能特别是抗事故性能有重要的影响，存在于轧辊锻坯中的非金属夹杂物、有害气体(如[H)等)以及碳化物的偏析都有可能成为剥落或断辊的裂纹源。目前，我国锻钢轧辊常用的冶炼方法主要有以下几类：
　　电炉冶炼，主要适用于一些合金含量较低的锻钢热轧辊以及矫直辊、辊道辊、夹送辊等一般用途轧辊。现在大型轧辊企业制做锻钢轧辊时，电炉一般仅用作熔炼设备，所需成分的精炼和最终成分精确调整均在炉外钢包精炼的第二阶段进行。
　　电炉冶炼+炉外钢包精炼，主要适用于锻钢支承辊、合金含量较高的锻钢热轧辊以及部分冷轧工作辊。钢包精炼工艺可满足Cr5材质以下大部分黑色和有色金属轧制用冷轧辊的制作使用要求。1996年邢机公司研制成功并形成了批量生产钢包精炼冷轧辊的能力，开辟了国内首条钢包精炼冷轧辊生产线，产品在武钢、攀钢等厂家冷轧机上机实轧，取得了与电渣重熔冷轧辊相当的使用效果。目前，中钢邢机具备Cr2、Cr3、Cr4等系列钢包精炼冷轧辊的生产能力。
　　电炉冶炼+电渣重熔，主要适用于冷轧工作辊、高合金有色热轧辊以及铸轧辊套等特殊用途轧辊。电渣重熔属二次熔炼，制造周期长，需要消耗大量电能，使冷轧辊的制造成本提高，但对于偏析程度相对严重的Cr5等高材质冷轧辊钢，电渣重熔冶炼铸锭工艺还是不可缺少的。目前，中国带材冷轧工作辊及中间辊生产基本经过电渣重熔工序。
　　电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，用于现代化连轧机用高性能冷轧工作辊。中钢邢机是目前世界范围内唯一采用这种“双精炼”冶炼方式生产锻钢冷轧辊的厂家，这种钢锭冶炼方式兼备电渣重熔和钢包精炼两种方式的优点，是目前冷轧辊常规冶炼方式中的最高配置，材料的冶金质量达到最优，最大限度地保证了产品的最终使用性能。
　　(2)辊坯锻造
　　锻造工序是锻钢轧辊制造过程中承上启下的重要环节。一方面，它通过辊坯的锻造成形过程消除铸态组织粗大的树枝状晶，细化晶粒，焊合钢锭内部疏松、气泡、裂纹等宏观缺陷，密实金属组织，提高材料的强韧性；另一方面，由于锻钢轧辊材质合金含量不断提高，成分和组织偏析程度相对更为严重，液析碳化物量以及碳化物带状倾向增大，因此更为重要的是通过锻造加热及变形工艺的合理制定，充分溶解、破碎、改善碳化物及非金属夹杂物在钢中的分布，降低偏析程度，均匀组织，提高材料的使用性能，并为后续的热处理工序奠定良好的基础。
　　目前，随着冷轧辊材质的发展，Cr8、热作模具钢、半高速钢、高速钢等新型锻钢轧辊逐步推广使用，轧辊材料的合金含量越来越高，锻造难度大大增加，锻造内部裂纹导致的超声波探伤超标成为制约锻钢轧辊成品率提高的主要因素。因此在我国，以内裂控制为核心的高合金冷轧辊坯控制锻造工艺技术正逐步发展起来。充分利用扩散均质化、高温停锻以及裂纹自修复原理，通过合理设定锻造温度、安排锻造火次、控制镦粗与终锻变形量，达到最大限度控制辊坯内裂的目的，提高辊坯超声波探伤合格率。
　　(3)热处理
　　锻钢轧辊通过热处理达到辊身、辊颈不同的性能要求，在辊坯质量保证的前提下，热处理直接决定了产品使用性能。锻钢轧辊根据不同使用性能要求，热处理种类很多，一般分为预备热处理和最终热处理两类。
　　预备热处理一般包括锻前加热时高温扩散退火，锻后正火、球化退火以及扩氢处理等，粗加工后调质处理，还包括针对辊颈表面硬度较高(≥HSD50)产品的辊颈强化处理。最终热处理主要有整体处理、感应加热淬火、差温热处理以及准差温加热淬火。整体处理包括调质、正火及整体淬火，主要用于初轧辊等辊身硬度要求较低(小于HSD50)的轧辊、多辊轧机用辊等小型冷轧辊以及辊轴、辊套类产品。
　　感应加热淬火分为连续式感应加热、整体感应加热两种方式，主要用于辊身硬度较高的冷轧辊以及规格在中1000mm以下的支承辊、有色热轧辊。按感应器类型不同，又分为单工频、中频、工频双感应器、双工频、双频等多种淬火工艺方式。目前，我国大型锻钢冷轧工作辊的最终热处理大多采用双频连续式感应淬火方式，对于合金含量相对较高的产品一般应经深冷处理控制残奥、提高硬度及淬硬层深度，并保证工作层组织的稳定性。产品辊身硬度均匀性可达到2HS以内，淬硬层深度最高可达到半径方向50mm以上。
　　差温及准差温热处理方式主要适用于规格较大的支承辊与热轧辊(辊身硬度不小于HSD50)。目前，国内一重、二重、中钢邢机等企业均具备成熟的大型支承辊差温热处理技术。
　　总体来说，中国锻钢轧辊制造装备能力基本达到国际先进水平，同时锻钢冷轧辊、大型锻钢支承辊等高端产品的制造技术水平也与国际先进水平不相上下。但轧辊企业之间水平发展不均衡，只有少数大型企业掌握了先进的轧辊制作技术，——些小型企业装备较差，生产工艺落后，制造技术水平还有待提高。
　　3.检测与加工
　　在检测设备方面，我国有实力的大部分轧辊制造企业也同国外基本接轨，真空光电直读光谱仪、碳硫分析仪、远红外线分析仪、扫描电子显微镜、数字超声波探伤分析仪、大工件现场金相显微镜、现场肖氏、里氏硬度计等先进的检测设备，为产品质量提供了有力的技术保证。
　　在加工精度方面，随着我国轧钢装备的改造和不断从国外引进先进的轧机，轧机向自动化、连续化、重型化方向发展，对轧辊的几何尺寸、表面精度、机械性能要求更高，特别是近年来板带轧制向宽、薄、平方向发展，对轧辊的精度提出特别要求，许多轧机的精度要求已达到微米级，目前国内许多轧辊制造企业已开始加工设备的数控化，不仅提高加工精度，也使加工效率大幅提高。
　　三、中国轧辊材质现状及发展趋势
　　1.热轧板带轧机用辊材质发展
　　经过几十年的发展和优化，中国的轧辊制造针对不同类型的轧机和使用环境己形成材质系列化，特别在高合金材质方面，通过自主研发和技术引进，中国轧辊的技术水平已和国外先进水平接近，特别是用于板带热轧机的轧辊材质，基本和国外处于同等水平。
　　根据轧辊的使用环境和轧机特性，板带轧机的轧辊基本上分为以下几个大类：
　　①大立辊
　　大立辊的作用分为破鳞和侧压轧制。当大立辊仅用来破磷时，轧制力不大，此时材质选择主要考虑轧辊的抗热裂性和耐磨性，所用材质有合金铸钢、石墨钢、球铁、锻钢等。如大立辊通过大侧压控制板宽，有较深的孔型和一定压下量，不仅要考虑其抗热裂问题，还要考虑其辊颈强度和孔型硬度及耐磨性问题，此时多采用强韧性良好的合金铸钢或锻钢。但一般而言，即使进行侧压调整板宽，受板坯变形均匀性限制，侧压量也只有50mm，侧压力较小，因而无论采用铸钢还是别的材质，轧制力都不是主要问题，应主要考虑其抗热裂性和耐磨性。
　　由于立辊的用量不是很大，其材质更新换代发展不是很快，目前主要采用的还是整体铸造的合金铸钢和半钢，有些厂家使用了石墨钢材质，但用量不大，使用效果也不是太明显。近年来，国外的部分轧机立辊开始采用镶套复合技术。
　　采用复合镶套立辊后，可着重从抗热裂性和耐磨角度考虑外层材质设计，选择高Cr铁、高Cr钢，芯部则可用锻钢或铸钢轴，由于靠配合来实现内外层的良好组装，需要较高机械加工精度和装配技术。目前中钢邢机已开发成功高Cr钢镶套立辊。
　　②小立辊
　　位于热带连轧机粗轧或精轧机架前面的小型立辊，以设定带宽和保证板材的侧边平整，几乎没有侧向压下，主要要求是其耐磨性，轧辊只要具有合适的硬度和良好的抗热裂性，即可满足使用要求，这类轧辊在国内外普遍使用半钢材质(Adamite)，使用状况良好。最近国外尝试使用离心高铬铁材质轧辊，取得了良好的使用效果，国内宝钢2050轧线E3—4也采用了离心复合高Cr铸铁立辊，外层采用高Cr铁材质，芯部采用球墨铸铁，使用效果较合金半钢材质成倍提高。
　　③两辊可逆粗轧工作辊
　　两辊可逆粗轧在宽厚板和热带连轧机上均有采用，是较为普遍的粗轧机架形式。一般位于轧线的最前端，和高温钢坯接触时间长，因而轧辊材质抗热裂性好是对其基本要求；由于可逆轧制，对其咬入性也有较高要求；另外，由于没有支承辊，承受较大的弯矩和扭矩，因而对轧辊的强度要求较高。
　　目前，在两辊粗轧上使用较多的材质仍然是合金铸钢或合金锻钢，从抗热裂性角度出发，有些厂家使用了复合石墨钢、合金球铁等材质，如宝钢2050、1580轧线，近年来铸造或锻造热作模具钢，综合使用性能较复合石墨钢材质成倍提高。
　　目前中钢邢机已成功研制出整体铸造和复合铸造的热作模具钢材质粗轧工作辊，并已批量供应市场。
　　④四辊可逆粗轧工作辊
　　带钢热轧四辊粗轧工作辊考虑的主要问题仍然是磨损、热裂、压痕、轧制卡钢和打滑。早期的四辊粗轧工作辊曾使用ICDP和高Cr铸铁轧辊，由于轧制温度高，氧化膜厚，使用中易产生打滑烧伤，后宋被合金半钢工作辊代替。但合金半钢工作辊由于合金含量少、硬度低、耐磨性差，也基本被淘汰，目前用于四辊粗轧机架的工作辊材质一般选用高铬铸钢。随着国内轧辊制造技术的进步，大型离心复合高Cr钢轧辊制造技术已取得突破，目前所生产的复合高Cr钢轧辊已基本可满足国内市场需求，并可出口国外。
　　随着轧制技术发展和轧机向大型、高速、现代化发展，四辊粗轧机架材质也不断更新，国内有些厂家如宝钢、鞍钢等已开始使用耐磨性、咬入性和抗热裂性更好的半高速钢材质复合轧辊，取得了较好使用效果。目前，国内半高速钢轧辊仅中钢邢机有少量产出，尚未广泛推广。
