中国厚板轧机支承辊产品的优势与不足

中国厚板轧机支承辊产品的优势与不足

孙睿璇郭峰

天津重型装备工程研究有限公司天津300457

进入到21世纪中国掀起全球第三次中厚板、宽厚板轧机的建设高潮，其规模超过了美国和日本，到目前为止我国共有3000mm以上的厚板轧机40余套，其中世界最大等级5000～5500mm宽厚板轧机5套。5000mm轧机支承辊重量都在200吨以上，全球范围内只两个厂家能够批量生产，一是日本JSW，采用整体锻钢；二是德国GP，采用复合铸钢。中国为立足本土，走向世界，经过几年的努力，开发出大型厚板轧机支承辊，其研制成功，表明国产支承辊的制造技术又一次实现重大突破，技术水平达到国外同类产品，填补了国内空白，与世界接轨。

一、中国厚板轧机支承辊发展现状

随着国内中、宽厚板轧机的引进与新建，厚板支承辊的需求量不断增加，原有支承辊材料70Cr3Mo淬硬性及淬透性都能满足要求，但用于制造厚板支承辊，钢锭增大，碳及合金元素偏高，偏析增大，导致锻件芯部不可避免地出现网状碳化物，降低使用性能，易出现早期失效。

根据中厚板支承辊使用条件、技术要求及规格大的特点，在材料方面，选择减小C、Cr等易偏析元素的使用，运用偏析倾向小的Ni、Mn等固溶元素提高淬透性，1996年开发出中厚板支承辊Cr2.5型（材料代号：YB-50）新材料，并试制了邯钢2800mm轧机Φ1800×2800×6381mm支承辊，上机作用后耐磨性、抗剥落性优于国外同类的铸钢支承辊。YB-50支承辊在2800～4700mm的中厚板、宽厚板、炉卷等轧机得到大力推广应用。

为适应逐渐增多的宽厚板的需求，国内先后上了五条线十台5000mm以上宽厚板轧机，支承辊都在200吨以上，所需钢锭都在500吨左右，而国内重机行业没有一家可以批量生产如此大的支承辊，需全部依赖进口。其中，中国一重公司于2007年开展“特大型宽厚板锻钢支承辊研制”工作，通过研究论证并借鉴国内外生产经验，开发出YB-50-W宽厚支承辊新材料，完成了韩国现代226吨重的5000mm轧机、湘钢201吨重的5000mm轧机、鞍钢252吨重的5500mm轧机支承辊的制造任务，全部上机使用，目前均处于良好运行状态。

二、中国厚板轧机支承辊优势与不足

1、中国厚板轧机支承辊优势

1.1中国厚板轧机支承辊制造设备能力优势

中国一重在十一五规划中提出了“建设世界最大铸锻钢生产基地”的目标，如今世界最大的铸锻钢生产基地已成规模，每年可生产钢水50万吨，铸件6万吨，锻件24万吨。一次最大生产能力为钢水700吨，钢锭600吨，铸件500吨，锻件400吨。通过设备技改，相当一大批高精设备直接投入到厚板轧机轧辊的生产制造当中。

（1）炼钢设备：技改后100吨、80吨、40吨等大型电炉与160吨、130吨、40吨等精炼炉以及从600吨到60吨等多个真空室的配套使用。一次最大钢水提供量可达700吨，从而满足大型厚板轧机支承辊的钢锭需求。

（2）锻造设备：一重拥有15000T、10000T两台巨型水压机，配套630TM、400TM锻造操作机，最大550T锻造天车，满足大型厚板轧机支承辊对于锻件压实与成型性的要求。

（3）热处理设备：一重拥有Φ3200×6500mm世界最大差温热处理炉，专门用于生产大型中厚、宽厚板轧机支承辊，同时拥有三台大型喷雾淬火机床，热处理回火阶段全部在电炉中进行，最大电炉规格达3.5m×14m，从而确保加热温度场均匀性。

（4）机械加工设备：一重拥有若干台卧式车床、磨床，其中磨床全部为德国赫克力斯进口磨床，包括260T数控磨床一台、150T数控磨床两台，确保支承辊的高精度加工要求。

1.2中国厚板轧机支承辊制造技术优势

（1）炼钢

针对大型厚板轧机支承辊，在炼钢环节采取了一系列措施：通过钢锭模尺寸优化，改善内部碳化物分布，并在客观上促使锻造变形量增加；采取VCD+LVCD冶炼方式，有效改善了钢锭成分偏析，并提高了钢水纯净度；进行浇注工艺优化，进一步改善成分偏析，并提高了钢锭内部质量。

（2）锻造

严格控制锻造加热温度范围及时间，确保炉温准确及钢锭加热时效；采用FM法对大型厚板轧机支承辊进行锻造压实；FM法特有的三向压应力特性可有效保证对大型钢锭心部铸态组织（缩孔、疏松）压实、焊合；对压实过程中翻转角度及压下量分别进行具体控制，取得压实效果最大化，使锻件质量提升，满足探伤要求。

（3）热处理

改变热处理方式：巨型开合式大差温炉投产后，所有规格的支承辊，包括鞍钢5500mm宽厚板轧机支承辊都可以实现在差温炉中旋转加热，保证了加热的均匀性，再加上旋转喷雾，风循环的电炉回火，使支承辊的辊身硬度均匀性全部控制在△HS≤±2，工作层硬度分布均匀，组织细化，因差温效果好，辊身表面与心部温差大，淬火后残余应力减小，提高了轧辊使用的可靠性。

测温优化工艺：为能够给出科学准确的差温热处理工艺，对大差温炉进行了旋转差温加热、旋转喷雾冷却、回火全过程多次测温，获得全过程温度分布数据，然后依据温度场的变化与检测结果，调整加热温度、加热时间、喷冷强度、回火温度等工艺参数，使支承辊获得较佳差温热处理效果，硬度分布均匀、淬硬层深、金相组织理想、残余应力值低等，来提高轧辊的综合使用性能。

2、中国厚板轧机支承辊不足与改进

随着技术水平、生产能力的不断提高，国产厚板轧机支承辊产能大幅度增加，多年来，在产品生产过程中和各钢企使用过程中，个别中厚、宽厚板轧机支承辊暴露出一些问题：

（1）原始冶金质量问题

对于厚板支承辊的大截面工件而言，钢水纯净度与成分偏析情况会直接影响到厚板支承辊的最终探伤质量和使用性能。近年来，个别厚板支承辊在制造中出现过探伤不合，直至最终报废的情况；另外，在使用现场也出现了点状缺陷、外露夹杂等质量问题，不仅会影响到钢板质量，还会在轧制应力作用下诱发表面微裂纹，如果得不到及时清除，便会扩展进而导致支承辊早期失效。针对该问题，我们在炼钢等方面采取了相应措施，例如：加强精炼炉脱氧，真空后进行软吹，改进中间包结构等。

（2）支承辊辊身表面裂纹与剥落问题

国产个别厚板支承辊产品在用户使用现场，出现过表面裂纹与剥落等问题。部分情况与支承辊原始冶金质量有关，对于个别厚板支承辊在使用中的抗剥落性欠佳的情况，我们会在今后的研发工作中重点关注与解决，不断提高和改善厚板支承辊的使用性能。