1、冶金軋輥的分類及選材宮 開 令 一、軋輥的分類 二、軋輥材質的選擇 三、國內外對棒材連軋機軋輥選材上差距 四、離心復合軋輥的誕生及發展1一、軋輥的分類 軋輥的種類很多，其分類方法也不統一，但一般習慣上按以下三種方法分類：A按軋輥用途分類：1初軋軋輥 板坯初軋輥、方坯初軋輥（這兩種軋輥隨連鑄比的增加而被取代）2板帶軋輥 中厚板軋輥、薄板軋輥、熱軋帶鋼軋輥、窄帶鋼軋輥、冷軋帶鋼軋輥3型鋼軋輥 大型型鋼軋輥、中小型型鋼軋輥、棒材軋輥、線材軋輥、鋼管軋輥2 B按軋輥材質分類1鑄鐵軋輥 冷硬鑄鐵軋輥、無限冷硬鑄鐵軋輥、半冷硬鑄鐵軋輥、球墨鑄鐵軋輥、高鉻鑄鐵軋輥2鑄鋼軋輥 合金鑄鋼軋輥、合金半鋼軋輥、石墨

2、鋼軋輥、高鉻鋼軋輥、高速鋼軋輥3鍛鋼軋輥 合金鍛鋼軋輥、高鉻鍛鋼軋輥、鍛造高速鋼軋輥等4特種軋輥 碳化鎢軋輥、陶瓷鋼軋輥3C按軋輥重量分類：1大型軋輥，重量大于10噸；2中型軋輥，重量3-10噸；3小型軋輥，重量小于3噸； 4二、軋輥材質的選擇 軋輥是軋鋼生產過程中重要的消耗工具，它直接影響到軋材的尺寸精度和表面質量，由于每種軋機的軋制條件、軋材的品種和規格不同，因此，正確地設計軋輥特性和合理地選用軋輥材質是十分重要的。1、初軋機軋輥 初軋機主要分為板坯軋機和方坯軋機，初軋機是以鋼錠為坯料，而鋼錠的鑄態組織是粗大的樹枝晶組織，極易產生偏析。為了消除鑄造組織，都是控制較高的開軋溫度和大的變形量，

3、以便使粗大晶粒斷開，同時，初軋機壓下量大，軋制扭矩大。因此，軋輥的抗熱裂紋性能和強度是初軋輥的關鍵。 5 上個世紀50年代以前，國外初軋輥大多選用鍛鋼軋輥。后來，部分改用鑄鋼軋輥，這類軋輥雖然強度大，但存在的主要問題一方面是不耐磨；另一方面是抗熱裂紋性差，常常由于產生環裂而斷輥。在初軋機軋輥中，球墨鑄鐵軋輥的應用被認為是很有成效的一大創舉。1958年，我國在世界上首先將球鐵軋輥用于初軋機上，取得了滿意的軋制效果，為球墨鑄鐵應用領域的擴大做出了卓有成效的貢獻。以往使用的鑄鋼初軋輥硬度為27-35HSD，而改用合金球鐵軋輥，硬度可達到43-48HSD，具有較好的耐磨性和抗熱裂紋性能，但缺點是容易打

4、滑。在強度方面，只要軋輥球化效果較好，而且經過很好的熱處理，軋輥強度是足以保證的。62、中厚板軋輥 中厚板軋機從結構型式上有二輥可逆式軋機、三輥勞特式軋機和四輥可逆式軋機；按機架數量有單機架、雙機架和多機架的半連軋或全連軋。 三輥勞特式軋機，除中輥是工作輥外，上下輥既是支承輥又是工作輥，要求軋輥不僅要具有良好的耐磨性和耐熱性，而且還應具有良好的抗剝落性和抗折斷性。因此軋輥應該采用低鎳鉻鉬或中鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵軋輥，輥身表面硬度為60-70HSD。 四輥可逆式軋機是現代應用最廣泛的中厚板軋機，它綜合了二輥和三輥勞特式軋機的優點，既降低了軋制壓力，又大大增強了軋機剛性。這種軋機對軋輥的選擇幾經變化

