摘要：高速钢轧辊具有硬度高、红硬性好、耐磨性好等特点，在轧钢行业获得了广泛应用。文章综述了高速钢轧辊的成分、组织、性能、制造方法和应用效果以及高速钢轧辊使用中的注意问题。
关键词：高速钢轧辊；基本性能；高速钢轧辊的应用；注意事项
1引言
随着国内外轧制工艺的成熟，轧钢技术的进步，包括对更高的轧制效果、更高的轧材质量和更低的轧制成本的不懈追求，使轧辊制造技术也在发生飞跃性发展。我国高速钢轧辊的研究和应用起步晚，但已有多个研制成功的报道[1]。
2高速钢轧辊基本特征和性能
高速钢轧辊主要特点：
（1）高速钢轧辊通常采用高碳高速钢，碳含量一般在1.5%以上，碳化物含量通常在10-20%。
（2）高速钢轧辊工作层材料含有较高的钒、铬、钼、钨、铌等合金元素，合金元素总量达到16%以上，因此轧辊组织中的碳化物以MC型和M2C型为主，碳化物形态好、硬度高、分布弥散、耐磨性好。
（3）高速钢轧辊具有较好的热稳定性和红硬性，在常规的轧制温度下具有较高的硬度和良好的耐磨性。
（4）高速钢轧辊具有良好的淬透性和淬硬性，从辊身表面到工作层内部的硬度几乎不降，从而确保轧辊从外到内具有同等良好的耐磨性。
（5）高速钢轧辊辊身表面硬度为80-90HSD，硬度不均匀度≤2HSD。
（6）高速钢轧辊芯部材料采用高强度合金球墨铸铁，轧辊辊颈强度高、不易断辊[2]。
3 国内高速钢轧辊使用情况
目前国内宝钢、太钢、鞍钢、武钢、中天钢铁等已经在成熟的使用高速钢轧辊，使用经验较丰富，多年前已使用进口高速钢轧辊，同时与国内轧辊制造企业（如武钢轧辊）合作，开发国产高速钢轧辊，使用效果较好。
3.1 宝钢热连轧高速钢轧辊使用效果良好
使用高速钢以来，通过努力，在调整了轧机工艺参数，积累了辊面判定技术、解决了辊面缺陷检测及消除后，宝钢热轧单元实现了辊耗的历史性突破，从原来的0.7kg/t下降到了目前的0.4kg/t以下。高速钢轧辊的平均毫米轧制量是高铬辊的2.2-3.5倍，即使考虑到价格因素，高速钢轧辊的性能价格比也要优于高铬辊。
3.2 梅钢热轧高速钢轧辊的应用
为了提高热轧带钢表面质量，提高轧辊的耐磨性和抗表面粗糙性能，梅钢热轧精轧机组机架的工作辊采用了高速钢轧辊。使用结果表明，高速钢轧辊平均轧制重量为5500t，而高铬铸铁轧辊平均过钢量只有2380t，按每小时过钢量 500t 计算，高速钢轧辊连续使用可达10h，高铬铸铁轧辊只能连续使用4h，可见使用高速钢轧辊后换辊次数减少，提高了轧机效率；每毫米轧制重量是高铬铸铁轧辊的1.6倍，降低了轧辊的应用成本，性价比大大提高。
3.3中天钢铁集团高速钢轧辊的应用
为了节约轧辊使用成本，为了提高热轧螺纹钢产量、表面质量，提高轧辊的耐磨性和抗表面粗糙性能，通过现场实际数据举例说明，如：中天钢铁集团钢轧二厂某轧钢线，热轧精轧机组机架的工作辊采用了高速钢轧辊。
表4 精轧K1单槽过钢量
通过阶段的数据统计，精轧机组K1使用的高速钢轧辊数据表明，高速钢轧辊的轧制效益比普通轧辊高，在精轧机组K1使用普通轧辊时，每4个小时就需要更换槽一次，也就是一个班次需要更换3到4次；在使用高速钢轧辊后小规格一般一个班换一次，大规格一般一天换一次。
不论大规格、小规格轧制，在单槽过钢量数据上有明显的提升，同时轧辊使用时间明显延长，可有效利用轧制时间、提高轧辊使用寿命，降低轧辊消耗成本，同时减少生产上人力物力成本，另外，因为高速钢轧辊有良好的耐磨性和硬度，生产使用过程轧辊磨损均匀、磨损量少，在原肋基础上再次铣轧辊时可以减少车铣量，可有效重复利用轧辊，降低成本。
表5 精轧K1轧槽使用时间
4高速钢轧辊使用中应注意问题
高速钢轧辊主要存在的问题[3]：（1）因散热性较差，在轧辊上容易形成温度差，降低轧辊使用寿命，会存在爆槽、开裂现象，必须加强轧辊的冷却能力，使辊面温度保持在65℃以下。（2）使用过程中，也偶尔会存在轧辊制作过程中偏析、缺乏合金成分，导致使用过程中断辊现象；同时也会有因前一架K2轧机料型宽度过大、K1压下量大，变形抗力及前后滑急剧增大，造成金属流动快，在轧件反复作用下，导致轧槽出现细丝状掉肉，或者形成周期性掉块，产生横肋“缺口效应”。
