高速鋼軋輥用于棒線材軋制前景看好
近日，唐山聯(lián)強(qiáng)冶金軋輥有限公司（以下簡(jiǎn)稱聯(lián)強(qiáng)公司）和軋鋼雜志社在海口市聯(lián)合主辦了第二屆全國棒線材軋機(jī)用高速鋼軋輥使用技術(shù)研討會(huì)。唐山聯(lián)強(qiáng)冶金軋輥有限公司總工程師宮開令在會(huì)上作了題為《高速鋼軋輥開創(chuàng)棒材軋制新時(shí)代》的發(fā)言，介紹了國內(nèi)高速鋼軋輥研發(fā)、生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀以及聯(lián)強(qiáng)公司在這方面所取得的成績(jī)。
我國棒線材軋機(jī)裝備發(fā)展迅速
近年來，我國現(xiàn)代軋機(jī)技術(shù)裝備取得了較大發(fā)展，研發(fā)了如下技術(shù)工藝：連續(xù)、高速、無扭轉(zhuǎn)和控制冷卻，特別是棒材軋制技術(shù)發(fā)展日新月異，由20世紀(jì)80年代末期的一火成材軋制技術(shù)發(fā)展為大坯料、低能耗全熱裝熱送連續(xù)軋制技術(shù)；全短應(yīng)力線平立交替無扭轉(zhuǎn)連續(xù)軋制技術(shù)；螺紋鋼、圓鋼、方鋼和角鋼實(shí)現(xiàn)多線切分軋制；將前后鋼坯頭尾焊接起來，實(shí)現(xiàn)連續(xù)供坯、不間斷軋制的無頭軋制技術(shù)；采用低成本材料生產(chǎn)高強(qiáng)螺紋鋼的控軋控冷軋制技術(shù)；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(shù)；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(jié)晶溫度以上進(jìn)行軋制，軋后急冷到室溫再進(jìn)行時(shí)效處理的高溫控制軋制技術(shù)；為了提高軋材力學(xué)性能、減少軋材表面二次氧化、提高成材率和軋件質(zhì)量而采用的軋后穿水冷卻技術(shù)；為降低生產(chǎn)成本、增加企業(yè)效益而采取的負(fù)偏差軋制技術(shù)；為降低生產(chǎn)成本和輥耗而采用的無孔型軋制技術(shù)以及圓鋼或螺紋鋼大盤卷曲軋制技術(shù)等。
軋輥材質(zhì)不斷優(yōu)化
宮開令指出，在棒線材軋機(jī)軋輥的選用上，傳統(tǒng)老式軋機(jī)粗軋機(jī)架通常采用鑄鋼軋輥或半鋼軋輥，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度大、不易斷輥，缺點(diǎn)是耐磨性差；中軋機(jī)架和精軋機(jī)架通常采用常規(guī)法整體澆注不同硬度區(qū)間的球墨鑄鐵軋輥或無限冷硬鑄鐵軋輥；線材精軋機(jī)架一般采用常規(guī)法整體澆注的冷硬鑄鐵軋輥，從目前的技術(shù)水平來看，其缺點(diǎn)是耐磨性差、強(qiáng)度低、易發(fā)生斷輥，所以在20世紀(jì)80年代中期以前，我國噸鋼軋輥消耗量非常大，平均輥耗達(dá)3.0公斤/噸以上。
由于整套軋機(jī)多采用全短應(yīng)力線、平立交替、孔型無扭轉(zhuǎn)的連續(xù)軋制，而且粗軋機(jī)架大多數(shù)為懸臂式結(jié)構(gòu)，因此軋輥強(qiáng)度不是主要的性能考核指標(biāo)，應(yīng)充分考慮軋輥的耐磨性和韌性。粗軋機(jī)架通常采用離心鑄造方式生產(chǎn)的軋輥，其組織為鐵素體+珠光體球墨鑄鐵；中軋機(jī)架基本采用離心鑄造方式生產(chǎn)的珠光體球墨鑄鐵軋輥；高速線材軋機(jī)精軋機(jī)架全部采用碳化鎢硬質(zhì)合金輥環(huán)；棒材連軋機(jī)架基本上采用貝氏體球墨鑄鐵軋輥或貝-馬結(jié)構(gòu)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(zhì)合金組合軋輥等新一代軋輥越來越多地被現(xiàn)代連軋機(jī)所采用。
