高速鋼軋輥用于棒線材軋制前景看好
近日，唐山聯強冶金軋輥有限公司（以下簡稱聯強公司）和軋鋼雜志社在海口市聯合主辦了第二屆全國棒線材軋機用高速鋼軋輥使用技術研討會。唐山聯強冶金軋輥有限公司總工程師宮開令在會上作了題為《高速鋼軋輥開創棒材軋制新時代》的發言，介紹了國內高速鋼軋輥研發、生產的發展現狀以及聯強公司在這方面所取得的成績。
我國棒線材軋機裝備發展迅速
近年來，我國現代軋機技術裝備取得了較大發展，研發了如下技術工藝：連續、高速、無扭轉和控制冷卻，特別是棒材軋制技術發展日新月異，由20世紀80年代末期的一火成材軋制技術發展為大坯料、低能耗全熱裝熱送連續軋制技術；全短應力線平立交替無扭轉連續軋制技術；螺紋鋼、圓鋼、方鋼和角鋼實現多線切分軋制；將前后鋼坯頭尾焊接起來，實現連續供坯、不間斷軋制的無頭軋制技術；采用低成本材料生產高強螺紋鋼的控軋控冷軋制技術；可降低能耗、減少軋材氧化、提高軋材收得率和軋材性能的低溫軋制技術；為降低軋材的變形抗力，把坯料加熱到奧氏體溫度后，冷卻到再結晶溫度以上進行軋制，軋后急冷到室溫再進行時效處理的高溫控制軋制技術；為了提高軋材力學性能、減少軋材表面二次氧化、提高成材率和軋件質量而采用的軋后穿水冷卻技術；為降低生產成本、增加企業效益而采取的負偏差軋制技術；為降低生產成本和輥耗而采用的無孔型軋制技術以及圓鋼或螺紋鋼大盤卷曲軋制技術等。
軋輥材質不斷優化
宮開令指出，在棒線材軋機軋輥的選用上，傳統老式軋機粗軋機架通常采用鑄鋼軋輥或半鋼軋輥，其優點是強度大、不易斷輥，缺點是耐磨性差；中軋機架和精軋機架通常采用常規法整體澆注不同硬度區間的球墨鑄鐵軋輥或無限冷硬鑄鐵軋輥；線材精軋機架一般采用常規法整體澆注的冷硬鑄鐵軋輥，從目前的技術水平來看，其缺點是耐磨性差、強度低、易發生斷輥，所以在20世紀80年代中期以前，我國噸鋼軋輥消耗量非常大，平均輥耗達3.0公斤/噸以上。
由于整套軋機多采用全短應力線、平立交替、孔型無扭轉的連續軋制，而且粗軋機架大多數為懸臂式結構，因此軋輥強度不是主要的性能考核指標，應充分考慮軋輥的耐磨性和韌性。粗軋機架通常采用離心鑄造方式生產的軋輥，其組織為鐵素體+珠光體球墨鑄鐵；中軋機架基本采用離心鑄造方式生產的珠光體球墨鑄鐵軋輥；高速線材軋機精軋機架全部采用碳化鎢硬質合金輥環；棒材連軋機架基本上采用貝氏體球墨鑄鐵軋輥或貝-馬結構的針狀貝氏體球墨鑄鐵軋輥。
近年來，諸如高速鋼軋輥、碳化鎢硬質合金組合軋輥等新一代軋輥越來越多地被現代連軋機所采用。
由于碳化鎢硬質合金的引入，將傳統的軋輥使用格局打破，不僅高速線材軋機的精軋機組全部采用碳化鎢硬質合金輥環，甚至棒材軋機的很多精軋機組也先后試用過碳化鎢硬質合金組合軋輥，而且使用效果理想，每次單槽軋鋼量比目前普遍采用的針狀組織球墨鑄鐵軋輥提高5倍～10倍，軋機作業率顯著提高。然而，其高昂的價格、高脆性卻令軋輥管理者們困惑。
高速鋼材料作為工具鋼原料已有百余年歷史，作為軋輥的制造原料也有20多年的時間。近幾年，許多企業將高速鋼軋輥用于棒線材軋機，其優良的綜合性能開創了棒線材軋制新時代，不僅單槽軋鋼量比針狀組織球鐵軋輥提高3倍～5倍、軋輥磨損量小、使用周期成倍延長，而且高速鋼軋輥價格僅為碳化鎢硬質合金組合軋輥的1/5，性價比高。其優良的耐磨性、淬透性，尤其是在高溫時的紅硬性，使其性能優越。
目前國內連軋棒材軋機中已經有近30條生產線先后采用或試用高速鋼軋輥，而歐美、日本等鋼鐵工業發達國家，不僅板帶材軋機的精軋機組前機架廣泛使用高速鋼軋輥，而且棒材軋機和小型型鋼軋機的精軋機架大多數也采用高速鋼軋輥或碳化鎢硬質合金組合軋輥。
由于整套軋機多采用全短應力線、平立交替、孔型無扭轉的連續軋制，而且粗軋機架大多數為懸臂式結構，因此軋輥強度不是主要的性能考核指標，應充分考慮軋輥的耐磨性和韌性。粗軋機架通常采用離心鑄造方式生產的軋輥，其組織為鐵素體+珠光體球墨鑄鐵；中軋機架基本采用離心鑄造方式生產的珠光體球墨鑄鐵軋輥；高速線材軋機精軋機架全部采用碳化鎢硬質合金輥環；棒材連軋機架基本上采用貝氏體球墨鑄鐵軋輥或貝-馬結構的針狀貝氏體球墨鑄鐵軋輥。
近年來，諸如高速鋼軋輥、碳化鎢硬質合金組合軋輥等新一代軋輥越來越多地被現代連軋機所采用。
由于碳化鎢硬質合金的引入，將傳統的軋輥使用格局打破，不僅高速線材軋機的精軋機組全部采用碳化鎢硬質合金輥環，甚至棒材軋機的很多精軋機組也先后試用過碳化鎢硬質合金組合軋輥，而且使用效果理想，每次單槽軋鋼量比目前普遍采用的針狀組織球墨鑄鐵軋輥提高5倍～10倍，軋機作業率顯著提高。然而，其高昂的價格、高脆性卻令軋輥管理者們困惑。
