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全国轧辊技术研讨会论文

轧辊辊面强化技术的进展

邹家祥1张建宇2高立新2崔玲丽2

（1:北京科技大学机械工程学院，北京，100083；2:北京工业大学北京市

先进制造技术重点实验室，北京，100022）

摘要：轧辊是冶金企业中的大宗消耗件，研究辊面强化技术以提高其使用寿命和工作效率

十分重要。新材料的应用对于改善轧辊的机械性能、提高辊面的耐磨性起到了一定作用；

在常用的轧辊强化技术中，堆焊得到了广泛的应用。冷轧锻钢辊双频淬火等热处理工艺也

有新的进展。激光加工技术的日渐成熟为其在表面强化方面的应用提供了强大的支持，激

光相变、熔凝、合金化等都已经形成了一定的成熟工艺。

关键词：轧辊，表面强化，耐磨性

1前言

大型轧钢机的轧辊重量大，价格昂贵，而且必须保证足够的库存以实现生产正常运转。

工作辊的更换频率很高，同时辊型精度也非常重要，其直接决定了最终产品的质量。大多

数情况下，轧辊更换的原因是辊面的破坏。

冷轧辊主要失效形式包括划伤、粘辊和剥落等。冷轧辊辊身表面应有高而均匀的硬度，

其优劣应表现在辊身工作层耐磨性，即耐粗糙性。如果轧辊表面过早粗糙，出现桔皮状表

面，说明轧辊表面产生了疲劳层，此时辊身表面的轴向残余应力和径向残余应力增加，从

而减弱了轧辊表层抗轧制过载和耐裂能力。

对热轧辊来说，辊面出现裂纹是非常危险的，这种表面缺陷容易造成应力集中，加速

扩展将使轧辊提前下机。以热轧型钢轧辊为例，热疲劳裂纹主要起因于周期性交变热应力，

孔型与轧件接触时，表层温度急剧升高，表现为压应力，次表层为拉应力；脱离轧件时，

表层转化为拉应力，次表层为压应力。加上冷却水的反复作用，出现热疲劳裂纹。严重情

况下，裂纹扩展可能造成辊面剥落，甚至断辊。

因此，采用辊面强化方式对轧辊进行表面强化具有非常现实的意义。

2轧辊强化方式

2.1轧辊高强度材料的改进

近年来，轧钢装备结构和轧制工艺技术的优化，促进了轧辊品种和轧制技术的全面发

展。例如以高碳的高速钢代替高铬铸铁制造型材轧辊一种发展趋势[1]。在高碳的高速钢中

增加钒的含量使合金中同时形成MC型碳化物和更硬、更细的MC碳化物，再加上Mo、

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W和V的强化作用，可使轧辊的寿命比高铬铸铁高几倍，引起了人们的极大关注。但因

此高速钢含大量的合金元素，加之碳高，结晶相多，组织复杂，热处理过程明显不同于碳

钢。关于高碳、高钒高速钢的热处理尚未见报导，根据高碳、高钒高速钢的化学成分制定

合理的热处理工艺还非常困难。

在热轧带钢连轧机成功推广应用高铬复合工作辊(高铬复合铸铁轧辊，高铬钢复合轧辊)

的基础上，90年代初开发出高碳、高速钢复合铸造轧辊。热轧带钢连轧机精轧前段2～4机

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架采用高碳高速钢复合铸造轧辊，其耐磨损性能较高铬复合铸造轧辊可提高约4倍。这是

由于在轧辊材质中加入了碳化物形成元素W、Ti、V、Mo等，使辊身工作层基体组织中

低硬度碳化物MC，部分或全部由较高或高硬度的CrC3、W2C、W6C、VC、TiC、MoC

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取代，改善了其综合性能。

90年代初，英国LSM公司研制开发出一种CCR(ComplexCarbideReinforcement)

技术，将“固态碳化物颗粒”直