周勤忠：不断研发轧辊新产品服务钢企高效生产

　　4月18日，江苏共昌轧辊股份有限公司（下称共昌轧辊）总工程师周勤忠在第二届中国轧钢与轧辊新技术推进大会做题为《共昌热轧高速钢轧辊新技术的发展和应用》的报告，并介绍了该公司的优质产品。

　　高速钢材质轧辊，因其合金含量高、晶粒细小、硬度高、耐磨性高、抗热裂性能好等优点，逐渐成了热轧板带工作辊发展的方向。慢慢的变多的钢铁企业在不同的机架上使用高速钢材质的轧辊，为钢铁企业的轧材表面上的质量、降低综合辊耗、产能提升等做出贡献。

　　“高速钢材质轧辊始终没统一的成分和性能标准。各个轧辊生产企业通过你自己的经验和理解，以及不同的轧制工况和要求，开发出了不同的高速钢材质工作辊，性能差别很大。”周勤忠说。

　　为了适应不一样轧线、轧材及机架的要求，共昌轧辊在充分调研和交流后，结合客户真正的需求，不断研发，逐步形成高速钢材质轧辊体系，以实现用户要求。

　　周勤忠介绍了共昌轧辊高速钢材质轧辊的分类及应用情况。第一代具有高耐磨、抗热裂的性能特点，主要使用在在早期精轧前段机架，由于打滑、抗事故性差等缺点目前已淘汰；第二代具有高耐磨、高强度、抗热裂的性能特点，目前主要使用在在热轧板带精轧前段，并被大范围应用；第三代具有高耐磨、高硬度、表面光洁度高、辊型曲线稳定的性能特点，主要使用在在热轧板带精轧前段及后段前架，目前正在全面推广中；第四代具有强度高、韧性好、耐磨性好，抗冲击和抗热裂性能好的特点，主要使用在在热轧板带粗轧机架上，目前正在全面推广；第五代是第四代的改良版，进一步增加了抗热裂性能和高温红硬性，主要使用在在热轧板带粗轧和ESP（无头轧制工艺）、CSP（薄板坯连铸连轧）前段机架上。此外，近几年来，针对后段精轧成品机架，新开发的石墨高速钢具有高耐磨性以及表面光洁度高的性能特点，主要使用在在热轧板带精轧后段替代传统无限冷硬轧辊，目前正在慢慢地试用推行，并取得优异的轧制效果，实现了较高的性价比。

　　周勤忠表示，与精轧机架相比，粗轧机架具有以下轧制缺点：一是轧制速度慢，辊面受热时间长，钢板表面氧化皮生成速度快；二是通常为往复轧制，轧辊辊面受往复的摩擦及切应力冲击；三是钢板通常从200毫米以上压下至30毫米左右，整体压下量大（连铸连轧除外）；四是辊面氧化皮更多，表面摩擦力更大；五是咬入角较大，更容易发生打滑现象；六是板坯较软，更容易发生局部粘钢现象。

　　“综合上述特点，粗轧机架工作辊，必须有较高的抗扭强度、抗弯强度，以及良好的抗热裂性能、较低的摩擦系数，以便更好地咬入。同时，鉴于单次上机周期慢慢的变长的要求，轧辊必须有良好的耐磨性能和抗疲劳性能等。”周勤忠认为，“对于3/4连轧机来说，R1机架一般设置为两辊轧机，因此轧辊需要具有更高的强度与刚度。R2机架有支承辊，一般更加偏重于轧辊的抗热裂和耐磨性能等。”

　　共昌轧辊粗轧高速钢工作辊具有独特的设计与生产的基本工艺。在设计理念上有五大特点：一是硬度较高，主要具备优良的耐磨性能、高温红硬性、辊型保持能力等；二是强度、韧性较高，成分设计必须形成断续网状的一次合金碳化物、弥散分布的二次颗粒状碳化物，耐磨粒子依靠一次合金碳化物及弥散分布的二次合金碳化物，一次碳化物主要设计以高耐磨的铬、弥散分布的钒的碳化物为主；三是高温红硬性以钼的碳化物提供保障，另外配有一定量的镍，增强材料强韧性；四是含碳量设计按照铬/碳比进行，合适的碳含量是材料残奥含量少、淬透性高的保证；五是淬火性上要求比较高的钼、钒、铬含量，保证较好的淬透性，减小表面与心部的硬度落差。因此，共昌轧辊的成分设计以高铬、高钼、高钒为主，配以合适的碳含量。

　　第四代高速钢轧辊在生产的基本工艺设计上采用立式离心复合铸造；内层材质为高强度高韧性球墨铸铁（QT400或QT450），双线四丝球化技术；外层安全厚度设计不低于15毫米（半径方向），上下辊身外层厚度差小于30毫米；在热处理工艺设计上采用高温淬火（正火）+三次回火（去应力）工艺。

　　该轧辊在热处理设计上具有5个特点：一是高温保温阶段温度高、保温时间长，使所有外层充分奥氏体化，促进偏析组织充分熔解；二是淬火冷却速度快，均匀旋转淬火，整体冷却均匀，得到细小的马氏体组织；三是三次回火得到细小弥散分布的二次颗粒状碳化物，促进残奥充分转变，得到回火马氏体+少量回火贝氏体组织，精准控制辊身硬度；四是计算机自动测温、控温，温度控制精准；五是淬火后及回火区间进行皮下（避开脱碳层）硬度检测和金相检测，灵活微调热处理参数。