5、，支承輥通常是采用鑄鋼輥，硬度為45-52HSD，粗軋機架工作輥開始采用合金無限冷硬鑄鐵軋輥，硬度為65-70HSD，而將高鉻鑄鐵軋輥用于該機架是一大創舉。精軋機架工作輥在50年代前后國外是采用全沖洗工藝生產的高合金無限冷硬鑄鐵軋輥，硬度為75-82HSD，這一材質一直延續到今天，只不過是石墨的形態和碳化物的狀態有所改進，平整輥采用離心復合高合金無限冷硬鑄鐵軋輥，硬度為70-80HSD。 73、疊軋薄板軋輥 目前，疊軋薄板軋機在國際上已基本淘汰，但我國現階段尚有幾十臺，該種軋機具有以下特點：1）不可逆周期式軋制，軋件的空跑時間較長。2）因軋件的厚度小而表面積大，故在軋制過程中散熱快，再加上空跑

6、時間長，使軋件溫度很快下降到不適于繼續軋制的程度，往往需中間回爐再加熱。3）由于軋機彈性變形的限制，在產品厚度小于2毫米時，就必須進行多片疊軋，軋制厚度一般在0.28-4.0毫米之間。4）為了減少軋件在軋制過程中的冷卻，一般軋輥不進行水冷，軋輥的工作溫度為500-600。5）軋輥在安裝和正常軋鋼之前均需對軋輥進行預熱和燙輥，軋輥預熱溫度為380-4206）軋機軋制壓力大，一般達到900噸以上，最大壓力可高達到1600噸。 8 根據以上特點可見疊軋薄板軋機軋輥的工作條件是相當惡劣的。要求軋輥導熱性能和抗剝落性能好，軋輥抗沖擊和抗折斷性能高。因此，這種軋輥通常選用合金含量低的CrMo無限冷硬球墨復

7、合鑄鐵軋輥，硬度為57-63HSD，軋輥最易出現的問題是斷輥和剝落。94、熱軋帶鋼軋輥 熱軋帶鋼軋機分為半連軋、3/4連軋、全連軋和薄板連軋，僅有一架可逆式粗軋機和一組精軋機架所組成的叫做半連軋；具有數臺粗軋機，其中有一臺可逆式的稱為3/4連軋；具有數臺粗軋機和一組精軋機架的連軋機稱為全連軋；坯料不是經初軋機開坯，而是由薄板連鑄坯直接進入全連續軋機軋制稱為薄板連軋。 二輥式粗軋輥必須具有高的抗扭曲、抗彎曲強度和良好的抗熱裂紋性能，因此大多使用整體澆注的，硬度為43-50HSD的合金鑄鋼軋輥或使用硬度為55-60HSD高強度合金球鐵軋輥。近年來，國外一些國家采用外層為石墨鋼的復合鑄鋼軋輥。獲得了

8、很好的使用效果。10 在3/4連軋和全連續軋機中，粗軋機架因為有支承輥，所以不用擔心工作輥斷輥問題，關鍵是軋輥的磨損、熱裂問題。上個世紀60年代和70年代熱軋帶鋼連軋機粗軋機架主要選用硬度為50-55HSD的鎳鉻鉬無限冷硬復合鑄鐵軋輥或半鋼軋輥。80年代，歐洲開始使用高鉻復合鑄鐵軋輥，并取得迅速推廣，軋輥的硬度也提到70-75HSD。90年代，半高速鋼軋輥在熱軋帶鋼連軋機粗軋機架上取得成功的應用，半高速鋼軋輥具有以下優點：高的耐磨損性；良好的抗熱裂紋性；較好的抗剝落性和咬入性。 精軋機架由5-7架組成，通常稱第1架為F1，第2架為F2等，精軋機架為四輥軋機，支承輥用于防止工作輥因軋制力而撓曲。