　　⑤精轧前段工作辊
　　精轧前段工作辊的主要失效形式是磨损，机理是热疲劳，要求轧辊具有较高的热弹性极限，以延缓热疲劳裂纹的产生。目前精轧前段采用的主流材质为高Cr铸铁，为优化高Cr铸铁轧辊的性能，近年出现了改进型高Cr铸铁轧辊。
　　高速钢轧辊是近年发展起来的用于热带连轧机精轧前架的新型轧辊，使轧材质量显著提高，在线时间成倍延长，使用寿命和生产效率显著提高，到本世纪初的这几年，已逐渐取代传统的高铬铸铁轧辊，国内宝钢1580、2050，鞍钢1780、邯钢CSP、唐钢1810等带钢热轧精轧前段均已开始使用高速钢轧辊，目前，中钢邢机研制开发的高速钢轧辊已在邯钢、宝钢、宝钢不锈上机使用，为武钢2250、唐钢1810、安阳1780轧线生产的高速钢近期也将上机。
　　⑥精轧后架工作辊
　精轧后段工作辊对板材质量具有决定性作用，所需要的性能主要是高硬度、耐磨损、耐压痕，抗剥落和抗热裂。目前用于此机架的工作辊材质主要为ICDP，即离心复合高镍铬无限冷硬铸铁轧辊。为进一步提高耐磨性，近年来在精轧后架开发出了改进型ICDP轧辊，采用W、V、Nb等合金元素获得更高的耐磨性。
　　随着高速钢轧辊在精轧前段取得成功应用，许多厂家在精轧后段也开始试用高速钢轧辊，如宝钢1580、2050轧线己用至F5机架，邯钢CSP轧线也在向F4机架推进，中钢邢机在积极推进高速钢轧辊在精轧前段使用同时，也在针对精轧后段用高速钢轧辊进行研制、开发，目前已为邯钢CSP轧线成功研制出用于F4机架的ф600mm的高速钢工作辊。
　　⑦支承辊
　　支承辊对工作辊起到支承作用，要求支承辊刚度好；始终与工作辊或中间辊滚动接触，产生加工硬化现象，在过载时局部屈服使硬化层底部产生皮下微裂纹，微裂纹扩展最终造成辊身剥落，这就要求支承辊具有较高的接触疲劳强度，良好的应力状态和抗裂纹扩展能力：支承辊中部磨损形成凹陷辊型，辊身两端接触应力剧增，导致掉肩剥落，要求轧辊耐磨性优良，延缓和减轻凹陷辊型的形成。支承辊使用周期长，辊颈也长期承受交变弯曲应力，要求辊颈具有良好的屈服强度、韧性和抗断裂性能。目前支承辊的制造主要有整体铸钢、复合铸钢和锻钢三种类型，材质也由早期的Cr2发展到现在的Cr4、Cr5材质。
　　⑧宽厚板和炉卷轧机用辊
　　工作辊由于可逆轧制，对轧辊的抗热裂性、咬入性有较高的要求，同时还要兼顾耐磨性，目前用于此机架的工作辊材质主要为ICDP，采用离心方法制造，和连轧机所用ICDP轧辊相比，碳化物含量相对较低。近年来，为提高轧辊耐磨性，有些厂家使用了高Cr铸铁工作辊，取得了较好的效果。宽厚板支承辊由于规格大、承受较大的轧制压力，目前主要采用锻钢轧辊，有些炉卷轧机的支承辊采用了复合铸钢轧辊，但主要还是采用锻钢材质。
　　2.型钢轧机用辊材质发展
　　①大中型型钢轧机
　　大中型型钢轧机轧辊的传统材质为CrMo球无、球半整体轧辊。由于球墨半冷硬轧辊采用冷型挂砂工艺生产，硬度较低，组织较粗大，耐磨性、综合机械性能不理想，后来一些厂家改用CrMo、NiCrMo球墨无限冷硬系列铸铁轧辊，轧辊采用冷型喷涂料方式生产，辊身石墨、碳化物、基体组织均得到细化，耐磨性、综合机械性能提高。但当轧制大规格型钢时，由于孔型很深，孔型底部铸造中激冷作用很弱，组织与球墨半冷硬轧辊相差不大，其耐磨性仍满足不了生产较高精度产品需要。
　　对于轧槽深度大于100毫米的大中型型钢中间机架用辊，大多选用合金半钢轧辊。
　　随着轧材质量、轧机效率的提高，新的轧辊材质有石墨钢、半钢和新工艺方法的铸槽轧辊。大型型钢轧机用带槽铸造轧辊，铸槽工艺有两种，一种是金属模挂涂料的硬模铸造，另一种是砂芯成型工艺，制作中存在的主要问题是槽底硬度控制不稳定。
　　②棒线材轧机
　　落后的多火成材的小型型钢(棒线)轧机大部分已被淘汰，被优质、高效、低成本的连轧机取代，原有的普通铸铁轧辊已不能适应轧机使用条件，高技术含量的离心辊使用机架向前移，如高镍铬离心辊由高线予精轧机架提前到中轧机架，使原来前架的球墨铸铁类轧辊受到冲击，促进了高附加值、高技术含量的离心轧辊的研发，如离心复合高NiCr无限冷硬、离心针状球铁、离心高速钢材质轧辊。
　　对于小型(线棒)轧机用轧辊：主要表现在离心替代静态铸造，高合金产品替代低合金产品，普通CrMo系列、NiCrMo系列冷硬、无限冷硬、球墨无限冷硬逐步被淘汰，静态铸造珠光体、贝氏体轧辊被离心高镍铬、高速钢替代。小型轧机用辊开发的重点在离心高镍铬、高速钢及高线轧机予精轧用高速钢辊环。目前各种棒材连轧机、高速线材轧机轧辊已有近50%使用离心复合轧辊，外层材质由高镍铬铸铁向高铬铸铁转变。
　　③型钢万能轧机
　　型钢万能轧机按用途可分为H型钢万能轧机、轨梁万能轧机；根据工艺要求和产品规格不同，常采用半连续式和连续式布置方式。轧机一般由开坯机组、万能粗轧机组、万能精轧机组构成。
　　开坯机架轧制温度高，变形量大，轧制压力大，且多采用闭口孔型轧制，轧槽加工较深，因此要求轧辊具有较高的强度和抗热疲劳性能。为满足开坯机架的性能要求，国内外多采用镍铬钼合金铸钢，逐步取代了铬钼锻钢材质轧辊。近年来为提高轧辊的耐磨性，轨梁万能轧机BD2机架使用了特殊合金球铁材质轧辊，取得了较好的效果。目前在提高开坯轧辊的耐磨性、抗热裂性方面，正在研制综合机械性能较好的铸造热作模具钢轧辊。
　　H型钢轧制方法与其他热轧型钢有着很大的不同，通常采用万能法进行轧制，对轧辊的耐磨性、抗热裂性等性能要求很高，水平辊多设计为辊套与辊轴镶配式结构，兼有良好的耐磨性和强韧性。用于万能粗轧与用于精轧机架的水平辊套相比，精轧机架主要要求耐磨性，粗轧机架还应考虑抗热裂性和防止粘钢。用于万能轧机粗、精轧机架的辊环材质：半钢、高碳半钢、改进型半钢、石墨钢、高铬铸铁、高速钢。辊轴可以选用强韧性很好的锻钢材质，一般为锻钢42CrMo或60CrMnMo材质。
　　轧边辊主要工作面为辊身两端或中部的凹槽，轧材对曹底实施锯切式磨损，主要考虑耐磨性。用于轧边辊的材质有：半钢、高碳半钢、球墨铸铁。
　　3.锻钢轧辊材质发展
　　目前中国锻钢轧辊材料基本是在各类工具钢基础上逐步发展演变出来的，主要分为以下几大类：
　　热作模具钢类材料以及在其基础上发展出来的各类锻钢支承辊、热轧用锻钢轧辊材料；
　　铬轴承钢类材料以及在其基础逐渐发展并成为主流的3%Cr、5%Cr、8%Cr系列冷轧辊用钢；
　　冷作模具钢材料，如Cr12MoV、D2等；
　　高速钢、半高速钢材料，已逐渐成为锻钢轧辊材料的发展方向；
　　锻造半钢及锻造白口铁材料，是介于普通锻钢和铸铁之间一种特殊锻造材料，产品主要应用于钢坯连轧机。
　　④锻钢冷轧辊
　　中国冷轧机用锻钢工作辊及中间辊材料主要采用高碳铬钼合金锻钢，铬含量的提高代表了此类冷轧辊材质发展的基本特征。按材质发展的先后顺序有：2%Cr型普通冷轧辊，目前大多用于小型冷轧机以及部分装备水平较差的可逆冷轧机；3%Cr型冷轧辊，大多用于可逆冷轧机以及部分大型冷连轧机；5%Cr型冷轧辊，目前5%Cr型钢是中国锻钢冷轧辊的主流材质，大多数冷连轧机以及带材质量要求较高的单机架可逆冷轧机基本全部采用5%Cr型工作辊及中间辊：8%～10%Cr型高耐磨性高铬钢冷轧辊，此类轧辊耐磨性能突出，但材料锻造性能较差，工艺成本较高，目前仅部分用于平整机及连轧机成品机架工作辊。
　　就目前来说，5%Cr型冷轧辊钢仍会是如今乃至未来几年内是现代化板材冷轧机的主导轧辊材质。而具有不同使用特性的改进型5%Cr材质冷轧辊的应用比例将不断扩大，如抗辊印型冷轧辊、高粗糙度保持能力型冷轧辊以及抗事故型冷轧辊等。
　　常规高碳铬钢冷轧辊受材质自身的限制，在具备较高的耐磨性的同时，很难拥有良好的抗事故能力，因此在如硅钢冷轧等对轧辊综合性能要求较高的使用环境下，常规高碳铬钢冷轧辊材质的局限性也就显现出来。为得到更高的综合使用性能，提高轧辊材料合金化水平，制作合金化程度更高的冷轧用辊已成为中国近中期冷轧板带用辊的发展方向。
　　锻造热作模具钢冷轧辊材质合金含量高于常规Cr5材质，和普通锻钢Cr5材质相比轧辊抗事故性能提高一倍以上，在轧制条件相对恶劣的硅钢冷轧机、可逆轧机及连轧机前架使用更能体现材质抗事故能力强的优越性。锻造热作模具钢轧辊按用途区分为两类：
　　低硬度热作模具钢轧辊：适合用于中间辊和辊身硬度要求较低的可逆轧机、连轧机前架工作辊。
　　高硬度热作模具钢轧辊：适合用于辊身硬度要求较高的冷轧工作辊。
　　随着对轧辊耐磨性、抗事故性能等综合性能要求的不断提高，锻造高速钢、半高速钢轧辊成为冷轧工作辊材质的最新发展方向。此类材质碳化物形成元素合金总量应达到10%一15%以上，碳化物类型主要以高显微硬度的MC型碳化物为主，轧辊的耐磨性显著提高；同时轧辊的回火抗力增强，400～500℃以上回火，硬度可超过HSD90，轧辊的抗事故性能也因而大大提高。以中钢邢机为代表的中国轧辊企业，已成功研制出冷轧带钢用锻造半高速钢、高速钢轧辊，标志着中国锻钢冷轧辊制造水平已达到世界先进水平。
