废旧锻钢支承辊的再利用技术

唐广银，岳 尧

(常州金安轧辊制造有限公司，江苏 常州213126)

废旧锻钢支承辊的再利用技术

唐广银，岳 尧

(常州金安轧辊制造有限公司，江苏 常州213126)

由于支承辊辊身局部剥落或使用到设计临界尺寸使其报废，造成很大浪费。本文采用热处理再机械加工、大直径改小直径及镶套修复等技术对废旧锻钢支承辊进行二次利用，为企业节约成本，也符合可持续发展、节能降耗的国家政策。

锻钢;支承辊;再利用技术

0 前言

锻钢支承辊作为一种特殊工具，是轧机中的重要部件，用来支承工作辊或中间辊，保证工作辊轧制时的刚度。支承辊尺寸大、制造难度大，生产周期长、重量大，因为辊身局部剥落或使用到设计尺寸使其报废，报废时其重量一般仍可达到10～35 t，甚至更高。报废的支承辊通常作为废品处理，造成很大浪费。

循环再利用废旧锻钢支承辊，不但可以大大缩短支承辊的制造周期，而且可以节约成本，更符合可持续发展、节能降耗的国家政策。因此，对废旧锻钢支承辊的再利用技术进行探索，具有积极而现实的意义。

1 锻钢支承辊的二次淬火

在上世纪80年代中期以前，我国大多采用9Cr2Mo材质制造锻钢支承辊。这类材质的主要缺点是抗事故性能差，淬透性较差，淬硬层深度一般在25 mm以内，而且过渡层硬度梯度大，在使用至过渡层时极易出现小块剥落等问题。因此需对此类淬硬层深度达不到设计要求的锻钢支承辊进行二次淬火。

二次淬火过程中，主要应注意两个问题:一是要保证辊颈轴承档的尺寸及形位公差;二是在二次淬火前辊身部位带有凹坑和微裂纹等缺陷。保证辊颈轴承档的尺寸及形位公差的措施主要有:合理选择二次淬火前的预备热处理工艺参数和装炉方法;在轴承档等重要部位涂覆防氧化涂料;在磨加工过程中借助非关键档以保证轴承档尺寸和形位公差。二次淬火前采用超声波探伤、磁粉探伤、着色探伤等无损检测方法对辊身进行检测，确保凹坑和微裂纹等缺陷被完全清除干净。二次淬火一般采用工频连续感应加热+喷水冷却的方法。

随着70Cr3Mo、50Cr5MoV等高淬透性材质锻钢支承辊的广泛应用，9Cr2Mo材质支承辊已逐渐被淘汰，二次淬火应用也越来越少。

2 锻钢支承辊的大改小

连退、镀锌、平整机支承辊的轧制力一般要比轧机小很多，工况条件也较好，因此，可以将轧机支承辊改成连退、镀锌、平整机支承辊再利用;也可以将大轧机支承辊改成小轧机支承辊利用。

(1)对旧辊进行初步检测。如化学成份、超声波、几何尺寸等，初步确认是否具备改制条件。

(2)退火→粗车→半精车→相关检测，如辊面金相等。改制后的支承辊直径一般会比原新辊直径要小150 mm左右甚至更多，辊坯的致密性、组织的均匀性和材度纯净度等指标均较新辊时有很大恶化。图1、图2为φ1 525支承辊加工至φ1 345时的辊身处金相组织图。

(3)预备热处理。根据半精车后辊身表面金相组织情况合理选择预备热处理方法。经过预备热处理后组织的均匀性较处理前有所改善。图3、图4为预备热处理后辊面表面金相。

(4)半精加工→最终热处理。半精加工后采用工频连续感应加热+喷水冷却+回火作为最终热处理工艺。淬火前用空气炉整体预热+机床预热相结合的方式对支承辊进行预热，预热温度的选择既要有利于改善轧辊淬火后的应力分布，又要有助于提高轧辊在感应加热时的透热层深度。过高的预热温度会对轧辊在冷却过程中的冷却速度带来不利影响。预热温度的选择是否合理关系到是否能获得较好的淬硬层深度和理想的淬火后残余应力分布。工频连续感应加热淬火后硬度可达90HSD以上。回火温度的选择根据支承辊硬度要求确定，因支承辊尺寸较大，回火保温时间要充分，保证组织均匀，较充分的去除残余应力。

