1/9《鍛造半鋼軋輥技術(shù)條件》編制說明一、工作簡況1.1任務(wù)來源本標(biāo)準(zhǔn)由天津重型裝備工程研究有限公司提出，經(jīng)中國鍛壓協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)，列入2025年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為《鍛造半鋼軋輥技術(shù)條件》，項(xiàng)目編號(hào)為TBJH/CCMI002-2025。本標(biāo)準(zhǔn)主編單位為天津重型裝備工程研究有限公司，本標(biāo)準(zhǔn)參編單位為中國第一重型機(jī)械股份公司、重型技術(shù)裝備國家工程研究中心、國家能源重大裝備材料研發(fā)中心、寶山鋼鐵股份有限公司、東北大學(xué)。1.2標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所作的工作標(biāo)準(zhǔn)主要起草人員：李姣、曹明、白興紅、胡建東、趙凱兵、劉洋、王新、王大鵬、趙席春、聶義宏、金嘉瑜、趙德利、彭輝、李琳琳。起草人李姣、曹明、白興紅、胡建東、王大鵬、聶義宏來自天津重型裝備工程研究有限公司，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)研究和模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、試驗(yàn)件生產(chǎn)及解剖分析檢測(cè)等，并制定產(chǎn)品制造過程中的各項(xiàng)熱加工工藝參數(shù)、制造過程工藝控制和實(shí)施、產(chǎn)品工藝把關(guān)、項(xiàng)目指導(dǎo)等各項(xiàng)技術(shù)工作。趙凱兵、劉洋、王新、趙席春、金嘉瑜、趙德利來自中國第一重型機(jī)械股份公司，負(fù)責(zé)生產(chǎn)、加工、檢測(cè)工序的過程保障、質(zhì)量評(píng)判、項(xiàng)目指導(dǎo)等工作。起草人彭輝來自寶山鋼鐵股份有限公司，根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境和工況提供產(chǎn)品性能指標(biāo)要求和無損探傷要求。起草人李琳琳來自東北大學(xué)，作為軋制方面的技術(shù)專家，為軋輥各項(xiàng)性能指標(biāo)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)提供合理建議。1.3項(xiàng)目背景和意義鍛造半鋼因組織中存在大量的網(wǎng)狀碳化物，同時(shí)又具有優(yōu)于鑄鐵材料的高強(qiáng)韌性，被認(rèn)為是一種較為理想的同時(shí)兼?zhèn)滗撓祻?qiáng)韌性和鐵系耐磨性性能優(yōu)點(diǎn)的工程技術(shù)材料，既可代替一部分高合金鋼又可代替一部分高合金鑄鐵。實(shí)踐證明，它充分地發(fā)揮和挖掘了鐵碳合金的性能潛力和作用。微觀組織由珠光體基體和大量游離碳化物組成，因游離碳化物含量高，阻止了基體產(chǎn)生塑性流動(dòng)，耐磨性較普通鍛鋼、鑄鋼軋輥高，減輕了輥面的褶皺。另經(jīng)過鍛造加工，強(qiáng)度較鑄鐵軋輥顯著提高。同時(shí)，由于半鋼軋輥由表到里都是由均勻的珠光體基體與碳化物組成，故在表面200mm范圍內(nèi)硬度差≤3HS，尤其適合開深孔槽的型鋼軋輥。因半鋼材質(zhì)可鍛性差，給鍛造生產(chǎn)帶來了極大的難度，產(chǎn)品容易因表面或心部裂紋產(chǎn)生報(bào)廢，多年來國內(nèi)僅一重企業(yè)可生產(chǎn)。近年來國內(nèi)個(gè)別企業(yè)逐漸開始具備小噸位鍛造半鋼軋輥的制造能力，但均無可執(zhí)行的相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)。通過本項(xiàng)目，將進(jìn)一步明確鍛造半鋼軋輥的制造標(biāo)準(zhǔn)，為標(biāo)準(zhǔn)化鍛造半鋼軋輥生產(chǎn)制造提供可遵循的依據(jù)，填補(bǔ)國標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)空白，滿足行業(yè)發(fā)展需求，加速鍛造半鋼軋輥的大規(guī)模應(yīng)用，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。中國一重從上世紀(jì)90年代開始研發(fā)，助力寶鋼條鋼廠實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，從此寶鋼國內(nèi)獨(dú)家采購一重鍛造半鋼產(chǎn)品，無第二家可生產(chǎn)的廠家。一重也是從上世紀(jì)90年代開始大批量生產(chǎn)鍛造半鋼軋輥，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)目前共生產(chǎn)鍛造半鋼軋輥300余支，產(chǎn)品供貨寶鋼、鞍鋼、首鋼、太鋼、武鋼等國內(nèi)各大鋼廠，出口俄羅斯，規(guī)格涉及1780粗軋、1250精軋前架、條鋼線、型鋼線、立輥等，最大凈重23噸。