　　总体来说，冷轧辊产品的发展是在冷轧行业的拉动和轧辊制造相关技术的推动下前进的。从冷轧行业的需求来看，为了实现自由轧制，轧制高质量板材，降低轧辊辊耗，增加轧辊耐磨性、粗糙度保持性能、抗事故性能以及硬度均匀性等指标的要求越来越高，在这些要求的推动下，中国轧辊制造企业也在不断努力来改进和创新轧辊制造技术。
　　首先，锻钢轧辊合金成分不断增加，5%Cr、半高速钢、高速钢等高合金钢在冷轧辊上的应用是一个趋势，同时轧辊材质会保持一种多样性，以适应不同轧制条件的需要。
　　第二，新的辊坯复合制造技术的应用，为了适应轧辊表面高耐磨和芯部高综合机械性能的要求，已经有厂商在探索电渣熔铸，CPC，OSPRAY等新型表面复合技术在轧辊毛坯制备上的试用。
　　第三，新的轧辊热处理和加工技术的应用，计算机自动控制的加热炉和淬火设备的试用，可以增加轧辊的制造精度和表面均匀性，适应高档次轧机制需要。
　　②锻钢支承辊
　　中国整体锻钢支承辊材质总体沿着铬含量不断提高而碳含量不断降低的方向发展的，大体可分为以下几代材料：
　　第一代：沿用冷轧工作辊用高碳铬钢材料，含碳量0.80%～0.95%，Cr含量2%，常用的牌号有86CrMoV7、9Cr2Mo等。在我国上世纪80年代以前，整体锻钢支承辊基本都采用此种材质：目前随着支承辊材质的发展，我国大规格整体锻钢支承辊已不在使用高碳铬钢材质，而在一些小型轧机上使用的ф1000mm以下直径锻钢支承辊还有此类材质的应用。
　　第二代：3%Cr系列中碳支承辊用钢，含碳量0.40%～0.70%，有代表性的钢种如70Cr3Mo，此后各轧辊生产厂家续开发出50Cr3MoV、60Cr3Mo、40Cr3Mo等钢种，同属于3%Cr系列中碳支承辊钢。我国Cr3型整体锻钢支承辊是从上世纪80年代以后武钢、宝钢冷热带钢连轧机陆续投产后为适应高硬度整体锻钢支承辊市场需求而开始大量使用的，其中70Cr3Mo材质最具代表性，结合差温热处理工艺，辊身硬度可达到55-68HSD，淬硬层可在50～100mm之间选择。近年来新型现代化带钢连轧机支承辊硬度进一步提高，一般要求65-75HSD，采用Cr3型材质生产必须降低回火温度才能达到此硬度要求，这对于残余应力的释放是不利的，增加了使用中辊身断裂的可能性。
　　第三代：4%～5%Cr系列支承辊用钢，含碳量0.35%～0.55%，此类材质支承辊的淬硬性、抗疲劳强度、抗事故性能相对以前支承辊材质均有明显提高，己逐渐成为现代化板带轧机用高性能锻钢支承辊的主导产品。
　　③锻钢热轧辊
　　我国整体锻钢热轧辊主要用于带钢热轧机粗轧前架、初轧机以及有色金属热轧机。由于钢材轧制温度较高且随着铸造材质及工艺的不断发展，锻钢材质轧辊的应用越来越受到限制，而有色金属的热轧成锻钢热轧辊的主要应用方向。
　　锻钢热轧辊材质在中国发展相对滞后，一直沿用60CrMnMo、60SiMnMo、50CrMnMo等中碳低合金轧辊钢，热轧辊除采用上述材质外，还在应用86CrMoV7、9Cr2Mo等冷轧工作辊钢。十几年来，随着锻钢支承辊材质的更新换代，新型锻钢支承辊材质通过部分成份及制作工艺的调整，逐渐开始在热轧机上使用，并取得良好的使用效果，常用的有50Cr3MoV、50Cr3MolV、45Cr4NiMoV等。材质Cr含量提高至3%～5%，材料的淬硬性增强，可以获得更高的成品硬度而提高组织强韧性；由于v含量的提高，组织晶粒更加细小，这都可显著提高轧辊的抗冷热疲劳能力而减少疲劳裂纹的产生。新型Cr3-5材质C含量减少可降低材料的裂纹敏感性，另外由于Mo等合金含量增大而提高材料回火抗力，正常轧制时一般不会出现网状热冲击裂纹。
　　四、中国轧辊业存在问题及对策
　　尽管近几年中国轧辊制造业取得长足发展，但是由于受钢铁行业快速发展，国内轧辊供不应求形势的影响，我国轧辊制造业出现了无限制的发展，使得轧机装备水平参差不齐，常法铸造的一般轧辊有一定的生存空间，轧辊产品技术水平和质量等级良莠不齐。
　　一是产业结构不合理。据不完全统计，我国大大小小轧辊制造厂家超过300家，大多数轧辊生产企业规模小、产品单一、没有核心技术或有技术竞争力的产品，生产能力总量远大于需求，但高端产品、高技术含量、高附加值产品却供不应求，不能满足市场需求，部分品种还要靠进口来补充。
　　二是企业综合水平较低。手工作业、人工操作是轧辊生产企业的现状，靠经验、凭感觉是生产操作现场的主流。由于企业生产管理能力的普遍低下，致使在生产过程中工序质量难以受控，产品实物质量不稳定。而国外许多轧辊制造厂家，铸造过程已实施了计算机控制，生产过程的效率、产品质量和成本指标均远远优于我国同类企业。
　　三是企业发展后劲不足，缺乏核心竞争力。除几家年产量上万吨的轧辊生产厂家外，整体技术水平较低，普遍存在轧辊材料的基础性研究匮乏，原始创新和科研新产品开发能力差的问题，都是根据市场需求、客户要求来制造轧辊，轧辊制造业处于被动地位，远没有做到引导和引领市场。
　　除了上述因素外，大多数小的轧辊生产厂是在改革开放以来形成的，起步于乡镇企业或个体工厂，人员素质相对较低。这就导致了企业在产品定位、技术改进、新品研发、效率改善、成本控制等方面处于劣势，这种劣势随着经济的发展、市场的秩序的规范、法律法规的健全以及新进入者的竞争，逐渐将被淘汰。
　　因此，中国轧辊企业要想在更加激烈的竞争中生存和发展，为建设钢铁强国提供有力支撑，为保障国家经济安全尽一份力量，就不但要在装备、产品、质量、技术等方面提高核心竞争力，还要在现代企业管理、人员素质提升、品牌建设、自主研发能力以及企业文化建设方面形成优势，此外，目前中国大部分的轧辊企业规模偏小，轧辊年产能超过万吨的不足20家：集中度低，资源的配置不合理；产品结构调整的步伐慢，大部分企业都在低端产品市场进行厮杀。如果以这样的行业状况，依靠大大小小单打独斗的300多家轧辊企业去满足钢铁工业联合重组、做精做强的发展要求，显然极不匹配，也很难集成优势，与国外企业抗衡，因此对轧辊行业的整合重组势在必行。因而为保持中国轧辊业旺盛发展，应从以下四方面采取措施：
　　一是加强轧辊的研发投入，根据市场需求推出新的产品。可采用校企联合开发的方式合作开发新品种：自身研发实力较强的企业，自主开发新产品是企业努力的方向。
　　二是提高企业管理水平，加大力度提高企业的管理水平。强化市场意识，完善营销职能，加强基础管理，提高经营效率。
　　三是完善和提高轧辊制造装备水平，适应目前国际和国内现代化轧机用辊需求，稳定国内市场，拓展国际空间，加大出口的力度，使我国轧辊在世界上创出自己的名牌。
　　四是开展战略性重组与合作。基于中国轧辊行业“小而散、多而乱”的现状，而且轧辊制造技术基本成熟，各制造厂在品种和工艺上各有特点，因此在市场处于完全竞争状态下，我国轧辊制造业要想生存和发展，要对抗来自国外的竞争，必须进行战略性的调整，实施强强联合共同发展。

一些中国轧辊标准

JB-T_4120-93大型合金钢锻造支承辊
JB-T 4120-2006大型锻造合金钢支承辊
JB T 3733-1993 大型锻造合金钢热轧工作辊
GB T 15546-1995 冶金轧辊术语
GB T 13314-1991 锻钢冷轧工作辊通用技术条件
GB T 13315-1991 锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法
JBT 6401-1992 大型轧辊锻件用钢.pdf
GB 1503-1989 铸钢轧辊.pdf
GB 1504-1991 铸铁轧辊.pdf
GB T 13313-1991 轧辊肖氏硬度试验方法.pdf
FZ T 92061-1998 普通轧车用不锈钢轧辊.pdf
FZ T 92062-1998 普通轧车用橡胶轧辊.pdf
JB T 8601.2-1998 轧辊车床+精度检验.pdf
SB T 10066-1992 油料轧辊.pdf
SN T 1409-2004 进出口冶金轧辊检验规程.pdf
YB 3209-1982锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法.pdf
YB 4052-1991 高镍铬无限冷硬离心铸铁轧辊金相检验.pdf
YB T 181-2000电渣熔铸合金钢轧辊.pdf
YB T 4124.1-2004 热轧无缝钢管轧辊技术条件 张力减径机轧辊和定径机轧辊.pdf
YB T 139-1998 复合铸钢支承辊.pdf
YB T 137-1998 二十辊轧机锻钢工作辊.pdf
YB T 128-1997 焊管轧辊技术条件.pdf
YB T 4124.2-2004 热轧无缝钢管轧辊技术条件 连轧机轧辊.pdf
YB 4056-1991 金属板材矫正机工作辊技术条件.pdf
YB 4055-1991 皮尔格轧辊技术条件.pdf

国内外电渣冶金发展概况

国内外电渣冶金发展概况
　　电渣冶金起源于美国，一九四O年霍普金斯取得了发明专利。一九五八年，苏联德聂泊尔特钢厂工业电渣炉建成，现代电渣冶金开始进入工业化进程。46年来国内外电渣冶金取得了突飞猛进的发展，新工艺、新技术层出不穷，形成了一个跨专业、跨行业的新学科。了解和掌握国内外电渣冶金发展概况，对东北特钢电渣冶金的定位及决策具有一定的参考价值。