9、支承輥一般選用硬度為40-50HSD的鑄鋼軋輥，也有的國家采用硬度為60-70HSD的鍛鋼軋輥。總之，支承輥材料的選擇必須具有良好的疲勞強度和抗折斷性，這是由于支承輥與工作輥接觸的部位承受極大的壓力，每個軋制周期都出現加工硬化，如果不能及時去除，將會導致剝落。 11 精軋前段（F1-F3）工作輥八十年代也經歷了一場變革，當采用厚板坯軋制時，出現了一種被稱為粘輥的現象，黑色的氧化物會粘在工作輥表面，直到達到某一個臨界厚度便開始脫落，這種脫落的氧化物由于軋輥輾壓的結果將使帶鋼產生質量問題。為了解決這個問題，硬度為70-80HSD的高鉻復合鑄鐵軋輥被用于精軋前段，取得了較好的使用效果。當然不是所有的

10、軋機都能使用這種軋輥，如果冷卻水不足或水質不好，將產生嚴重的剝落。當高鉻復合鑄鐵軋輥尚未得到普遍采用時，高速鋼軋輥在精軋前段卻取得了很好的使用效果，使用壽命是高鉻鑄鐵軋輥的3倍以上，現已基本完全取代了高鉻鑄鐵軋輥。相同的軋機對軋輥的選用也不是千篇一律的，應根據具體的使用情況和軋機的作業條件來確定最適應的軋輥 12 精軋后段（F4-F7）工作輥是在最后幾個架次上使用，因此軋輥的硬度、耐磨性、抗熱裂紋性和抗剝落性是主要的性能要求?；谶@種特性要求，國內外幾乎所有的熱軋帶鋼連軋機精軋后段工作輥都選用高鎳鉻鉬無限冷硬復合鑄鐵軋輥。其硬度范圍為75-85HSD。這種軋輥最重要的特點是耐磨性極佳，從而確保

11、帶鋼具有很高的尺寸精度和表面光潔度。然而隨著材料的發展，軋輥研制者將高速鋼材料用于軋輥的制造上取得了顯著的效果，它不僅適用于精軋前段工作輥，而且還適用于精軋后段工作輥，每次的換輥周期比原來提高3-5倍，軋輥的硬度可達到80-90HSD。目前不僅是F1-F3架普遍采用高速鋼軋輥，而且F4、F5架也全部采用高速鋼軋輥。F6、F7架還是采用改進性高鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵軋輥，硬度為78-83 HSD。 平整輥采用硬度為70-80HSD的離心復合金無限冷硬鑄鐵軋輥。 135、熱軋窄帶鋼軋輥 通常人們把帶寬小于500毫米的帶鋼稱為窄帶鋼，窄帶鋼軋機的機架形式和布局與熱帶連軋機很相似，因此，在軋輥選用上也基本

12、接近。粗軋機架通常選用硬度為40-50HSD的合金鑄鋼軋輥或硬度為45-55HSD的合金球墨鑄鐵軋輥。 精軋機組前段采用硬度為60-70HSD的貝氏體球墨鑄鐵軋輥或中高合金無限冷硬鑄鐵軋輥；精軋后段采用硬度為75-85HSD的高合金無限冷硬鑄鐵軋輥或硬度為80-90HSD的高速鋼軋輥。支承輥采用半鋼軋輥較好。 146、冷軋帶鋼軋輥 冷軋帶鋼連軋機是由三到六架組成，它們是具有較大型支承輥的四輥軋機，工作輥的直徑較小。冷軋時，采用乳化油，既潤滑帶鋼也起到冷卻作用。冷軋工作輥采用80-95HSD的鍛鋼輥，也有的軋機采用硬度為75-80HSD的高合金無限冷硬鑄鐵輥，優點是輥形易于控制，但缺點是由于石墨

