钢铁行业蓄热式燃烧技术规范编制说明.docx

《热轧钢板带轧辊》国家标准
编制说明

江苏共昌轧辊有限公司
2010

《热轧钢板带轧辊》国家标准编制说明
1 任务来源
根据国标委综合[2009]59号“关于下达2009年第一批国家标准制修订计划的通知”中规定（计划项目编号为20090675-T-605），由江苏共昌轧辊有限公司、中国钢研科技集团公司负责起草制定《热轧钢板带轧辊》国家业标准。该项目由北京中冶设备研究设计总院有限公司归口管理。
2 工作过程
2.1开展的阶段工作
立项批准后，由江苏共昌轧辊有限公司牵头组织专家走访有关生产、使用等单位，了解国内热轧板带轧辊的应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，并成立了标准起草小组，这些工作都为制定标准打下基础。
2009年元月至2009年10月底开展国内外调研和收集工作；
2009年8月18日召开标准工作组第一次工作会，制定工作班子和工作计划，并讨论标准初稿和确定工作分工；
2009年9月至2009年10月与国内多名轧辊专家讨论标准相关的内容，并对标准中相关参数统一了初步意见。
2009年9月到2009年12月期间，到国内多家大型钢铁企业进行调研，汇总了多方面建议，并在12月底完成了标准的征求意见稿。
2.2调研情况
首先，我们对目前国内已建和在建的钢板带轧机情况信息进行了收集，大型宽带热轧机（1250mm～2300mm）目前共64台套，大型中厚板轧机（2300mm～5500mm）目前共60台套，我们对部分现场的轧辊进行了检测和使用情况了解，掌握了国内许多轧线轧辊的使用情况，国内轧线目前具体情况见表1：
表1 国内大型中厚板轧机建设情况
序号
项目

轧机规格（mm）
总套数
（套）
国外引进
自主设计制造
套数
占总套数比例（%）
套数
占总套数比例（%）
1
2300~＜3000
21
0.5※
2.38
20.5
97.62
2
3000~＜4000
27.5
10
36.4
17.5
63.6
3
4000~＜5000
6.5
5
76.9
1.5
23.1
4
5000~＜5500
5
5
100
0
0
5
总计
60
20.5
34.17
39.5
65.85
※ 宝钢特殊钢2800炉卷轧机引进精轧机，按0.5套计。
国内大型宽带热轧机建设情况
序号
项目

轧机规格（mm）
总套数（套）
国外引进
自主设计制造
数
占总套数比例
（%）
套数
占总套数比例
（%）
1
1250~＜1700
27
4
14.8
23
85.2
2
1700~＜2000
25
15