1 国外电渣冶金发展概况　　一九四○年虽然霍普金斯已取得了发明专利，但是由于当时技术上的封闭和不成熟，以及理论上存在着电渣冶金是埋弧过程的错误的主导思想，致使电渣冶金的发展长期处于停滞状态。 　　现代电渣冶金技术是由前苏联发展起来的。乌克兰巴顿电焊研究院在埋弧焊接过程中偶然发现，过多的渣液会使电弧熄灭，并使操作变得平稳，于是发明了电渣焊。并在电渣焊的基础上开发出电渣冶金技术。一九五八年，乌克兰德聂泊尔特钢厂建成了世界第一台0.5t工业电渣炉，使电渣冶金进入了工业化生产进程。 　　进入六十年代，出于航空航天及军备竞赛的需要，苏联对电渣冶金开展了大量的研究工作，并曾一度把发展电渣冶金作为苏联的第二党纲，极大地推动了电渣冶金的发展。而美国和西欧的一些国家，在真空电弧重熔与电渣金熔经历了七年激烈竞争后确认，电渣重熔不仅设备简单，易于操作，成本较低，在质量方面，除去气不及真空电弧重熔外，结晶组织、钢锭表面、脱硫及去除夹杂物的能力均优于真空电弧重熔。因此，很多航空材料转向由电渣重熔设备生产。一些生产真空冶金设备的专业厂家如美国的Consarc公司，西德的Loybold-Hereaus公司及奥地利的BohClr公司等，也都转向生产电渣炉。由于很多国家都致力于发展电渣冶金，六、七十年代是电渣冶金飞跃发展的年代。 　　多年来，国外电渣冶金已不满足于一般电渣锭的生产，在工业技术成熟的基础上向着更深更广的领域发展，形成了一个跨专业、跨行业的新学科。已开发出的工艺技术有：电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复合熔铸及快速电渣重熔等。 　　尤其值得重视的是电渣熔铸异形件的发展，小到几十克重的不锈钢假牙齿，大到几十吨重的发电机转子，直至重量超过百吨的水泥回转窑炉圈等，均可不经锻造在异形水冷结晶器中直接熔铸成型。现在电渣熔铸的主要产品有大型发电机转子、水轮机叶片、船舶柴油机大型曲轴、各种高压容器、大型环件、各类轧辊、模具、透平涡轮盘、厚壁中空管、石油裂化管、齿轮毛坯、三通管、核电站压水堆主回路管道等。种类规格之多，形状之复杂不胜枚举。 　　除此之外，实用性较强，具有发展前景的还有电渣热封顶、电渣离心浇注及快速电渣重熔等。 　　电渣热封顶(ESHT)即电渣热补缩有两种类型。一是大型铸锭的电渣热封顶，二是大型铸件的电渣热封顶。其功效都在于减小缩孔深度，消除疏松和偏析，提高铸锭及铸件的成材率。大型铸锭的电渣热封顶是用一般冶炼方法冶炼的钢液浇入盛有渣料的钢锭模。由于融渣的比重大大小于钢液，因此在锭模内钢液上面迅速形成一个渣池，将金属电极或石墨电极插入渣池，适量输入电能即可进行热封顶。采用金属电极热封顶，可使金属液以熔滴的形式不断地填充缩孔，效果优于石墨电极。但必须制备与铸锭化学成分相同的“本钢种”金属电极。 　　在采用电渣热封顶技术的国家中，奥地利采用水冷保温帽，意大利采用耐火材料做保温帽，乌克兰采用石墨衬和耐火水泥勾缝的保温帽。水冷保温帽热损失稍高，但可避免耐火材料污染钢液，并且没有耐火材料消耗。 　　日本特殊电极份公司与小松制造厂推出冒口加热装置，实质上是用于铸件的电渣热封顶装置。热封顶过程中，将带有石墨电极的活动的三角支架，固定在已浇注完毕的砂型上，然后将石墨电极降至冒口端的渣中通电保温，防止铸件在凝固过程中产生缩孔及疏松等缺陷。实验报告表明，同样是7.6t的铸钢件，用常规方法浇注的铸件，冒口重量为3.52t，而用电渣热封顶的方法冒口重量仅为620kg。收得率由常规方法的68%提高到92%。过去必须开动两台电炉同时浇注才能满足铸件重量要求的产品，采用电渣热封顶，提高金属收得率后，有时仅开动一台炉子即可浇注成，使电费、耐火材料费、人工费、火切费及热处理费等均明显降低。 　　电渣离心浇注是把有衬电渣冶炼及离心浇注两项技术融合在一起，将有衬电渣炉冶炼的钢液连同融渣一起倒入模内，在离心铸造的旋转过程中，模具内表面形成均匀的渣壳，为各种异形铸件表面质量的提高创造了有利条件;液态金属在离心力的作用下凝固结晶，成为组织致密的铸件。该技术在国内外应用较为广泛。 　　快速电渣重熔的内容已由 2003年《辽宁特殊钢》杂志第一期详细刊载，故不赘述。 　　随着电渣冶金的发展及金属材料要求的不断提高，钢锭大型化已成为电渣冶金发展的必然趋势。最初各国工业电渣炉容量仅为0.5t，大一些的一般也不超过3吨。八十年代中期，很多国家都有了50吨以上的电渣炉，就连印度这样的发展中国家也建立了88吨电渣炉。目前，世界上最大的电渣炉是我国上海重型机器厂的200吨电渣炉及德国萨尔钢厂的165吨电渣炉。世界上最大的电渣钢生产厂家是乌克兰德聂泊尔特钢厂，该厂拥有22台电渣炉和年产10万吨电渣钢的生产能力。 　　在理论上，电渣冶金去除非金属夹杂物的机理发生了极大变化。过去受苏联的影响电渣冶金工作者普遍认为，电渣冶金去除非金属夹杂物主要靠夹杂物从金属熔池中向上浮升，之后被融渣吸附。当浮升速度大于金属的结晶速度时，夹杂物就能得以去除;当浮升速度小于金属的结晶速度时，夹杂物就残留在金属中。 　　我国李正邦等电渣冶金工作者经过实验，提出电渣冶金去除非金属夹杂物主要靠电极末端熔滴形成的过程。这一过程使近三分之二的夹杂物得以去除。其余三分之一是在熔滴通过渣池向金属熔池过渡及夹杂物由金属熔池向上浮升等阶段去除的。这一理论在80年代逐渐为诸多国家的电渣冶金工作者所接受，在1988年第九届国际真空冶金会议上，美国真空冶金学会主席G·K·Bhat博士表示：“从此去夹杂物机理之争可以结束”。 　　在工艺方面，正常重熔期采用递减功率代替了恒功率输入，使电渣钢的冶金质量得到很大的提高。扩大充填比(电极直径/结晶器直径)已成为电渣冶金发展的必然趋势。很多欧美国家都采用大充填比的工艺，充填比一般控制在0.7-0.8左右，收到了明显的节电效果。在渣系的研究和使用上，已不局限于惯用的ANF-6即CaF 2 /Al 2 O 3 ＝70/30的为数不多的渣系，各种二元渣、三元渣、四元渣及五元渣的出现，为提高电渣冶金工艺的适用性和再现性创造了有利条件。 　　在电渣冶金设备的设计与制造方面，应用了很多新技术、新材料，实现了电渣冶金先进的工艺思想与生产实际的完美结合。尤其是保护性气氛电渣炉、高压电渣炉和真空电渣炉相继问世，为电渣冶金的发展开创了更加广阔的空间。早期的保护性气氛电渣炉是在结晶器上方安置了可输入气体的环形保护罩，结晶器与大气是相通的。封闭结晶器并起到保护作用的主要靠氩气、氨气及干燥空气较空气重的比重。另外，气体输入过程中也有一定的压力。保护性气氛电渣炉在防止电渣钢增氢，减少易氧化元素烧损方面作用比较明显。 　　新型保护性气氛电渣炉属于全封闭式电渣炉，结晶器上方用气密保护罩封闭、冶炼是在全封闭式惰性气体保护下进行的，因此，保护效果会更好些。 　　高压电渣炉主要用于生产发电机护环用无磁高氮奥氏体不锈钢。高压电磁炉属于全封闭式电渣炉，重熔过程中熔炼室的氮气压力高达4.2MPa。自耗电极由电弧炉生产，氮是以Si3N4 的形式加入钢中的。德国已用高压电渣炉生产出直径为一米，重达20吨的电渣锭。重熔后钢中氮含量与自耗电极相比有很大的提高。含氮0.85%-1.05%的元磁护环钢屈服强度达到1500N/mm 2 以上，满足了核电站建设的技术要求。近几年来奥地利、保加利亚等国家也建造了高压电渣炉。 　　真空电渣炉始建于德国，它结合和保留了真空电弧炉及电渣炉的优点，克服了二者的缺点，使重熔金属不仅具有良好的结晶组织、高的纯净度、低的含硫量及气体含量，而且消除了白点及年轮状偏析，没有元素烧损，使高温合金的重熔质量得到极大的改善。真空电炉炉和真空电渣炉同样是在真空状态下进行精炼，其主要区别在于，真空电弧炉的精炼是在没有融渣的情况下进行的，精炼过程属于电弧过程，而真空电渣炉的精炼是自耗电极自始自终插入融渣之中，精炼过程属于电渣过程。目前世界上仅有德国、意大利、日本等国家有真空电渣炉，其普及率不高的原因，除造价因素外，工艺技术的适应性方面还存在着一定的问题。