13、的原因，常使帶鋼表面產生污染。近年來，半高速鋼軋輥和高鉻鍛鋼軋輥用于冷軋工作輥又是一項很大的突破。 157、大型型鋼軋輥 大型型鋼軋機一般分為粗軋、中軋和精軋，所以根據機架不同，所選用的軋輥材質也應有所區別。 粗軋機架軋輥通常加工有較深的孔槽，而且軋制溫度高、軋制壓力大，要求軋輥應具有較高的強度和耐熱性，因此，國外大多數廠家采用鑄造帶槽的鎳鉻鉬合金鑄鋼軋輥或石墨鋼軋輥。近年來一些廠家為了提高軋材表面質量，已開始使用硬度為45-50HSD的合金半鋼軋輥。只要改善了軋輥的冷卻條件，在使用過程中輥溫控制在60以下時，合金半鋼軋輥達到了最佳的使用效果。 用于中間機架的軋輥必須同時具備良好的抗熱裂性和耐

14、磨性，因此該機架軋輥一般選用硬度為50-60HSD的合金球墨鑄鐵軋輥或鑄造帶槽合金球墨鑄鐵軋輥。 大型型鋼精軋機架的軋制操作是保證實現按負公差軋制、減少允許偏差、提高大型型材尺寸精度的重要操作環節。因此，用于大型型鋼軋機精軋機架的軋輥，應同時具有一定的強度和優良的耐磨性。因此，該軋輥基本上選用耐磨性好的珠光體球墨鑄鐵軋輥或高碳半鋼軋輥。 168、中、小型型鋼軋輥 中、小型型鋼軋輥一般分為粗軋、中軋和精軋，其材質選擇應根據軋機的類型、產品的規格和軋機的架次等具體條件來確定。 粗軋機架一般孔槽較深，要求軋輥要具有較高的強度和耐熱裂紋性。因此，大多數采用合金半鋼軋輥或高強度合金球墨鑄鐵軋輥。 中間機

15、架軋輥在軋制過程中負荷較重，要求軋輥既要具有良好的抗熱裂紋性，又要具有一定的耐磨性，因此，一般選用合金球墨鑄鐵軋輥或無限冷硬鑄鐵軋輥。 精軋機架軋輥承受的軋制壓力較小，一般不易產生斷輥現象。但是，該機架是產品的成品架或成品前架，為了保證軋材的尺寸精度，確保軋機按負公差軋制，軋輥的耐磨性是首要問題。所以，精軋機架軋輥通常選用耐磨性較好的珠光體球墨鑄鐵軋輥、貝氏體球墨鑄鐵軋輥或鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵軋輥，軋輥的硬度為65-75HSD。179、棒材軋輥 棒材軋機是屬于小型型鋼軋機之列。據統計，截止到2003年底，我國相繼引進和自制棒材連軋機118套，這些軋機產量高、軋制壓力大，因而對軋輥的選用提出了更高

16、的要求，特別是近年來引進的無頭軋制技術，由于軋輥烘熱時間久，軋材定尺長，因此對軋輥的要求不僅是耐磨性好、強度高，而且要具有更好的抗熱裂紋性和強韌性。18 粗軋機架軋輥首先由于軋機軋制壓力大、軋輥孔型深，大壓下量而引起的高切斷力必須使軋輥具有較高強度、不斷輥；另一方面，由于該機架軋制速度慢、軋輥烘熱時間長，因此必須保證具有良好的抗熱裂紋性能和抗剝落性能；同時，軋輥還必須具有良好的耐磨性、抗沖擊性及咬入性。很明顯，其中一些性能是相互矛盾的。鋼軋輥比球墨鑄鐵軋輥具有較好的咬入性，而且強度高，但其耐磨性和抗熱裂紋性能卻不如球墨鑄鐵軋輥。有的廠家粗軋機架采用半鋼軋輥，盡管從強度和耐磨性方面可以滿足軋機要