由于碳化鎢硬質(zhì)合金的引入，將傳統(tǒng)的軋輥使用格局打破，不僅高速線材軋機(jī)的精軋機(jī)組全部采用碳化鎢硬質(zhì)合金輥環(huán)，甚至棒材軋機(jī)的很多精軋機(jī)組也先后試用過碳化鎢硬質(zhì)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(jī)作業(yè)率顯著提高。然而，其高昂的價(jià)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(shí)間。近幾年，許多企業(yè)將高速鋼軋輥用于棒線材軋機(jī)，其優(yōu)良的綜合性能開創(chuàng)了棒線材軋制新時(shí)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(jià)格僅為碳化鎢硬質(zhì)合金組合軋輥的1/5，性價(jià)比高。其優(yōu)良的耐磨性、淬透性，尤其是在高溫時(shí)的紅硬性，使其性能優(yōu)越。
目前國內(nèi)連軋棒材軋機(jī)中已經(jīng)有近30條生產(chǎn)線先后采用或試用高速鋼軋輥，而歐美、日本等鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)國家，不僅板帶材軋機(jī)的精軋機(jī)組前機(jī)架廣泛使用高速鋼軋輥，而且棒材軋機(jī)和小型型鋼軋機(jī)的精軋機(jī)架大多數(shù)也采用高速鋼軋輥或碳化鎢硬質(zhì)合金組合軋輥。
由于整套軋機(jī)多采用全短應(yīng)力線、平立交替、孔型無扭轉(zhuǎn)的連續(xù)軋制，而且粗軋機(jī)架大多數(shù)為懸臂式結(jié)構(gòu)，因此軋輥強(qiáng)度不是主要的性能考核指標(biāo)，應(yīng)充分考慮軋輥的耐磨性和韌性。粗軋機(jī)架通常采用離心鑄造方式生產(chǎn)的軋輥，其組織為鐵素體+珠光體球墨鑄鐵；中軋機(jī)架基本采用離心鑄造方式生產(chǎn)的珠光體球墨鑄鐵軋輥；高速線材軋機(jī)精軋機(jī)架全部采用碳化鎢硬質(zhì)合金輥環(huán)；棒材連軋機(jī)架基本上采用貝氏體球墨鑄鐵軋輥或貝-馬結(jié)構(gòu)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(zhì)合金組合軋輥等新一代軋輥越來越多地被現(xiàn)代連軋機(jī)所采用。
由于碳化鎢硬質(zhì)合金的引入，將傳統(tǒng)的軋輥使用格局打破，不僅高速線材軋機(jī)的精軋機(jī)組全部采用碳化鎢硬質(zhì)合金輥環(huán)，甚至棒材軋機(jī)的很多精軋機(jī)組也先后試用過碳化鎢硬質(zhì)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(jī)作業(yè)率顯著提高。然而，其高昂的價(jià)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(shí)間。近幾年，許多企業(yè)將高速鋼軋輥用于棒線材軋機(jī)，其優(yōu)良的綜合性能開創(chuàng)了棒線材軋制新時(shí)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(jià)格僅為碳化鎢硬質(zhì)合金組合軋輥的1/5，性價(jià)比高。其優(yōu)良的耐磨性、淬透性，尤其是在高溫時(shí)的紅硬性，使其性能優(yōu)越。
目前國內(nèi)連軋棒材軋機(jī)中已經(jīng)有近30條生產(chǎn)線先后采用或試用高速鋼軋輥，而歐美、日本等鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)國家，不僅板帶材軋機(jī)的精軋機(jī)組前機(jī)架廣泛使用高速鋼軋輥，而且棒材軋機(jī)和小型型鋼軋機(jī)的精軋機(jī)架大多數(shù)也采用高速鋼軋輥或碳化鎢硬質(zhì)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(diǎn)：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(tài)好、硬度高，因此耐磨性好；二是高速鋼軋輥具有較好的熱穩(wěn)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(nèi)部硬度幾乎不降，從而確保了軋輥從外到內(nèi)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(qiáng)且致密的氧化膜，該氧化膜長時(shí)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(shù)大、導(dǎo)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(fù)公差的軋制生產(chǎn)）。