2 我国的电渣冶金发展概况　　我国是世界上电渣冶金起步较早的国家之一。一九六○年，重庆特殊钢厂、大冶特殊钢厂，大连钢厂及上钢五厂的电渣炉先后建成投产。紧随其后齐齐哈尔钢厂、抚顺钢厂等工业电渣炉相继建成投产。四十多年来，我国电渣冶金始终保持着旺盛的发展趋势势。随着我国科学技术突飞猛进的发展，航天航海、汽车制造、石油化工、电站建设、核设施、机械制造等诸多行业，以及军工事业的发展、产品更新换代、列车提速等诸多环节都对钢的质量提出越来越高的要求。电渣钢以其金属纯净度高、组织致密、成分均匀、金属各向异性小、钢锭表面光洁及成材率高等特点，进一步显现出勃勃生机。洛阳轴承研究所于一九九七年发表在《特殊钢》杂志第四期的题目为《轴承钢冶炼工艺对滚动轴承额定功率负荷系数的影响》的文章中，对电弧炉、真空脱气和电渣工艺冶炼的204轴承进行寿命试验后，得出的结论是：“真空脱气钢的轴承额定寿命比电炉钢提高4倍，接触疲劳额定寿命提高0.8倍;用电渣钢制造的轴承平均额定寿命比电炉钢提高11倍，接触疲劳额定寿命提高2倍”。这一事实说明，真空脱气无法代替电渣重熔。 　　近些年来，由于电渣钢产品质量优异，越来 越多的用户订货时在合同的冶炼方法一栏明确要求“电渣重熔”。由于电渣炉属于投资少、见效快的项目，无论是冶金行业，还是机械行业均看好电渣钢产品市场，纷纷出资建造电渣炉，很多厂家同时建造几台电渣炉。目前国内新建电渣炉的数量之多，速度之快令人难以想象。 　　从趋势上看，新建电渣炉向着钢锭大型化的方向发展。八十年代，绝大多数厂家的电渣炉都在三吨以下，而近10年来十吨以上的电渣炉已相当普遍。就连山东民营企业也建起了40吨电渣炉。 　　另外，引进电渣炉的数量也呈增加的趋势，一九七九年，齐齐哈尔钢厂从西德莱保尔德——海拉斯公司引进了一台十吨单相、单支臂、双熔位、保护性气氛电渣炉。之后近20年的时间里， 没有厂家再从国外引进电渣炉。九十年代末期以来，邢台轧辊厂、内蒙二机及上钢五厂先后从美国引进了四台电渣炉。 　　随着引进电渣炉数量的增加，国外电渣炉一些先进技术也逐渐被移植。重力传感器的使用为电子称重系统的应用以及计算机控制熔化速率提供了必要条件。 　　从我国电渣炉的发展情况看，控制系统已由简单的自耦，甚至手动控制，发展为可控硅或PLC控制，部分厂家采用了计算机控制。但是由于我国在冶炼工艺与计算机的结合方面存在着薄弱环节，当前很多厂家的计算机控制实质上还是停留在一般的冶炼过程控制上。真正意义上的计算机控制应当是在控制冶炼过程的同时，控制熔化速率及熔池的深度和形状。 　　在传动机构方面，已由精密球型丝杠及液压传动取代了钢丝绳及梯型丝杠，使支臂及托锭承重小车的升降更加灵活、平稳、准确。另外，立柱旋转取代了支臂旋转，不仅解决了支臂旋转巨大的齿轮制造及安装方面的困难，而且减少了零部件重量，所占空间及造价，转动更加灵活，设备外观给人以简洁明快之感。 　　变压器由过去的冶炼过程中必须断电换档的无载有级调压，发展为不需断电即可发迹和调整冶炼电压的有载有级和有载无级变压器，有载无级变压器可以在带有负载，即在冶炼过程中，不需断电就可把电压调整到任何所需位置。有载无级调压变压器的出现，为实现真正意义上的计算机控制提供了必要条件。从变压器的冷却方式上，由原来的强制油循环冷却，发展为干式风冷。随着铁芯材料质量的提高，变压器发热的现象明显减弱，自冷式变压器将成为电渣炉用变压器的发展方向。西安变压器厂为山东一企业制造的 40t 电渣炉用 6000KVA 大型变压器就是采用自行冷却方式冷却的。其主要缺点是为了增大散热面积，变压器的体积较大。 　　为了减少电抗造成的电能损失，消除散磁、降低电流的搅拌作用，防止出现点状偏析，同轴设计电路（同轴导电立柱、同轴电缆）将会成为电渣炉今后的发展方向，到目前为止，国内引进的五台电渣炉全部采用的同轴设计电路。 　　另外，二次环路中通过强大的电流，在电渣炉附近空间会形成一个强大的交变磁场，磁场内的钢铁构件，甚至混凝土中的钢筋都要产生涡流发热，即增加了网路的电能损耗，又有损于结构件的强度。这一点应当成为新型电渣炉设计必须考虑的问题。 　　从国内电渣钢产量及生产能力方面也呈现出迅猛发展的态势。李正邦著《电渣冶金原理及应用》及姜周华著《电渣冶金的物理化学及传输现象》的文章中记载：我国冶金系统有工业电渣炉 86 台，电渣钢年生产能力为 10 万台。可在短短的几年内，仅东北特钢就成为拥有 30 台电渣炉，形成年产 8.5-9 万吨电渣钢的生产能力。目前，已形成年产两万吨电渣钢生产能力的厂家有抚顺特钢、北满特钢、大冶特钢和西宁特钢。 　　我国是电渣冶金起步较早的国家，属于电渣冶金技术先进的国家。但是在采用电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复合熔铸、快速电渣重熔等新技术方面普及面不宽，甚至在某些领域近乎处于空白状态。 　　我国在电渣熔铸异形件方面工作开展较早，很多厂家及院所在六、七十年代就对曲轴、炮管、飞机发动机涡轮盘、轧辊、模块等异形件进行过研制，但是电渣熔铸异形件这项技术始终没有真正发展起来。目前，实现工业化生产具有代表性的有西宁特钢电渣熔铸轧辊、模块；沈阳铸造研究所的大型电站用水轮机叶片、挖掘机复合斗齿、气压机连杆；成都冶金硬面技术加工厂的供无缝管生产用复合穿孔顶头等。 　　东北特钢成立后，北满、抚顺、大连三地合一，电渣炉总数为 30 台，可形成年产 8.5-9 万吨电渣钢的生产能力。成为世界上电渣炉炉台总数第一、产量规格一流的大型电渣钢生产集团公司。在发展战略上，东北特钢的电渣冶金不能仅仅满足于做大，更重要的是要做精、做强，使我们的电渣钢质量在国内最高、成本最低、产品最具市场竞争力、产品综合实力达到国际一流水平。因此如何打造东北特钢电渣冶金航母，是摆在我们面前的一项重要课题。我们坚信，有东北特钢电渣冶金雄厚的基础及资源共享、优势互补这一得天独厚的环境，三地之间互相学习、互相促进、取长补短、共同提高，通过不断地优化和改进工艺，推广新工艺、新技术，努力提高电渣钢的实物质量，降低生产制造成本，东北特钢的电渣冶金定会取得更大的发展。
作者：隋铁流　 http://www.china001.com/

轧辊材料及热处理工艺

轧辊材料及热处理工艺
频道：钢铁 发布时间：2008-05-14
轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力，内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度，主要从轧辊材料方面来考虑；硬度通常是指轧辊工作表面的硬度，它决定轧辊的耐磨性，在一定程度上也决定轧辊的使用寿命，通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。概述了传统的轧辊选材及其热处理工艺，同时，对轧辊材料及其热处理工艺的发展进行了展望。 传统冷轧辊材料及其热处理方式 冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制压力，加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题，容易导致瞬间高温，使工作辊受到强烈热冲击造成裂纹、粘辊甚至剥落而报废。因此，冷轧辊要有抵抗因弯曲、扭转、剪切应力引起的开裂和剥落的能力，同时也要有高的耐磨性、接触疲劳强度、断裂韧性和热冲击强度等。 国内外冷轧工作辊一般使用的材质有ＧＣｒ15、9Ｃｒ2、9Ｃｒ、9ＣｒＶ、9Ｃｒ2Ｗ、9Ｃｒ2Ｍｏ、60ＣｒＭｏＶ、80ＣｒＮｉ3Ｗ、8ＣｒＭｏＶ、86ＣｒＭｏＶ7、Ｍｏ3Ａ等。 20世纪50～60年代，这一时期的轧件多为碳素结构钢，强度和硬度不高，所以轧辊一般采用1.5%～2%Ｃｒ锻钢。此类钢的最终热处理通常采用淬火加低温回火，常见的淬火方式有感应表面淬火和整体加热淬火。其主要任务是考虑如何提高轧辊的耐磨性能、抗剥落性能，并提高淬硬层深度，尽量保证轧辊表面组织均匀，改善轧辊表层金属组织的稳定性。 从20世纪70年代开始，随着轧件合金化程度的提高，高强度低合金结构钢(ＨＳＬＡ)的广泛应用，轧件的强度和硬度也随之增加，对轧辊材料的强度和硬度也提出了更高的要求，国际上普遍开始采用铬含量约2%的Ｃｒ-Ｍｏ型或Ｃｒ-Ｍｏ-Ｖ型钢工作辊，如我国一直使用的9Ｃｒ2Ｍｏ、9Ｃｒ2ＭｏＶ和86ＣｒＭｏＶ7、俄罗斯的9Ｘ2ＭΦ、西德的86Ｃｒ2ＭｏＶ7、日本的ＭＣ2等。这类材质的合金化程度较低，在经过最终热处理后，其淬硬层深度一般为12～15ｍｍ(半径)，仅能满足一般要求，而且使用中剥落和裂纹倾向严重，轧制寿命低。 通过改进热处理方式，即进行重淬1～2次，提高了该类轧辊的淬硬层，但每次重淬不仅需要一定的热处理费用，而且会使轧辊直径都要损失5ｍｍ左右，同时轧辊在经过多次热处理后容易变形，难以满足高精度轧辊的形位公差要求。因此，研制深淬硬层冷轧辊不仅可以大幅度地降低冷轧辊的消耗，减少轧辊在使用过程中的重新淬火次数，延长轧辊寿命，具有重大的经济效益。 为了减少重淬消耗，提高轧辊的淬硬层深度、接触疲劳强度、韧性，延长其使用寿命，从20世纪70年代后期到80年代中期，国内外开始研究使用铬含量在3%～5%的深淬硬层冷轧工作辊钢。3%铬冷轧辊不需重淬，且有效淬硬层深度可达到25～30ｍｍ，5%Ｃｒ冷轧辊有效淬硬层深度则达到40ｍｍ，其耐磨性和抗事故性能也有显著提高。在这一阶段，国内试制了9Ｃｒ3ＭｏＶ钢，国外一些制造厂也先后开发推广了深淬硬层冷轧辊，如美国的3.25%Ｃｒ钢和5%Ｃｒ钢，日本的ＫａｎｔｏｃＲＰ53、ＦＨ13、ＭｎＭＣ3和ＭＣ5等。这些钢都采用高碳高合金材料，具有良好的硬度和耐磨性，但轧辊淬硬表面脆性大，接触疲劳寿命低，质量不稳定。 为提高淬硬层深及接触疲劳寿命，降低淬硬层脆性及过热敏感性，同时也为满足轧件对冷轧工作辊力学性能和使用性能的进一步要求，自20世纪80年代中、后期，国外轧辊生产厂对5%Ｃｒ冷轧辊钢进行了化学成分的优化工作，主要是在5%Ｃｒ钢中增加钼、钒的含量或加入钛、镍等元素。 