高速鋼材料作為工具鋼原料已有百余年歷史，作為軋輥的制造原料也有20多年的時間。近幾年，許多企業將高速鋼軋輥用于棒線材軋機，其優良的綜合性能開創了棒線材軋制新時代，不僅單槽軋鋼量比針狀組織球鐵軋輥提高3倍～5倍、軋輥磨損量小、使用周期成倍延長，而且高速鋼軋輥價格僅為碳化鎢硬質合金組合軋輥的1/5，性價比高。其優良的耐磨性、淬透性，尤其是在高溫時的紅硬性，使其性能優越。
目前國內連軋棒材軋機中已經有近30條生產線先后采用或試用高速鋼軋輥，而歐美、日本等鋼鐵工業發達國家，不僅板帶材軋機的精軋機組前機架廣泛使用高速鋼軋輥，而且棒材軋機和小型型鋼軋機的精軋機架大多數也采用高速鋼軋輥或碳化鎢硬質合金組合軋輥。
特殊性能滿足不同需要
宮開令介紹，高速鋼不同于其他材料，主要有以下特點：一是釩、鉻、鎢、鉬、鈮等合金元素含量較高，因此軋輥組織中碳化物是以MC型和M2C型為主，碳化物形態好、硬度高，因此耐磨性好；二是高速鋼軋輥具有較好的熱穩定性和紅硬性，在軋制溫度下具有較高的硬度和耐磨性；三是高速鋼軋輥具有良好的淬透性和淬硬性，從輥身表面到工作層內部硬度幾乎不降，從而確保了軋輥從外到內耐磨性的均勻；四是高速鋼軋輥在使用過程中，輥面能夠形成附著力強且致密的氧化膜，該氧化膜長時間存在且不易脫落，使得高速鋼軋輥耐磨性顯著提高；五是高速鋼材料膨脹系數大、導熱性能好，軋輥在軋制過程中隨著軋槽微量磨損，由于高速鋼材料自身的膨脹使得孔型不斷變小，因此，高速鋼軋輥在軋制過程中軋槽變化不大，孔型尺寸的一致性持久（利于控制軋材負公差的軋制生產）。
離心鑄造高速鋼復合軋輥的優點是設備簡單，操作方便，工藝成熟，生產效率高，缺點是由于W2C、WC、VC等密度與金屬液密度相差很大，在離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復合碳化物以彌補其不足。
離心鑄造高速鋼復合軋輥的優點是設備簡單，操作方便，工藝成熟，生產效率高，缺點是由于W2C、WC、VC等密度與金屬液密度相差很大，在離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復合碳化物以彌補其不足。
國內研制生產成績斐然
宮開令介紹，從20世紀90年代中期開始，聯強公司與鋼鐵研究總院進行合作，在我國率先研制成功離心鑄造高速鋼軋輥，并成功應用在熱軋窄帶鋼軋機上，隨后又成功地推廣應用到棒材軋機、高速線材軋機和彈簧扁鋼軋機上。該產品1998年被評為國家級新產品；該研究成果1999年獲得全國鄉鎮企業科技進步獎一等獎、農業部科技進步獎二等獎，其生產技術2001年被授予國家發明專利。隨后，聯強公司成功研制離心鑄造高速鋼輥環，并于2005年被授予國家發明專利；2008年被授予另一項高速鋼軋輥國家發明專利。至此，聯強公司的高速鋼軋輥、輥環已形成了多規格、多品種的系列產品，為國內外近40家軋鋼企業累計提供高速鋼軋輥2600多支、高速鋼輥環3500多個，用于棒材軋機的成品機架、成品前機架、預切分機架、預切分前架、高速線材軋機預精軋機組、熱軋窄帶鋼軋機精軋機組、彈簧扁鋼軋機精軋機架以及小型型鋼軋機。
十幾年來，不僅我國軋輥制造企業、科研院所在高速鋼軋輥研發方面做了大量工作，而且寶鋼等用戶企業也在高速鋼軋輥耐磨機理及使用技術等方面進行了深入細致的研究。2001年，中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司研制了大型離心鑄造高速鋼軋輥，并成功應用到邯鋼連鑄連軋和寶鋼熱連軋生產線；2005年江蘇共昌軋輥有限公司研制成功的大型離心鑄造高速鋼軋輥也成功應用在萊鋼熱連軋生產線上；隨后，武鋼軋輥、鞍鋼軋輥、邢臺德龍軋輥等企業也先后研制成功大型離心鑄造高速鋼軋輥并上機使用。
十幾年來，不僅我國軋輥制造企業、科研院所在高速鋼軋輥研發方面做了大量工作，而且寶鋼等用戶企業也在高速鋼軋輥耐磨機理及使用技術等方面進行了深入細致的研究。2001年，中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司研制了大型離心鑄造高速鋼軋輥，并成功應用到邯鋼連鑄連軋和寶鋼熱連軋生產線；2005年江蘇共昌軋輥有限公司研制成功的大型離心鑄造高速鋼軋輥也成功應用在萊鋼熱連軋生產線上；隨后，武鋼軋輥、鞍鋼軋輥、邢臺德龍軋輥等企業也先后研制成功大型離心鑄造高速鋼軋輥并上機使用。