冷轧工作辊的材质发展趋势

冷轧薄板(包括镀锌、镀锡、涂层及搪瓷等薄钢板)由于具有强度高、厚度薄、厚度尺寸准确、表面光洁、加工容易、深冲性能好等特点，被广泛应用于化工、轻工、汽车、机械、建筑、水电、石油、煤炭和铁道等部门，是国民经济中不可或缺的一个重要的钢铁品种。轧辊是冷轧薄板生产所必需且非常重要的设备组件，冷轧板材需求量的增加，也使得轧辊生产企业明显增多，但国内高端冷轧锻钢轧辊产能仍十分稀缺，只有少数几家轧辊企业由于采用进口设备能提供一部分高端轧辊，不足部分仍只能通过进口来弥补。随着轧机数控化、现代化、自动化、连续化程度的逐渐提高，对轧辊质量也提出越来越高的要求。宝钢的生产过程中由于选用了高质量的轧辊材质，使得钢吨耗已经下降到0.2公斤以下，而国内大部分钢铁企业的钢吨耗才刚刚下降到1公斤，这与先进国家平均辊耗生产水平差距大，可节约钢铁生产成本空间也大。

冷轧工作辊的材质发展趋势

① 高铬冷轧辊

通过增加Cr元素的含量，可以提高冷轧工作辊材质的淬透性。三菱钢铁公司研发出了一种新型的高铬锻钢冷轧辊材质，试验结果证明：Cr元素含量为10%的冷轧辊耐磨性能比Cr元素含量为3%的冷轧辊要高两倍。进一步使Cr元素含量高达18%时，冷轧辊的耐磨性能也将随之提高。通过调整碳与铬的平衡，不但可以在较低的淬火温度下获得较高的硬度，还能降低轧辊材料断裂的敏感性，减少了断辊事故的发生。冷轧辊拥有较强的抗断辊能力，良好的粗糙度保持性，可以适应于轧制力大、产品要求精度高等苛刻工作条件下轧制。

② 高合金化改进型冷轧辊

为了提高新型冷轧工作辊的力学性能和使用性能，在5%Cr冷轧工作辊材质的基础上进行了改进，改变Mo、V等元素的百分含量或加入适量的强碳化物形成元素如Ti、Nb等，可以形成Cr5系轧辊新材质，新型Cr5系材质冷轧辊的耐磨性与热冲击强度可以被显著提高。

氮元素能强化轧辊的机械性能，它能与钢中铬、钒、钛、铌等合金元素有着极强的亲和力，可以生成以不同的形态存在于钢中稳定氮化物。氮化物更易形成细小弥散的第二相，抑制奥氏体晶粒的长大，具有显著的细化晶粒作用，使得轧辊材质的强度、硬度等机械性能显著提高。因此，我们通过控制冷轧辊材质中氮含量，可以提高冷轧工作辊的综合性能，这也为轧辊材料的开发提供了一个重要的方向。

③ 锻造半高速钢冷轧辊

冷轧工作辊在实际使用过程中，可能会遇到卡钢、粘钢、断带等生产事故，使得Cr3、Cr5系列材质冷轧工作辊辊身的局部组织和硬度会发生变化，导致辊面局部会产生微裂纹或块状剥落，从而使冷轧辊的抗事故能力降低。锻造半高速钢冷轧辊材质是在5%Cr冷轧工作辊材质的基础上发展出来的，由于强碳化物形成元素Cr、Mo、V的大量加入，使得淬火后所得碳化物类型主要以M7C3型(HV2500)和MC型(HV3000)碳化物为主，高硬度碳化物的存在确保了锻造半高速钢轧辊具有较好的耐磨性，且还具有高的抗事故能力。

④高速钢冷轧辊

1988年高速钢轧辊首先在日本投入实际生产应用，随后美国在上世纪90年代初也开始采用高速钢轧辊。同日本和美国相比，欧洲高速钢轧辊实际应用的起步要晚但发展迅速。目前，我国的大型高速钢轧辊制造尚处于起步阶段，关键性技术尚未突破，高速钢轧辊仅在以宝钢为首的几家大型钢铁企业中应用。开展高速钢轧辊的制造和使用技术研究，可以为新型高速钢轧辊的推广应用奠定基础，因而具有十分重要的实用价值。

目前，高速钢冷轧辊已经在美国Inland钢公司、加拿大Dofasco公司、瑞典Akers公司、新日铁公司等数十家钢铁企业中应用，并且使用效果较好。采用电渣重熔+传统锻造工艺生产高速钢冷轧辊的典型企业有Akers公司，采用CPC法生产高速钢冷轧辊的典型企业有新日铁公司。高速钢轧辊材质中含有大量的碳化物形成元素，碳化物类型以MC、M2C型为主，这将大大提高冷轧辊的强度、表面粗糙度、耐磨性。因此使用高速钢轧辊后，可以明显降低辊耗，减少换辊次数，有助于降低轧制成本和提高板材质量。由于高速钢冷轧辊碳及合金含量较高，其生产工艺就较复杂，目前还无可靠的冶炼、锻造、热处理方法，因而其加工工艺性较差，成材率也较低，这也是将来需要解决的关键技术。