4.1辊面温度的控制
辊面温度控制主要是控制轧辊的热凸度，限制辊面氧化膜厚度，减少裂纹和防止剥落。高速钢轧辊材质导热系数相对较低，需要较好的冷却条件，冷却水量应尽可能充分。科学的做法应该在轧件刚刚脱离轧辊的位置得到最高强度的冷却，然后沿轧辊圆弧水量逐次递减，同时，冷却水的水压，水温，水质均会影响到轧辊的使用。
为达到良好的冷却效果，通过采用扁平喷嘴代替圆锥形喷嘴，且轧辊出钢侧的冷却水要占3/4，中部的冷却水量应成倍高于辊身端部的冷却水量，通过改变原冷却水管路、控制水压（0.5-0.7MPa）、水量及喷嘴角度，从喷嘴喷出的水流必须以某一角度冲击轧辊，不能垂直于轧辊表面，通常与辊面形成20-30°角，并且与轧辊旋转方向相反。得到的最终冷却效果应以辊面温度为准。通常轧辊下机后10-20分钟检测辊面温度应低于60℃。
图1
轧辊表面氧化膜厚度是一个重要指标，如果冷却水过小，则轧辊表面温度过高生成的氧化膜过厚，脆且易剥落；如果轧辊冷却水过大，则辊面氧化膜太薄，轧辊辊面易粗糙，两者均将导致热轧带钢表面氧化铁皮缺陷产生[4]。
由于机械过载、打滑、过热和冲击等原因造成的高应力裂纹，必须去除干净。由轧机停车造成的热裂纹，其危险性低于应力裂纹，而且可以控制在一个较好的临界状态。
4.2负载大小的控制
合理的负载对高速钢轧辊的氧化膜保护至关重要。氧化膜破坏的直接原因是由轧制负载过大而造成的，在生产过程中可适当将关键机架的负载分配到其他机架，或将轧制负载）适当调整到粗轧机架，减少板坯进入精轧机组前的厚度，以维护轧制负载较大的高速钢轧辊辊面氧化膜。
4.3轧辊润滑效果
由于高速钢轧辊的摩擦系数大，因此在同等条件下，要增加 10%-20%的轧制负载。欲保证合理的轧制负载，润滑是最有效的方法。采用轧制润滑可降低轧辊的摩擦系数，使摩擦力趋于恒定，同时可降低辊面温度，减少轧辊的热裂纹和表面剪应力，使轧辊表面状况得到改善。原轧辊上线时采用3#脂润滑，现改进润滑系统，采用集中润滑，保证轧辊润滑效果。
4.4切分轧制中高速钢轧辊的维护[5]
（1）在轧辊与红钢接触前，需提前打开冷却水，对轧槽进行冷却。除了环行的冷却集束管安装在轧机出口，对准轧槽连续喷射冷却轧辊辊面外，需另加分水包分别架设在轧机进出口导卫上，进一步对轧槽强制冷却，防止高速钢轧辊产生热裂纹的有效方法。
（2）高速钢轧辊抗事故能力差，而切分轧制带肋钢筋堆钢故障发生频率较高，堆钢后，红钢大量卡在轧槽上，会使辊面温度迅速升高，此时，不能立即关掉冷却水，而需用冷却水把堆卡的轧件冷却到颜色变黑时，再关闭冷却水处理事故。
参考文献：
[1]D.The Use and Performance of High Speed Steel Rolls at Inland's 80 Inch Hot Strip Mill[ J].I&SM，1996（2）：27-29.
[2]Production Method of Centrifugal Casting High Speed Steel Roll[P]，CN1179268A，1997.7.24.
[3]宫开令，张 欣.离心复合高速钢轧辊的生产方法[P].中国发明专利，CN1179268A，1997.7.24.）
[4]宫开令.高速钢轧辊的特性及使用要求[J].轧钢，2001，18（3）：43- 44.
[5]姜良玉译.热带钢轧机高速钢轧辊应用.世界钢铁.1996（2）：42一45
[6]刘和平.高速钢热带成品轧辊新技术.世界金属导报.1997.11.04
论文作者:黄权
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/1
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