離心鑄造高速鋼復(fù)合軋輥的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，工藝成熟，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)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(fù)合碳化物以彌補(bǔ)其不足。
離心鑄造高速鋼復(fù)合軋輥的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，工藝成熟，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)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(fù)合碳化物以彌補(bǔ)其不足。
國內(nèi)研制生產(chǎn)成績(jī)斐然
宮開令介紹，從20世紀(jì)90年代中期開始，聯(lián)強(qiáng)公司與鋼鐵研究總院進(jìn)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(yīng)用在熱軋窄帶鋼軋機(jī)上，隨后又成功地推廣應(yīng)用到棒材軋機(jī)、高速線材軋機(jī)和彈簧扁鋼軋機(jī)上。該產(chǎn)品1998年被評(píng)為國家級(jí)新產(chǎn)品；該研究成果1999年獲得全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，其生產(chǎn)技術(shù)2001年被授予國家發(fā)明專利。隨后，聯(lián)強(qiáng)公司成功研制離心鑄造高速鋼輥環(huán)，并于2005年被授予國家發(fā)明專利；2008年被授予另一項(xiàng)高速鋼軋輥國家發(fā)明專利。至此，聯(lián)強(qiáng)公司的高速鋼軋輥、輥環(huán)已形成了多規(guī)格、多品種的系列產(chǎn)品，為國內(nèi)外近40家軋鋼企業(yè)累計(jì)提供高速鋼軋輥2600多支、高速鋼輥環(huán)3500多個(gè)，用于棒材軋機(jī)的成品機(jī)架、成品前機(jī)架、預(yù)切分機(jī)架、預(yù)切分前架、高速線材軋機(jī)預(yù)精軋機(jī)組、熱軋窄帶鋼軋機(jī)精軋機(jī)組、彈簧扁鋼軋機(jī)精軋機(jī)架以及小型型鋼軋機(jī)。
十幾年來，不僅我國軋輥制造企業(yè)、科研院所在高速鋼軋輥研發(fā)方面做了大量工作，而且寶鋼等用戶企業(yè)也在高速鋼軋輥耐磨機(jī)理及使用技術(shù)等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。2001年，中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)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(yīng)用到邯鋼連鑄連軋和寶鋼熱連軋生產(chǎn)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(yīng)用在萊鋼熱連軋生產(chǎn)線上；隨后，武鋼軋輥、鞍鋼軋輥、邢臺(tái)德龍軋輥等企業(yè)也先后研制成功大型離心鑄造高速鋼軋輥并上機(jī)使用。
十幾年來，不僅我國軋輥制造企業(yè)、科研院所在高速鋼軋輥研發(fā)方面做了大量工作，而且寶鋼等用戶企業(yè)也在高速鋼軋輥耐磨機(jī)理及使用技術(shù)等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。2001年，中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)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(yīng)用到邯鋼連鑄連軋和寶鋼熱連軋生產(chǎn)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(yīng)用在萊鋼熱連軋生產(chǎn)線上；隨后，武鋼軋輥、鞍鋼軋輥、邢臺(tái)德龍軋輥等企業(yè)也先后研制成功大型離心鑄造高速鋼軋輥并上機(jī)使用。