17、求，但軋輥的熱裂紋卻非常嚴重。所以，目前大多數廠家粗軋機組第一架選用硬度為45-50HSD的鐵素體球墨鑄鐵軋輥，其它機架選用硬度為50-55HSD的珠光體球墨鑄鐵軋輥。其實粗軋機組最理想的材質應該是無碳化物貝氏體軋輥（NCC軋輥），硬度為48-55HSD，該種軋輥由于組織中無網狀碳化物存在，不僅耐磨性高，而且抗熱裂紋擴展能力強，缺點就是價位高。19 中軋機架軋輥一方面具有較深的孔型和較大的軋制壓力，所以軋輥的強度仍然是至關重要的；另一方面由于軋輥孔型尺寸較大，槽底的冷卻不能充分進行，因此，軋輥的抗熱裂紋性和沖擊韌性仍然不可忽視。同時，該機架軋輥的耐磨性與粗軋機架相比提出了更高的要求，特別是槽底

18、的硬度應與槽頂的硬度保持相近，因此，中軋機架采用硬度為60-68HSD的珠光體球墨鑄鐵軋輥比較理想，也很經濟，而且軋輥使用后輥面磨損情況及熱裂紋情況都較好，盡管針狀貝氏體球鐵耐磨性較好，但抗熱裂紋性能卻比珠光體球鐵稍差。中軋機架軋輥今后發展的趨勢是采用硬度為68-75HSD的半高速鋼軋輥，其耐磨性是針狀貝氏體球鐵軋輥的2倍。 20 精軋機架軋輥既要保證軋機的正常作業率、減少換輥次數、提高鋼材產量，又要保證鋼材的表面質量，也就是多出鋼、出好鋼，因此軋輥的耐磨性是關鍵的問題。同時，由于螺紋鋼的軋制，軋輥的韌性和抗剝落性仍然至關重要，所以該機架目前普遍選用硬度為68-75HSD的針狀貝氏體球墨鑄鐵軋

19、輥。因為這種軋輥基體組織是針狀的貝氏體，軋輥的耐磨性和強韌性均較好。近年來，隨著材料的發展，高速鋼軋輥和碳化鎢輥環以優良的耐磨性和顯著的使用效果，越來越受到廣大軋鋼界的歡迎，特別是用于棒材連軋機的成品架、成品前架、切分機架和予切分機架效果更佳。高速鋼軋輥的耐磨性比貝氏體球鐵軋輥可提高3-5倍，碳化鎢輥環的耐磨性比貝氏體球鐵軋輥可提高5-10倍，但高速鋼軋輥的價格僅為碳化鎢輥環的十分之一，價格性能比高，前景廣闊。同時也說明軋鋼廠在選輥的觀念上也發生轉變，不再是熱衷低價位的軋輥，而是看重軋輥的價格性能比，對軋機作業率的提高，對軋材質量的提高等因素。 2110、高速線材軋輥 高速線材軋機，也分為粗軋

20、、中軋和精軋，在精軋之前還有2-4架預精軋。粗軋機組通常由4-8個機架組成，由于開軋溫度高、截面大、軋機孔型較深，因此，用于粗軋機架的軋輥應兼有良好的抗折斷、抗熱裂紋、耐磨損和良好的咬入性能。通常粗軋機架采用硬度為50-60HSD的珠光體球墨鑄鐵軋輥或硬度為45-55HSD的合金半鋼軋輥。 中軋機組軋輥，一般要求具有良好的耐磨性和抗表面粗糙性能。所以高速線材軋機中軋機組一般選用硬度60-70HSD的珠光體球墨鑄鐵軋輥或貝氏體球墨鑄鐵軋輥，也有的廠家采用無限冷硬軋輥，應根據軋機的具體情況而定。 22 高速線材軋機的預精軋機組可以減少精軋的軋制事故，提高成品線材的尺寸精度。因此，預精軋機組選用軋輥

21、材料的原則應當是，用于該機組的軋輥能夠起到承前啟后的作用，應以保證軋輥的耐磨性為主要依據。提高軋輥輥身工作層的硬度，尤其是增加輥身工作層基體組織中的硬質耐磨相是減少磨損的有效途徑。因此，在輥身工作層基體組織中，增加上述硬質合金碳化物的數量，并控制其析出形態，是提高預精軋軋輥（或輥環）耐磨性的重要保證。多數預精軋機架軋輥是組合式結構，由輥環和芯軸套裝而成。目前國外對輥環的材料選擇很雜，如高硬度針狀球鐵、高鉻鑄鐵、高釩合金鑄鐵、高鎢鉻合金鑄鐵、碳化鎢復合輥環等。我國高速線材軋機預精軋輥環大多數選用外層硬度為75-80HSD的高鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵，內層為合金球墨鑄鐵的離心復合輥環，取得了很好的使用效