60
10
40
3
2000~＜2300
12
9
75
3
25
4
总计
64
28
43.75
36
56.25

3 参编单位
本标准由北京中冶设备研究设计总院有限公司负责组织协调，吸收国内有影响的生产、科研院所、使用单位等参加标准的起草工作，根据工作需求确定了参加本标准起草单位为：江苏共昌轧辊有限公司、中国钢研科技集团公司。
4 标准编制原则及目的意义
4.1 本标准在制定中应遵循以下基本原则：
（1）本标准在制定中应符合GB/T 1.1-2000的规定。
（2）本标准规定的技术内容及要求应科学、合理，具有适用性和可操作性。
（3结合国内国外的实际情况，体现客观实际，加强市场准入要求，规范市场。
（4）本标准的水平达到国内领先水平，并达到国际先进水平。
4.2 编制本标准的目的和意义
2009年1月22日，总部位于布鲁塞尔的国际钢铁协会（IISI）公布的统计数据显示，2008年全球67个主要产钢国家和地区粗钢总产量为为13.297亿吨，其中中国钢产量为5.02亿吨，中国钢产量占世界粗钢总产量的38％，中国钢铁产量连续12年保持世界第一，并且遥遥领先于其他国家。中国钢铁产量比排名2-8位的日本、美国、俄罗斯、印度、韩国、德国、乌克兰等七个国家的总和还多！其中，板材、带材总产量占50%以上，所以，板、带材在整个钢铁行业中占主导地位。虽然产量很高，但是我国板、带材的总体质量水平与发达国家还有一定差距，比如汽车用板、大型船用板等等，提升板带材质量是我国钢铁企业的当务之急。而轧辊乃“钢铁之母”，轧辊的质量情况直接影响到轧制的效率、成本以及轧材的精度、板型等多方面质量，所以，轧辊对中国钢铁行业的发展具着及其重要的地位，提高轧辊制造质量，有利于提升中国钢铁的国际竞争力。按照5亿吨的钢产量计算，中国每年的轧辊消耗大约为45万吨，板带轧辊约占总产量的50%以上。
目前，各类轧机中板带轧机的轧制条件最为严酷，对轧辊的使用性能要求也最高，正是板带轧辊的进步带动了轧辊材质的不断更新、轧辊制造工艺的日益改进。70年代后带钢轧机向高速化、连续化、自动化的发展以满足轧材高精度、高光洁度、高性能的要求，这也加速了轧辊材质的更新换代和制造工艺的改进，在当代热轧连续式轧机中不同机架以及不同位置使用轧辊的使用条件差异很大，对所用轧辊的性能要求有特有的侧重，发展了从铁基到钢基不同成份的轧辊材质几乎覆盖了当代各类轧机所用轧辊材质，仅以热带轧机精轧前架为例，上世纪六十年代整体铸造的半钢轧辊替代了多年以来广泛使用的复合浇注的无限冷硬轧辊，七十年代开始使用离心铸造的高铬轧辊，而从上世纪未开始推广使用的离心铸造或连续浇注（CPC）制造高速钢轧辊，轧辊的热处理也从简单的低温处理发展到复杂的高温热处理，板带轧辊的制造和使用水平客观地代表了一个国家的轧辊的制造、使用水平。
目前，国内还没有专门针对热轧钢板带轧机轧辊制定的国家标准，为了体现板带轧辊的高要求及其专业性，我们必须统一规范钢板带轧辊的国家标准，以此来规范钢板带轧辊的质量要求，引导高端材质的发展方向，本标准结合了轧辊实际生产和使用，广泛听取和采纳意见，具有很强的专业性、针对性。
5 本标准主要技术内容说明
主要技术内容确定说明如下：
5.1 本标准名称和标准范围的确定
本标准适用于金属材料加工使用的冶金用热轧钢板带轧辊，由于轧制品种主要为黑色金属，所以名称定为热轧钢板带轧辊。本标准涉及的锻造轧辊主要指支承辊，其余为铸造轧辊，按照热轧钢板带轧线（包括了热轧的薄板、中板、宽厚板、炉卷轧机）使用的工作辊、支承辊、立辊，轧线范围1250mm～5500mm，其它轧线可参照使用。
5.2 主要技术要求
5.2.1 本标准涉及范围内的轧辊应符合本标准的技术要求制造，本标准以外的技术要求供需双方协商确定。
5.2.2 本标准在制定成分范围的过程中，我们对国内外不同厂家的钢板带轧辊进行了多次取样成分分析，经反复讨论和研究后，制定的大多数轧辊工作层和芯部化学成分要求比较严格，相对含量范围较窄，其中大多数材质成分中的S、P有害元素要求比其它相关标准高；高镍铬无限中Si对石墨的大小、形态、数量有着十分重要的影响，所以成分范围很窄；芯部的化学成分要求也很高，尤其为了保证辊颈的强度和韧性，严格规范了碳化物形成合金（如Cr、V、W、Mo、Nb）的含量上限，防止脆性断裂，同时规范了Mg和Cu的含量，保证轧辊球化质量及强度；成分范围控制相对较小主要是为了规范轧辊的生产制造以提升国内轧辊的整体水平，更好为钢铁的发展服务。
而像高速钢、半高速钢等高端材质轧辊的元素（尤其合金元素）含量范围较宽，主要是考虑到轧辊在实际设计制造时，轧机使用工况条件也各有特点；同时也考虑到高显微硬度合金（如V、W、Nb、Co等）含量很高，不同合金匹配和不同含量在高速钢和半高速钢轧辊上应用成功的例子很多，目前国内外不同轧辊企业在合金选择匹配的发展方向上各有不同。
部分轧辊的表面硬度值分为几个范围值，主要是为了供不同工况条件轧机的选用，（如高镍铬无限和高铬铁按不同的化学成分将硬度分为4个范围）；高端材质产品的硬度范围较宽，用户根据自身条件在该范围自行协商确定。
本标准中轧辊的力学性能设计主要只有芯部，主要由于芯部的强度过低容易造成极大的轧制断辊事故，所以我们规定了其最低强度值，以保证轧辊断辊事故的发生；工作层由于成分的不同，热处理工艺的不同，强度的范围值比较大，且成品后的轧辊如进行检验需要对轧辊进行破坏，所以本标准中没有涉及工作层强度，如有需要，双方可在技术附件或合同中注明。