添加0.1%左右钛的5%Ｃｒ钢轧辊中，钛以碳氮化合物(ＴｉＣＮ)形式在基体中微细析出，经过摩擦损耗后ＴｉＣＮ脱落，在轧辊表面形成划痕，使适度的粗度再生。在镀锡板轧机的实际操作中，有效利用粗糙度降低小的优点，从轧制初期就可高速轧制。 在最终热处理过程中，对轧辊钢的淬火和加热限制在奥氏体中含碳量不超过0.6%的程度，然后进行尽可能强烈的冷却，这样就可以得到较深的淬硬层。此时，轧辊的淬硬层组织除隐针马氏体(以板条为主)外，尚有约4%的碳化物和10%左右的残留奥氏体。轧辊的表面硬度(包括残余压应力的影响)约为ＨＳ(Ｄ)95～99。最后，用低温回火将轧辊表面硬度调整到规定值，低温回火越充分，硬度偏低时韧性越好，抗热裂能力越高。钼、钒含量的增加导致淬火后钢中含有较多的残余奥氏体，回火后大部分又转变为新马氏体，这样就有助于提高轧辊硬度，增强耐磨性并降低磨损面粗糙度。 传统热轧辊材料的选用及热处理工艺 热轧辊常工作在700℃～800℃的高温环境，与灼热的钢坯相接触，需要承受强大的轧制力，同时表面要承受轧材的强力磨损，反复被热轧材加热及冷却水冷却，经受温度变化幅度较大的热疲劳作用。这就要求热轧辊材料必须具有高的淬透性、低的热膨胀系数、高的热传导能力和高的高温屈服强度及高的抗氧化性。 国内曾经使用过锻钢轧辊和无限冷硬铸铁轧辊，除普通冷硬铸铁外，还有低镍铬钼、中镍铬钼、高镍铬钼铸铁材料，高档次的冷硬铸铁材料为高镍铬钼冷硬铸铁。这类材质轧辊的缺点是硬度低，耐磨性不好。后来采用了球墨复合铸铁轧辊，相对而言，使用寿命提高了几倍，至今仍然在使用。国外则一般采用半钢和高硬度特殊半钢材质，对克服表面粗糙和抗磨损都很有效。 为了提高热轧辊的表面耐磨性，热轧辊的材料不断地得到改进，其基本的发展过程是从冷硬铸铁到高铬铸铁到半高速钢和高速钢。 高铬铸铁轧辊的化学成分为：2.0%～4.0%Ｃ，10%～30%Ｃｒ，0.15%～1.6%Ｎｉ，0.3%～2.9%Ｍｏ。其本质是一种高耐磨性的高合金白口铁，铬含量一般在10%～15%，其碳化物主要是Ｍ7Ｃ3型，与白口铸铁的连续的Ｍ8Ｃ型碳化物不同，它不但具有良好的耐磨性，还有较高的硬度(ＨＶ可达1800)，基体为奥氏体、马氏体，因而其硬度和韧性结合较好。实际的轧制生产表明，高铬铸铁轧辊有较好的抗热裂性能，原因是轧辊表面生成一层致密且有韧性的铬的氧化膜，能减少热裂纹的数量和深度。因此，高铬铸铁辊在20世纪80年代被非常广泛用于精轧前架。目前，高铬铸铁复合轧辊已广泛用作热轧带 (钢)连轧机，粗轧和精轧前段工作辊、宽中厚板；粗轧和精轧工作辊及小型型钢和棒材轧机精轧辊等。 高铬铸铁轧辊的热处理有两种形式，一是低于临界转变温度的亚临界热处理，另一种是高于临界点Ａ3的高温热处理。高铬轧辊表面材料的珠光体基体，希望具有极细的片间距，并在基体上有大量弥散分布的二次碳化物，要求有尽量低的残余奥氏体和残余应力，所以一般选用后一种形式的热处理，具体为正火加回火。 高速钢作为热轧辊材料的应用在1988年始于日本，20世纪90年代初期美国和欧洲也进行了研制，我国在20世纪90年代后期开始研制和使用高速钢轧辊。一般高速钢的成分为1%～2%Ｃ，0%～5%Ｃｏ，0%～5%Ｎｂ，3%～10%Ｃｒ，2%～7%Ｍｏ，2%～7%Ｖ，1%～5%Ｗ。因为拥有大量可形成强碳化物的合金元素如Ｗ和Ｖ，其最终的显微组织含有大约10%～15%具有极高硬度和高温稳定性的碳化物，所以在高温下工作能保持较高的强度和硬度。其工作层硬度高，可达到80～85ＨＳ，具有较好的耐磨性和抗热裂性，轧辊表面没有出现热裂纹，一般没有剥落现象。 近年来国外在热轧薄板粗轧机架采用半高速钢轧辊也获成功，其耐磨性是高铬钢轧辊的2倍，且咬入性能和抗热疲劳性能好，因而成为热轧薄板粗轧机架和线棒材中轧机架轧辊的理想选择，半高速钢的化学成分范围为：1.5%～2.5%Ｃ，0.5%～1.5%Ｓｉ，0.4%～1.0%Ｍｎ，1.0%～6.0%Ｃｒ，0.1%～4.0%Ｍｏ，0.1%～3.0%Ｖ，0.1%～4.0%Ｗ。 高速钢热轧辊的热处理方式一般采用淬火加回火，在加热到高温时，钢中的二次碳化物充分溶解，一次共晶碳化物部分溶解。这些碳化物所含有的碳和合金元素溶入奥氏体中，增加了奥氏体中碳和合金元素的含量。在淬火时它们固溶于贝氏体和马氏体中，而在回火时析出了弥散的碳化物，使钢呈现出比淬火时硬度还要高的二次硬度。因此为了增加基体的硬度，应提高淬火温度，同时，为了防止基体中出现块状粗大的碳化物，应尽量降低淬火温度，一般确定最佳淬火温度为1050℃～1150℃，同时回火温度为550℃～600℃。 为了保证基体中含有大量弥散分布的球状ＭＣ型碳化物，应增加Ｖ含量，但Ｖ不宜过高，因为Ｖ会降低淬透性，凝固时生成粗大的一次碳化物，淬火时不能完全溶入奥氏体，从而降低了断裂韧性，同时还会降低轧辊的表面粗糙度。 轧辊材料及热处理工艺的发展趋势 冷轧辊的发展方向将是在进一步提高强度硬度和淬硬层深度的同时，保证一定的韧性。大型冷轧工作辊将普遍采用含钒、铣、镍等元素的改进型5%Ｃｒ钢制造。为提高材料的淬透性，Ｃｒ的含量将进一步增加，如8%～10%Ｃｒ及更高铬的锻钢已开始用于实际生产，但含Ｃｒ量的增加会导致较差的韧性，因此需要适当平衡Ｃ和Ｃｒ含量，在较低的温度下淬火获得所需要的冷轧辊硬度，从而减少轧辊的断裂和降低其断裂敏感性。 另外，随着锻件制造技术的进一步完善，高铬钢工作辊将更多地应用于大型冷连轧机。5%Ｃｒ及其含钒的改进型钢广泛用于大型支承辊锻件，高铬含量的大型锻钢支承辊进入实用阶段。大型冷轧工作辊要求采用电渣重熔锭锻制，而大型支承辊锻件用钢则被广泛采用钢包精炼并真空除气的冶铸工艺生产，钢水的纯净度均达到较高水平。 热轧辊工作在交变的高温和力的作用下，其表面反复受到摩擦，会产生强烈的磨损，因此热轧辊的发展主要在于进一步提高其耐磨性。在实际的轧制生产中，表面淬火和渗碳强化处理的热轧辊己不能满足对其高耐磨性的要求，但整体的高速钢或硬质合金轧辊成本极高，对于轧辊芯部材料将造成浪费。因此，轧辊的生产迫切需要进行表面处理，将硬质合金或陶瓷材料熔覆在轧辊的表面作为轧辊的工作表层。表面镀铬、火焰喷涂、等离子喷涂以及激光毛化都是工具表面合金强化技术，将进一步用于提高的轧辊的性能。 总之，合理选材及采用合适的热处理方式高质量地制造轧辊，可以节约大量的辊材，降低轧钢生产成本，同时提高轧辊的质量和产量。因此，应重视轧辊选材的新动向，从轧钢的实际条件出发.开发轧辊的新材质，提高轧辊的制造质量。

中国轧辊制造业技术现状与发展趋势(上)

中国轧辊制造业技术现状与发展趋势(上)
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核心提示：近几年，具有国际先进水平的轧机和轧制技术相继落户中国，推动了我国冶金轧辊制造装备和制造技术快速发展，使我们逐渐从早期的手工操作向自动化、智能化控制方向发展，无论从控制水平还是精度都得到大幅度提高，轧辊质量稳定提高。
　　一、概述
　　从20世纪90年代开始，中国的钢铁行业开始快速发展，前5年钢产量的年平均增量为600.2万吨，后5年的年平均增量在662.6万吨，进入21世纪后的前5年，钢产量的增幅迅速加大，年平均增量达4477.4万吨，为90年代初的7.09倍，2006年产钢4.23亿吨，占世界钢产量的三分之一，2007年，我国钢产量进一步提升，达4.89亿吨，占世界总钢产量13.44亿吨的36.44%。
　　在钢产量快速增长的同时，我国钢材品种的结构优化步伐也在加快，尤其是以发展板材为中心的产品结构优化与调整。第一个特点是冷轧板比例大大提高，汽车板、家电板等高级板材以及电工钢板、不锈钢板等高附加值特殊用途板材产能提升迅速。从整个冷轧行业来看，工艺装备能力及技术水平明显提高，2007年我国已建及在建的宽带冷连轧机已达到30余套，新上轧机以及一些老轧机通过技术改造，基本都配备了先进的板型控制系统，高级冷轧薄板的生产能力已达到4000万吨以上。如果再考虑单机架冷轧等小型轧机，我国冷轧板材产能约在7000万吨左右。第二个特点是钢材生产逐渐由常规型向高等级方向发展，如型线材产品向高强度方向发展，建筑用钢筋由过去的Ⅱ级钢筋向HRB400钢筋推广；第三个特点是以汽车板、管线钢、容器板、造船板为主体的各类板材，向高强度、高韧性、良好焊接性能及表面质量方向发展；薄板产品向着超细晶、高强度方向发展。总体上讲，除少数品种和规格特殊用钢外，目前我国钢材实物质量已逐步接近或达到国际先进水平。
　　为实现高等级钢材产品的轧制需求，国内高端轧辊的研制和开发进程加快，大量替代进口的轧辊在短时间研制成功并取代进口，极大地满足了国内钢铁工业发展的需求。
　　轧辊作为轧钢工业的重要工具，是轧钢设备的最主要消耗部件，随着产钢量的增加，轧辊消耗量迅速增加。粗略计算，如果按吨钢消耗轧辊1kg估算，仅2007年的轧辊消耗就约在50万吨左右。随着钢铁企业产出能力的大规模迅速扩张，新建投产轧机的不断增加，给轧辊制造行业带来“井喷式”的强劲需求，中国的轧辊制造行业获得了前所未有的发展机遇。