　　共昌轧辊生产出的粗轧高速钢工作辊的物理性能优越，其中辊身材质抗拉强度指标800兆帕、硬度指标在78HSC（肖氏硬度）~86HSC范围内，外层安全厚度设计20毫米，硬度落差5HSC，硬度均匀性3HSC，辊颈材质抗拉强度指标450兆帕，硬度指标在35HSC~45HSC。该轧辊微观组织为回火马氏体+合金碳化物（M7C3型、M3C型、M2C型、MC型、M23C6、M6C型），碳化物以弥散颗粒状为主；材质残奥量控制5%，残余应力控制好。

　　周勤忠介绍，共昌精轧前段高速钢轧辊为共昌开发的第二代高速钢轧辊，材质工艺优化良好稳定，工艺成熟，化学成分设计以高铬、高钒、高钨为主要特征，总体合金含量近20%，材质特点为高温红硬性好、耐磨性强，适合轧材温度比较高的精轧前段机架。

　　共昌精轧前段高速钢工作辊已经在国内和国外稳定供货多年，得到了客户的一致认可和好评。

　　第二代高速钢轧辊物理性能优势突出，辊身的抗拉强度为800兆帕~1050兆帕，硬度为78HSC~85HSC，冲击韧性在0.3焦耳/平方厘米左右，其基体组织为回火马氏体，碳化物主要为钨、钒、钼和铬形成共晶碳化物及弥散分布的颗粒状碳化物。良好的高淬透性马氏体组织意味着轧辊从使用到正常报废，辊面硬度基本上没有落差，在轧辊整个服役期间内保持性能一致。“均匀充分的共晶碳化物保证了材质的红硬性，弥散分布的颗粒状碳化物保证了基体硬度均匀性及高耐磨性能。”周勤忠说。

　　精轧后段高速钢轧辊是共昌轧辊近年来主推的一种新型高速钢材质，大多数都用在热轧板带工作辊的精轧后段前机架，用来替代部分传统高镍铬无限冷硬材质。该材质的主要特征是硬度较高、抗热裂能力较好，且磨损均匀、辊型保持能力高，板形稳定能力、抗辊印及辊斑能力强等特点，因此轧辊具有高耐磨、高表面光洁度、低的硬度落差、好的硬度均匀性、抗冲击性能等。

　　精轧后段机架工况特点（包括连铸连轧和无头轧制）：一是过钢速度快，咬入时冲击大；二是钢板温度低，边部磨损更明显；三是轧辊辊面温度低，不易形成表面氧化膜；四是板材厚度薄，更容易发生甩尾、叠轧、跑偏等轧制事故。

　　精轧后段高速钢轧辊在性能设计上，要求具有高硬度（硬度达到78HSC~83HSC），在机耐磨性能大幅改善，辊型保持能力良好；材质均匀，晶粒细小，辊身硬度均匀性2HS，内外部硬度落差3HS；合金碳化物弥散分布，偏析倾向小，保证材质的抗亮斑、辊印能力强；选用超高含量贵重合金，较好的抗事故性能和较高表面光洁度；在成分设计上主要是采用高铬、高钒、高钼，外加变质剂。

　　该轧辊在热处理工艺设计上，采用高温保温淬火，充分奥氏体化后风淬处理，保证完全得到马氏体基体；三次回火工艺设计，得到回火马氏体基体及细颗粒状的弥散分布的颗粒状碳化物，保证了基体硬度；第一次、第二次回火后，及时测量辊身硬度，灵活调整回火温度，保证材质的硬度稳定性和均匀性。

　　精轧后段高速钢轧辊硬度均匀性2HSC，辊身硬度落差3HSC；硬度测量时不易跳点；辊面剩磁小，涡流检测整体值低，假信号少；超声检测结合层回波低，内外层结合良好，无杂波。从组织上看，具有碳化物含量较高（20%~25%）、碳化物分布较为弥散、均匀、颗粒状碳化物含量高的特点。

　　精轧后段高速钢工作辊自开发以来，先后在日照钢铁ESP、首钢京唐、首钢迁安、浦项控股集团、广青科技、包钢、中国宝武等热轧精轧后段前架投入到正常的使用中，取得了良好的使用效果。高速钢轧辊的毫米轧制量是高镍铬材质的2.5倍以上。

　　与普通高镍铬轧辊使用轧制板材的光洁度对比，精轧后段高速钢轧辊表面辊型维持度高，辊面组织均匀，板材更光洁，手感更好。

　　在会上，周勤忠特别介绍了GSI（GongchangSuperICDP，石墨高速钢）耐磨合金精轧轧辊。GSI是共昌轧辊近年开发的新一代超级ICDP辊，特征是含有大量的MC型碳化物、渗碳体、游离石墨及高度合金化的基体。其类似高速钢的碳化物，使得GSI具有优越的耐磨性。均匀分布的游离石墨，使得GSI保持改进型ICDP的高韧性及抗裂纹能力，甚至更优。该轧辊抗拉强度更高、韧性更强，满足新的钢种轧制需要（高强汽车外板、酸洗薄板等）。

　　GSI优越的耐磨性，在各机架的每毫米使用次数相当，避免了在磨损较大机架（F5）常常会出现的周转数量不足的现象，给用户更好的备辊体验。GSI的材料韧性、耐磨性均较好，通过对辊面及亚表面的分析，确认可以对GSI减少磨削道次、减少磨削量，取得更优的使用数据。

　　由于较好的石墨形态、分布及强韧性，GSI较改进型无限冷硬具有相当的抗事故性，甚至更强。

　　某用户在F6机架出现两次相同的粘钢事故（冷却水缺失导致该机架工作辊局部异常膨胀，带钢跑偏轧破），GSI磨削5毫米后恢复使用，另外一对直径相当的改进型无限冷硬辊裂纹延伸至结合层报废。