本标准对轧辊的推荐用途比较全面，对各种不同材质轧辊根据不同的化学成分、性能参数分别对推荐用途作了划分。
5.2.3 以往轧辊的硬度均匀性为一个统一值，在制定本标准时主要考虑了硬度的均匀性对板形质量影响较大，且同一母线上硬度的均匀性对板形影响更大，最终征求意见后初步确定为：工作辊、支承辊辊身表面硬度均匀性要求同一母线上≤4HSD，圆周方向≤5HSD，立辊辊身工作表面硬度均匀度要求≤5HSD；为了保证轧辊在使用后期的使用效果，同时提升轧辊制造（主要指热处理）水平，规范了不同轧辊在报废直径时的硬度落差，满足轧辊在中、后期的正常使用；同时对于支撑辊的软带宽度作了详细要求。
5.2.4 在轧制过程中，轧制表面区以下一段区域内会产生应力集中，如工作层厚度过薄，极易造成剥落，为了保证轧辊后期的正常轧制和防止厚度不够造成的剥落，离心复合轧辊的外层厚度（工作层厚度）要大于使用工作层10mm以上，支承辊淬硬层深度应大于使用工作层厚度15mm以上，立辊淬硬层深度应大于使用工作层厚度5mm以上（厚度大小均指半径方向），这里没有上限值，但是工作层厚度不能无休止的追求高的厚度，厚度过大生产成本大大提高，而且容易造成脆性断辊，同时对厚度均匀性范围作了统一规范。
5.2.5 目前，在机使用国内外离心复合板带轧辊，基本上芯部采用球墨铸铁，高强度球墨铸铁芯部成本低、强度高、韧性好，完全满足轧辊的正常使用要求，所以本标准中芯部推荐使用高强度球墨铸铁，并规定芯部球墨铸铁的化学成分、硬度、抗拉强度。
5.2.6中心孔要求和轧辊的主要部位的精度在轧辊的生产和使用过程中十分关键，直接影响到轧辊的正常装配、磨削、板型控制等；托肩部位的精度要求直接影响到轧辊在磨削过程中的辊型的控制，工作辊辊型磨不好那么板型也不好，；轴承部位的精度影响到装配和轧制，精度不好，可能装配不进、有间隙或者轧制时跳动大等；扁头的对称度和粗糙度也直接影响到轧机在轧制时震动、断裂等；这些关键部位的精度要求中主要指标为：公差范围、同轴度、行位公差、表面粗糙度、对称度等，我们在实际生产和使用过程中对大量的轧辊进行了跟踪和检测，所以在本标准中我们分别对工作辊、支承辊、立辊这些关键部位的关键精度指标作了详细的规定。
5.27规范性附录A“铸造热轧钢板带轧辊超声波探伤方法”
本标准中由于超声波探伤涉及的内容较多且专业性很强，所以专门制定了附录A进行规定，主要参照了JB/T 10061 A型脉冲反射式超声探伤仪 通用技术条件（JB/T 10061―1999 eqv ASTM E 750-80）、GB/T 1503-08 铸钢轧辊 附录A、GB/T 1504-08 铸铁轧辊附录A以及国内外钢铁企业、铸造生产企业对铸造热轧钢板带轧辊的超声波探伤验收准则和协议。
5.2.7.1 本标准中明确定义了无底波（同一灵敏度下底波衰减到0%f.s即为无底波）属于底波衰减区范畴。
5.2.7.2 本标准中对离心复合轧辊的结合层探伤要求更加严格，对不同材质在初轧和精轧上用途分别明确了缺陷的当量及大小。
5.2.7.3 整体铸造支承辊作为国内目前生产的新型轧辊，由于工艺特点的原因，径向穿透没有复合支承辊和整体锻造支承辊底波清晰，而这种衰减主要是由于芯部中央的组织粗大和组织不致密引起的，支承辊在正常使用过程中，应力集中部位主要为辊身和辊颈的过渡区，辊身芯部中央的底波衰减一般不会造成轧辊在使用过程中的失效。
5．3本标准试验方法和检验规则内容说明
本标准涉及的试验方法和检验规则大多数以现行有效的国家标准为主，这些标准中各项检测方法相当成熟，并在国内企业得到广泛应用；部分检验规则在本标准中重新规定。
5．3.1 化学成分分析方法按GB/T 223相关标准规定进行，该标准含概了所有轧辊化学元素的按冶炼炉次逐炉进行检验，试样从浇注前铁水包中采取。当化学成分分析不合格时，允许在轧辊工作层上取样复验两次，有一次合格即为合格。
5．3.2 硬度试验方法和检验规则按GB/T 223规定进行，但是对于检测的母线条数和点数又作了更加严格的要求。
5．3.3 由于传动端轧辊的扭矩和受力比较大，所以抗拉强度试样检测部位取自轧辊传动侧端部，取样比例按照合同规定。
5．3.4 由于组织金相图片对于轧辊的使用和失效分析有着重要的影响，所以热轧板带轧辊应逐支在现场或取样做辊身、辊颈金相检验，执行标准按照双方技术合同为主。
5．3.5 铸造热轧钢板带轧辊应逐支进行超声波探伤检验，超声波探伤试验方法和检验规则按照附录A规定进行。
5．3.6 表面质量、主要尺寸、表面粗糙度应逐支检验。
5．4 包装、标识和质量证书内容说明
5．4.1 成品检验合格后，应在传动侧辊颈端面刻制造厂标识、辊号。需方对轧辊标识有具体要求时，可在订货图样或协议中注明。
5．4．2 包装前应对轧辊表面关键部位涂防锈漆等保护；包装应考虑轧辊在运输及吊装时的安全，防止在运输过程中损伤和锈蚀，并满足室内存放6个月内不锈蚀。
5．4.3 轧辊应平放于干燥通风的室内环境中。
5．4.4 轧辊出厂时应附质量检验部门填写的质量证书，内容包括：
a) 供方名称；
b) 需方名称；
c) 合同号、产品编号、辊号；
d) 产品规格；
e) 材质代码、化学成分、硬度、探伤结果、关键部位尺寸、金相组织图片、轧辊重量、生产日期；
f) 毛坯出厂应注明热处理状态。
6．本标准作为国家有关技术法规和技术标准协调一致，没有冲突
7．本标准为推荐性标准