　　为紧跟钢铁产业迅猛发展的步伐，满足日益增长的市场需求，国内各轧辊制造企业近年来也加快了技术改造、产能扩张的速度。通过加强技术改造、自主研发能力培育，在技术装备、产品的使用性能上已达到国际水平，并形成了一大批具有自主知识产权的专有技术。经过多年发展，目前中国轧辊制造企业产品品种多、覆盖面广，可以生产不同材质、不同规格、不同品种的各种轧辊，服务并满足于国内各种轧机需求，通过与钢铁企业的合作与互动，建立战略联盟关系，深化技术交流与合作，共同立项研发课题，使上下游双方达成了一定的默契和协调，优化了市场资源和发展基础。
　　受轧辊行业火爆形势影响，大量的资金投入轧辊制造行业，扩建和新上一批轧辊制造企业。与此同时，国外轧辊制造企业也看中了中国轧辊业这块蛋糕，纷纷斥资在中国建立或合资兴建轧辊制造厂。据不完全统计，目前我国现有大大小小300多家轧辊厂，产出能力达到70万吨左右。
　　我国轧辊制造业经过几十年的发展，已取得较大成绩，主要表现在以下几方面：
　　一是产量有较大幅度的增长。随着轧钢产量的快速发展，轧辊制造业的产能和轧辊的产量也快速增长，对满足国内钢铁行业的需求和发展起到了积极的作用。
　　二是产品质量合格率稳定提高。以2007年上半年统计数据，主要铸铁轧辊综合质量合格率为94.06%，比2006年同期提高0.56%。
　　三是生产轧辊的品种结构有所变化。轧辊生产逐渐向板带等优质轧辊集中，特别是用于板带行业的高等级轧辊产量，近年来增长最为迅速。目前，中钢邢机所生产的用于现代化板带轧机轧辊已占到各类轧辊产量的70%以上。
　　四是轧辊出口创汇大幅度增长。2007年上半年，在被统计的31家企业中有9个单位出口铸铁轧辊3430吨，比去年同期增长75%。2007年中钢邢机完成各类轧辊出口创汇4000万美元。
　　但是也应该看到，国内的轧辊企业虽然在产量上不断扩大，但在品种结构调整却没有完全跟上钢铁工业技术进步、结构优化调整的步伐，高端轧辊生产能力明显不足。如高速钢、半高速钢轧辊，目前国内仅有中钢邢机具备批量生产能力，市场占有量较低；宽带冷连轧机用高质量轧辊，国内只有中钢邢机、常冶具备工作辊、中间辊批：量供货能力，而对于大型支承辊目前只有一重、二重以及中钢邢机等具备生产能力且产能难以满足市场需求。有些高等级板材的轧制还依赖进口轧辊，特别是“十一五”期间新上的宽带钢生产线，板材精度要求较高，这方面的矛盾会显得更加突出。宝钢、鞍钢等大型钢铁企业宽板带轧机每年都要从国外进口轧辊，这也反映出我国轧辊总体制造水平还有待于进一步提高。因此，为现代化轧机配备高性能的轧辊成为我国轧辊制造业面临的新课题，而选择轧辊生产工艺和材质是制造不同种类高等级轧辊的关键。
　　二、中国轧辊制造技术现状
　　近几年，具有国际先进水平的轧机和轧制技术相继落户中国，推动了我国冶金轧辊制造装备和制造技术快速发展，使我们逐渐从早期的手工操作向自动化、智能化控制方向发展，无论从控制水平还是精度都得到大幅度提高，轧辊质量稳定提高。
　　1.铸造轧辊
　　在冶炼设备方面，对于铸铁轧辊，落后的冲天炉、反射炉已在上世纪末被陆续淘汰，代之以工频炉、中频炉，铁水质量改善，工作效率大大提高，工作环境净化，降低了工人的劳动强度。但目前国内工、中频炉冶炼主要还是采用酸性炉衬，不具备氧化、还原功能，降低铁水中的P、S含量受到一定限制，只能采用其他辅助手段进行降P脱S。铸钢轧辊因对钢水中P、S等杂质含量要求较严，一般冶炼采用电弧炉，随着轧辊对夹杂、气体含量要求的提高，铸钢轧辊的冶炼开始向电弧炉+钢包精炼炉冶炼发展，有些厂家还采用了保护浇注、真空浇注等先进生产工艺，进一步提高轧辊的内在质量。
　　在制造工艺方面，也从过去常法浇铸单一材质、半冲洗、全冲洗浇铸复合材质发展到今天的离心复合浇铸工艺、CPC复合制造以及喷射成型、热等静压成型、液态金属电渣复合等，目前以离心复合、全冲洗溢流复合为主要生产方式，CPC和其他——些先进的轧辊制造技术日前尚未形成生产能力。近年来，堆焊轧辊作为一种新型轧辊制造和修复方法，取得了快速发展，堆焊的品种主要包括铸钢、锻钢轧辊，堆焊方式已发展到目前的药芯焊丝堆焊、电刷涂镀、激光表面合金化和粘接轧辊等。有些轧辊品种实现了组合装配生产，如板带轧机的立辊、型钢万能机组组合辊等。针对型钢轧辊孔型深的特点，为保证孔型面磨损均匀，有些厂家采用了带槽铸造技术。为解决大型铸钢轧辊补缩问题，中钢邢机自主开发了无流浇注技术，使轧辊制造过程实现了顺序凝固，减少了中心疏松。
　　中钢邢机从德国GP公司引进了大型立式离心浇铸机及离心轧辊制造技术、增建了30吨、45吨电弧炉、70吨LF/VD钢包精炼炉以及多台中频、工频感应炉设备，已经建成大型铸钢轧辊、离心复合系列铸铁轧辊、大型复合铸钢支撑辊等优质轧辊生产线，其工艺、技术、装备代表着我国目前轧辊制造业的先进水平。另外，太钢和瑞典Akers、一重和德国依勒尔、宝钢和日立也实现了合资，外资和技术的引进，也使中国的轧辊制造技术快速发展。
　　在轧辊材质方面，铸铁轧辊由过去的冷硬铸铁、无限冷硬、冷硬球复等发展到目前的珠光体球铁、针状组织球铁、高NiCr无限冷硬铸铁、高Cr铸铁等新型轧辊材质，为适应不同轧机需要，各个材质的性能也在不断细化和提高，如适用于宽厚板轧机、炉卷轧机及带钢热连轧机的高NiCr无限冷硬铸铁，适用于带钢热连轧机粗轧、精轧前段的高Cr铸铁工作辊、宽厚板轧机高Cr铁上作辊及平整轧机用高Cr铁工作辊。为满足市场需求，在品种优化的同时，产品性能也向更高层次发展，如改进型高镍铬无限冷硬铸铁、改进型高Cr铸铁等材质新品种的开发和推广。铸钢轧辊过去一直采用的是低合金的普通铸钢、半钢材质，随着轧辊性能要求的提高，铸钢轧辊在向高合金方向发展，如在板带轧机两辊粗轧工作辊及型钢轧机开坯辊上用于替代常规铸钢材质的热作模具钢材质、热带钢精轧前段使用的高速钢材质、粗轧机架使用的高路钢、半高速钢材质、立辊使用的半钢材质、型钢万能轧机辊环使用的半钢、高碳半钢、高Cr铁、高Cr钢、高速钢材质等。根据轧机特点，为增加耐磨性，有些机架实现了以铁代钢，如型钢万能轧机的合金球铁BD辊。
　　在热处理方式上，过去有些轧辊基本不进行热处理，靠自然时效消除应力，如冷硬铸铁轧辊、普通铸钢轧辊系列，随着轧辊材质的发展，高合金的轧辊开始进行人工时效热处理，不仅用于消除铸造应力，更主要的是通过适宜的热处理，获得所需的轧辊使用性能，热处理一般采用箱式电阻炉或燃气炉。近年来，为进一步提高轧辊性能，差温、准差温热处理方式开始采用，差温热处理可将轧辊的工作层和芯部采用不同的热处理方式，获得优异的综合性能。目前，中钢邢机的优质复合轧辊和复合铸钢支撑辊均采用差温方式进行热处理。对于深开孔型的型钢轧辊，为保证轧辊的使用性能，采用了预开孔型热处理的生产方式。
　　2.锻钢轧辊
　　目前，我国锻钢轧辊主要应用于冷轧带钢工作辊、中间辊以及各类板带钢轧机支承辊，也用于带钢热连轧机小立辊、粗轧机架工作辊，初轧机及钢坯连轧机轧辊，H型钢万能轧机水平辊轴，棒线材轧机粗轧机架轧辊，无缝钢管轧机穿孔机架及轧管机前架轧辊，焊管轧机各类轧辊，有色金属板带材冷热轧工作辊、支承辊及铸轧辊，以及各类轧机辊道辊、夹送辊、校平辊、矫直辊等。产品制作一般经冶炼、铸锭及锻造，并通过热处理方法达到辊身、辊颈不同的性能要求。
　　(1)钢锭冶炼
　　锻钢轧辊的发展离不开轧辊毛坯生产技术的进步，钢锭冶炼作为决定轧辊最终使用性能的重要工艺步骤然被高度重视起来。钢水的纯净度对锻钢轧辊的使用性能特别是抗事故性能有重要的影响，存在于轧辊锻坯中的非金属夹杂物、有害气体(如[H)等)以及碳化物的偏析都有可能成为剥落或断辊的裂纹源。目前，我国锻钢轧辊常用的冶炼方法主要有以下几类：
　　电炉冶炼，主要适用于一些合金含量较低的锻钢热轧辊以及矫直辊、辊道辊、夹送辊等一般用途轧辊。现在大型轧辊企业制做锻钢轧辊时，电炉一般仅用作熔炼设备，所需成分的精炼和最终成分精确调整均在炉外钢包精炼的第二阶段进行。
　　电炉冶炼+炉外钢包精炼，主要适用于锻钢支承辊、合金含量较高的锻钢热轧辊以及部分冷轧工作辊。钢包精炼工艺可满足Cr5材质以下大部分黑色和有色金属轧制用冷轧辊的制作使用要求。1996年邢机公司研制成功并形成了批量生产钢包精炼冷轧辊的能力，开辟了国内首条钢包精炼冷轧辊生产线，产品在武钢、攀钢等厂家冷轧机上机实轧，取得了与电渣重熔冷轧辊相当的使用效果。目前，中钢邢机具备Cr2、Cr3、Cr4等系列钢包精炼冷轧辊的生产能力。
　　电炉冶炼+电渣重熔，主要适用于冷轧工作辊、高合金有色热轧辊以及铸轧辊套等特殊用途轧辊。电渣重熔属二次熔炼，制造周期长，需要消耗大量电能，使冷轧辊的制造成本提高，但对于偏析程度相对严重的Cr5等高材质冷轧辊钢，电渣重熔冶炼铸锭工艺还是不可缺少的。目前，中国带材冷轧工作辊及中间辊生产基本经过电渣重熔工序。
　　电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，用于现代化连轧机用高性能冷轧工作辊。中钢邢机是目前世界范围内唯一采用这种“双精炼”冶炼方式生产锻钢冷轧辊的厂家，这种钢锭冶炼方式兼备电渣重熔和钢包精炼两种方式的优点，是目前冷轧辊常规冶炼方式中的最高配置，材料的冶金质量达到最优，最大限度地保证了产品的最终使用性能。