采用工频连续感应加热+喷水冷却+回火作为锻钢支承辊改制的最终热处理工艺，支承辊辊身表面残余应力水平在－100 MPa以内;硬度均匀性±1.5HSD;70Cr3Mo材质淬硬层深度可达50 mm，且过渡区硬度下降平缓。图5为最终热处理后辊身表面金相组织。

图5 最终热处理后辊身表面金相组织Fig.5 Microstructure after quenching and tempering

(5)精加工→检验→上机使用。常州金安轧辊制造有限公司已为国内多家钢铁企业改制了40多支锻钢支承辊，主要用于连退、镀锌、平整机及光整机，根据钢厂磨辊间反馈的信息，改制支承辊的使用性能与新辊相当。支承辊的改制周期一般在2～3个月左右，费用约占新辊的30～40%。

锻钢支承辊的大改小也存在一定的风险，主要来自旧辊辊坯。自原新辊表面深入辊身80 mm～150 mm后，其辊坯的致密性、组织的均匀性及材质的纯净度等指标均较新辊时有较大恶化。特别是辊坯的致密性、材质的纯净度在改制过程中无法得到有效改善，会在改制过程中出现由此引发的微裂纹等缺陷。图6～图8为在改制过程中碰到的裂纹缺陷。裂纹呈沿晶特征，在其附近往往伴随有较为严重的夹杂物分布。统计数据表明，国产锻钢支承辊改制成功率明显比进口辊改制成功率要高。

3 锻钢支承辊的镶套修复

镶套法修复支承辊，是指采用过盈配合，将废旧支承辊加工成辊芯，再在辊芯上镶上一定厚度的辊套，辊套与辊芯为机械方式结合，其关键是过盈量的设计。过盈量选择不当会在热装时造成辊套涨裂或在使用过程中打滑。这种方法的优点是辊套采用全新的锻钢支承辊材质制成，其使用性能与新的整体锻钢轧辊一致。支承辊镶套修复的主要流程。

(1)利用报废旧支承辊作辊芯，经过粗加工→探伤→半精加工→精加工→待装配。

(2)辊套采用新订毛坯，粗炼钢水(电炉)→钢包精炼(真空除气)→真空铸锭→锻造→锻后热处理→粗加工→超声波探伤→预备热处理→半精加工→超声波探伤→工频感应淬火→回火→精加工内孔→待装配。

(3)将辊芯、辊套进行热装，再进行最终的精加工以保证图纸尺寸。

目前已采用镶套修复技术为国内某冷轧厂修复了一对φ1 340锻钢支承辊，正在轧机上使用，从目前情况来看，使用性能与新辊相当。支承辊的镶套修复费用一般占新辊制作费用的30%～50%左右。

4 结束语

(1)通过对废旧锻钢支承辊二次淬火、大改小、镶套修复等再利用技术的探索，为轧辊制造企业创造出较好的经济效益，为轧辊使用企业实现对闲置或报废支承辊的充分利用、修旧利废，节能降耗提供思路。

(2)如何解决锻钢支承辊大改小过程中，因辊坯的致密性、组织的均匀性及材质的纯净度恶化而引发的微裂纹等缺陷仍需轧辊制造企业进一步进行探索。

［1］陈永红.废旧支承辊镶锻钢套修复［J］．一重技术，2002(1):67－68．

［2］安红艳.超声表面波技术在宝钢支承辊检测中的应用［J］．无损检测，2003(2):105－107．

［3］康大韬，叶国斌主编.大型锻件材料及热处理［M］．龙门书局，1998．

Reuse technologies of worn forged backup rolls

TANG Guang-ying，YUE Yao
(Changzhou Jin An Roll Manufacture Co．，Ltd．，Changzhou 213126，China)

Since the abandonment of forged backup rollers due to the local spalling of its surface or the surface worn to the critical size caused a greatwaste，a reuse scheme is proposed in this paper．Three kinds of technologies about the recycling ofworn forged backup rolls are introduced．They are heat treatment and then machining，big diameter rollsmachined to small ones，and repairing with sleeve．The reuse technologies reduced the cost and saved a lot ofmoney．

forged steel;backup roller;reuse technology

TG166.3

A

1001－196X(2012)05－0092－03

2012－04－12;

2012－05－26

唐广银(1973－)，男，高级工程师，主要从事锻钢轧辊新材料研发及热处理技术工作。