22、果。也有的廠家采用碳化鎢硬質合金輥環，盡管耐磨性很好，但強度低，往往出現斷裂現象。但是高速鋼輥環以3倍于高鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵軋輥的耐磨性，以比碳化鎢硬質合金輥環更高的強度，更適應于高速線材軋機的預精軋。23 高速線材軋機精軋機組是保證線材實現高精度軋制的重要因素。因而高速線材軋機精軋機組必須采用硬度為82-90HSD的碳化鎢輥環。否則軋制的速度和輥環的耐磨性均將無法保證。到目前為止，高速線材軋機精軋機組的碳化鎢硬質合金輥環還沒有任何材料能夠取代。24三、國內外對棒材連軋機軋輥選材上差距 前幾年在軋輥選用上，國內各軋鋼廠與國外存在較大差距，如瑞典山特維克生產的CIC碳化鎢硬質合金輥環在90年代初

23、就已推向中國，前后經歷十幾年的時間，最初只有上鋼一廠在少量試用，到目前也不超過5家。盡管近幾年許多軋鋼廠也在積極選用進口的碳化鎢輥環，但都是出于對該產品的興趣而試用，很少有哪家再重復選購，最大的障礙是限于碳化鎢輥環的價位和使用條件上，因為象這種軋輥，其使用效果的好壞，不僅取決于軋輥本身的質量，而且更重要取決于軋輥的使用條件和對軋輥的維護與保養。僅從該點而言，也是軋輥使用者在短期內無法接受的。從本質上來說，這是用輥觀念的問題。兩年前英國的英鋼聯、德國的巴頓公司棒材連軋機精軋機組就全部采用高速鋼軋輥。 25 今年聯強公司負責外銷的領導考察日本很多軋鋼廠時，發現日本軋鋼廠在選輥上與兩年前發生了根本的

24、轉變，粗軋機架普遍采用珠光體球墨鑄鐵軋輥，中軋機架選用半高速鋼軋輥，精軋機架全部為高速鋼軋輥。聯強公司現在供給美國的棒材軋輥還是珠光體球鐵軋輥和貝氏體球鐵軋輥，甚至還有一定量的常法軋輥，但是他們自己認為3-5年之后，也會象日本一樣，軋輥的選材將徹底改變。就我國而言，要想徹底做到選輥觀念上的轉變將需要更長的時間。 26四、離心復合軋輥的誕生及發展 在人類創造了軋機的同時，便有了軋輥，先期的軋輥是采用砂型整體澆注，后來便發明了金屬型鑄造。當人們開始從鑄型底部以切線澆口澆注軋輥時，軋輥的制造技術便發生了一個飛躍。隨著軋鋼工業的發展，軋鋼工作者對軋輥的性能要求越來越高，要求輥身硬度高、耐磨性好，抗沖擊和抗熱裂紋性能好而且不打滑，而對軋輥芯部的要求是強度高、不斷輥而且變形量要小。這些性能往往是相互矛盾的。為了解決這個問題軋輥研制者想到了采用半沖洗法或全沖洗法生產復合軋輥。 半沖洗法是將合金鐵水從鑄型底部澆入，當鐵水達到上輥頸與輥身交界處時停止澆注，靜置一段時間，當輥身形成一層外殼時將包內剩余的鐵水加入一定量的硅鐵粉攪拌后再繼續澆注，從而達到提高軋輥芯部強度的目的。27 全沖洗法是將合金鐵水從鑄型底部澆入，當鐵水達到上輥頸與輥身交界處時，停止澆注，靜置一段時間，當輥身形成一層外殼時換另一包高強度的芯部鐵水沿底澆口繼續澆注，并將原芯部鐵