　　(2)辊坯锻造
　　锻造工序是锻钢轧辊制造过程中承上启下的重要环节。一方面，它通过辊坯的锻造成形过程消除铸态组织粗大的树枝状晶，细化晶粒，焊合钢锭内部疏松、气泡、裂纹等宏观缺陷，密实金属组织，提高材料的强韧性；另一方面，由于锻钢轧辊材质合金含量不断提高，成分和组织偏析程度相对更为严重，液析碳化物量以及碳化物带状倾向增大，因此更为重要的是通过锻造加热及变形工艺的合理制定，充分溶解、破碎、改善碳化物及非金属夹杂物在钢中的分布，降低偏析程度，均匀组织，提高材料的使用性能，并为后续的热处理工序奠定良好的基础。
　　目前，随着冷轧辊材质的发展，Cr8、热作模具钢、半高速钢、高速钢等新型锻钢轧辊逐步推广使用，轧辊材料的合金含量越来越高，锻造难度大大增加，锻造内部裂纹导致的超声波探伤超标成为制约锻钢轧辊成品率提高的主要因素。因此在我国，以内裂控制为核心的高合金冷轧辊坯控制锻造工艺技术正逐步发展起来。充分利用扩散均质化、高温停锻以及裂纹自修复原理，通过合理设定锻造温度、安排锻造火次、控制镦粗与终锻变形量，达到最大限度控制辊坯内裂的目的，提高辊坯超声波探伤合格率。
　　(3)热处理
　　锻钢轧辊通过热处理达到辊身、辊颈不同的性能要求，在辊坯质量保证的前提下，热处理直接决定了产品使用性能。锻钢轧辊根据不同使用性能要求，热处理种类很多，一般分为预备热处理和最终热处理两类。
　　预备热处理一般包括锻前加热时高温扩散退火，锻后正火、球化退火以及扩氢处理等，粗加工后调质处理，还包括针对辊颈表面硬度较高(≥HSD50)产品的辊颈强化处理。最终热处理主要有整体处理、感应加热淬火、差温热处理以及准差温加热淬火。整体处理包括调质、正火及整体淬火，主要用于初轧辊等辊身硬度要求较低(小于HSD50)的轧辊、多辊轧机用辊等小型冷轧辊以及辊轴、辊套类产品。
　　感应加热淬火分为连续式感应加热、整体感应加热两种方式，主要用于辊身硬度较高的冷轧辊以及规格在中1000mm以下的支承辊、有色热轧辊。按感应器类型不同，又分为单工频、中频、工频双感应器、双工频、双频等多种淬火工艺方式。目前，我国大型锻钢冷轧工作辊的最终热处理大多采用双频连续式感应淬火方式，对于合金含量相对较高的产品一般应经深冷处理控制残奥、提高硬度及淬硬层深度，并保证工作层组织的稳定性。产品辊身硬度均匀性可达到2HS以内，淬硬层深度最高可达到半径方向50mm以上。
　　差温及准差温热处理方式主要适用于规格较大的支承辊与热轧辊(辊身硬度不小于HSD50)。目前，国内一重、二重、中钢邢机等企业均具备成熟的大型支承辊差温热处理技术。
　　总体来说，中国锻钢轧辊制造装备能力基本达到国际先进水平，同时锻钢冷轧辊、大型锻钢支承辊等高端产品的制造技术水平也与国际先进水平不相上下。但轧辊企业之间水平发展不均衡，只有少数大型企业掌握了先进的轧辊制作技术，——些小型企业装备较差，生产工艺落后，制造技术水平还有待提高。
　　3.检测与加工
　　在检测设备方面，我国有实力的大部分轧辊制造企业也同国外基本接轨，真空光电直读光谱仪、碳硫分析仪、远红外线分析仪、扫描电子显微镜、数字超声波探伤分析仪、大工件现场金相显微镜、现场肖氏、里氏硬度计等先进的检测设备，为产品质量提供了有力的技术保证。
　　在加工精度方面，随着我国轧钢装备的改造和不断从国外引进先进的轧机，轧机向自动化、连续化、重型化方向发展，对轧辊的几何尺寸、表面精度、机械性能要求更高，特别是近年来板带轧制向宽、薄、平方向发展，对轧辊的精度提出特别要求，许多轧机的精度要求已达到微米级，目前国内许多轧辊制造企业已开始加工设备的数控化，不仅提高加工精度，也使加工效率大幅提高。

电渣冶金法制造高性能轧辊大有可为

电渣冶金法制造高性能轧辊大有可为
来源：中国钢铁新闻网 作者： 发布时间：2008.06.25
轧辊是轧机的重要部件之一，是轧钢行业的大宗消耗件。轧辊质量的优劣直接影响着轧钢生产的效率、工艺的合理性及所轧制产品的质量和经济性。如何提高轧辊的性能和使用寿命，以适应现代轧钢业发展的需要是当今轧辊制造业所面临的重要课题。轧制技术自动化、连续化、重型化的不断发展，对轧辊的性能提出了更高的要求。近年来，国内外轧辊制造业在不断研究和开发各种新型轧辊材料的同时，对轧辊制造工艺进行了大量的研究和开发，以期制造出性能优良的轧辊，满足现代轧辊业发展的需要。
电渣冶金，性能优越的精炼工艺
电渣冶金是金属及其合金的一种特殊熔炼方法。它是一种利用强电流通过渣池区域所产生的焦耳热将固态渣熔化成液态熔渣，自耗电极（或液态金属）在高温液态渣池中逐渐熔化和精炼的方法。电渣冶金与其他冶金方法的不同之处在于，在电渣冶金过程中，自耗电极的熔化、钢—渣的冶金反应、钢液的结晶、铸锭的形成等都是在一个连续的工作程序中进行的。其冶金特点是:重熔或熔铸始终在液态渣层下进行，与大气隔绝而不会被污染；液态金属在铜制水冷结晶器中凝固不与耐火材料接触；反应温度高；钢渣充分接触；渣池强烈搅拌；钢渣界面电毛细震荡以及顺序结晶。
因此，电渣冶金是一种二次精炼工艺，是一种在水冷铜结晶器内进行的，有冶金炉渣参与反应的净化性重熔与熔铸过程，因此也叫做电渣精炼。
电渣冶金技术的发展，使其已派生出了许多分支，目前的电渣冶金包括电渣重熔、电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣自熔模、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接、电渣复合等技术及新近开发的可控气氛电渣冶金等新技术。
电渣冶金由于它本身的特点，具有一系列特性：一是性能优越，电渣产品金属纯净度高、组织致密、成分均匀、表面光洁，产品使用性能优异；二是生产灵活，电渣重熔可生产各种圆锭、方锭、扁锭和空心锭以及圆管、方管等产品，还可以生产各种异形产品和双金属复合产品，所熔铸的异形铸件从几克重到150吨重，还有几十吨重的复合轧辊；三是工艺稳定，其质量与性能的再现性高，稳定性好；四是经济合理，设备简单、操作方便、生产费用低、金属成材率高；五是过程可控，过程控制参量较少且易于实现，便于自动化；六是质量可控，对产品微量的化学成分、夹杂物的形态及性质、晶粒尺寸、结晶方向、显微偏析、碳化物颗粒度及结构等都能予以控制。
用电渣冶金工艺制造高性能轧辊
在现代轧辊制造中，通常低负荷的热轧辊用铸造辊，而承受大负荷的热轧辊及表面质量要求高的冷轧辊均用锻造辊。随着轧制技术自动化、连续化、重型化的不断发展，轧制速度的提高及轧制负荷的增大，对热轧辊而言要求具有更高的抗冲击负荷及抗热冲击的能力，以及在热应力及反复负荷作用下的抗疲劳性能。对冷轧辊而言，由于轧制产品表面光洁度要求的提高，除要求轧辊有足够的表面硬度及淬透深度以保证耐磨性外，还要求材质成分及组织高度均匀，金属致密，确保轧辊表面硬度均匀以保证轧制产品的表面光洁度。
为了满足现代轧制工业对高性能轧辊的要求，人们向电渣冶金领域进行开发，以制造出高性能的轧辊。当前世界上应用电渣冶金法生产轧辊有四种形式：电渣重熔法、电渣熔铸法、电渣熔铸堆焊复合法及液态金属电渣连续复合法。
虽然电渣冶金有许多优点，但电渣冶金也存在着局限性，如熔炼和凝固速度偏低、自耗电极氧化、熔渣吸气以及活泼金属的氧化等，且生产工艺流程较一般炼钢方法复杂，电耗高，重熔费用高，生产效率低。
因此，近年来国内外均在开展各种研究工作，不断研究开发出新的工艺技术途径来加以改进，以求克服上述缺陷，降低电耗，提高生产效率，改善产品质量。目前，在国内外电渣冶金工作者的不懈努力下，电渣冶金技术又有了新的突破，相继开发出了可控气氛电渣冶金、电渣表面镀膜、洁净金属喷射成形、高压下电渣重熔、导电结晶器电渣冶金、快速电渣重熔等技术，其中适合轧辊制造的技术主要是快速电渣重熔和导电结晶器电渣冶金技术。
应大力推进研究成果产业化
我国是世界上最早进行电渣冶金技术研究、开发和应用的国家，是目前世界上仅有的完全掌握和独立发展电渣冶金技术的少数几个国家之一。在电渣冶金制造轧辊技术方面，我国目前主要采用电渣重熔法制造冷轧辊用钢锭，然后经锻造后制造冷轧辊，小部分小型轧辊制造企业采用电渣熔铸工艺制造小型整体冷轧辊。在采用电渣熔铸工艺制造热轧辊上，国内有关单位进行了研究和开发工作，如采用电渣球墨铸铁和30号钢进行电渣熔铸复合轧辊，采用双臂交替抽锭式电渣炉制造了?准750毫米×1430毫米的辊身为球墨铸铁，辊颈和接头为30号钢的双金属复合轧辊，开发了多种电渣冶金制造轧辊工艺等。在新型电渣复合工艺的研究开发上，国内已有十多家单位在从事该项工作，已开发了液态电渣复合法、熔铸熔焊复合法制造复合轧辊新工艺，目前已取得了良好的效果。
我国在电渣冶金工艺技术的研究开发上虽然获得了一定的突破，但在生产应用方面与国外尚存在很大差距。目前国内除在冷轧辊用钢锭和小型冷轧辊的制造上得到了一定的应用外，在热轧辊制造和热轧辊复合上的应用较少。因此，加强技术推广，加快产业化步伐，缩小我国与国外的差距，是目前我国轧辊研究和轧辊制造业的当务之急。