產(chǎn)品在線使用性能優(yōu)良，軋制穩(wěn)定性較好，無惡性事故發(fā)生。近期，中國一重成功研制了兩支韓國東國制鋼的大H型鋼用開坯輥，凈重達(dá)29噸，涉及鋼錠重70噸以上，并安全上機(jī)使用。一重成為國內(nèi)最早、制造經(jīng)驗(yàn)最成熟、生產(chǎn)業(yè)績最豐富的鍛造半鋼軋輥制造商，具備編寫該標(biāo)準(zhǔn)的資格和條件。1.4主要工作過程1）起草階段制定組全面調(diào)研了國內(nèi)外鍛造半鋼軋輥產(chǎn)品技術(shù)條件，同時(shí)對(duì)國內(nèi)外鍛造半鋼軋輥的市場(chǎng)需求進(jìn)行了了解，同時(shí)也對(duì)比評(píng)價(jià)了該類產(chǎn)品各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，確定了標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容。并通過中國鍛壓協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)提出制定標(biāo)準(zhǔn)的建議。2025年3月11日立項(xiàng)申請(qǐng)通過后，按后續(xù)計(jì)劃開展標(biāo)準(zhǔn)制定工作。2）征求意見階段經(jīng)過與參編企業(yè)多次討論達(dá)成一致意見，標(biāo)準(zhǔn)形成征求意見稿，提交中國鍛壓協(xié)會(huì)，預(yù)計(jì)2025年7月18日——2025年8月17日在中國鍛壓網(wǎng)官方網(wǎng)站、公眾號(hào)，以及全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)公開征求意見。3）送審階段二、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容論據(jù)自1984年以來，一重對(duì)鍛造半鋼材料進(jìn)行研發(fā)，依據(jù)熱軋工作輥技術(shù)要求，結(jié)合初軋輥、開坯輥、立輥等的軋制條件及對(duì)軋輥性能的需求，開發(fā)出系列鍛造半鋼材料及相應(yīng)的熱加工制造技術(shù)，并在上世紀(jì)90年代助力寶鋼條鋼線實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化替代。近年來，隨著工藝技術(shù)和設(shè)備能力的提升，一重對(duì)系列鍛造半鋼軋輥制造工藝技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化提升研究，擴(kuò)大了產(chǎn)品規(guī)格，使用性能得以顯著提升，成功實(shí)現(xiàn)了出口，走向國際市場(chǎng)。開展的研究工作內(nèi)容包括：（1）依據(jù)用戶軋線需求，設(shè)計(jì)開發(fā)系列材料化學(xué)成分。（2）通過熱加工性能基礎(chǔ)研究，制定鍛造工藝技術(shù)參數(shù)。（3）參照我廠設(shè)備能力和精度，給出毛坯加工余量及尺寸公差。（4）材料物理性能、機(jī)械性能、組織轉(zhuǎn)變規(guī)律、淬硬性能實(shí)驗(yàn)室研究，為制造工藝提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。（5）熱工藝性的基礎(chǔ)研究，試驗(yàn)件解剖數(shù)據(jù)分析，工程化制造工藝制定，熱加工工藝優(yōu)化完善，為批量化、穩(wěn)定化制造創(chuàng)造條件。一重從上世紀(jì)90年代開始大批量生產(chǎn)鍛造半鋼軋輥，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)目前共生產(chǎn)鍛造半鋼軋輥300余支，具有豐富成熟的制造經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品在線使用性能優(yōu)良，軋制穩(wěn)定性較好。三、調(diào)研綜述國際市場(chǎng)對(duì)大噸位的鍛造半鋼材質(zhì)軋輥需求量較大，尤其俄羅斯和韓國多家鋼廠使用鍛造半鋼軋輥，年需求量大于3000噸。國內(nèi)寶鋼條鋼廠從上世紀(jì)90年代開始，獨(dú)家采購一重鍛造半鋼軋輥，國內(nèi)無其他廠家具備生產(chǎn)能力，每年固定訂貨8-16支。國內(nèi)型鋼軋輥市場(chǎng)較多使用普通鍛鋼（如60CrNiMo等）或鑄造半鋼材質(zhì)，因耐磨性差，高溫抗塑變能力不足，使用過程中存在褶皺、起皮、粘鋼等影響鋼材質(zhì)量的問題。鑄造半鋼軋輥抗沖擊能力差，時(shí)有斷輥事故發(fā)生。目前，正在向國內(nèi)市場(chǎng)推介鍛造半鋼軋輥。四、生產(chǎn)驗(yàn)證報(bào)告4.1制造工藝概述4.1.1冶煉工藝鋼錠（原材料）采用堿性電爐冶煉、鋼包精煉；大氣或真空鑄錠。在澆注前進(jìn)行真空處理，澆注鋼錠過程中進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，以便得到高品質(zhì)的鋼水。4.1.2鍛造工藝總鍛比≥2.5。總切除量(占鋼錠重)：冒口（鋼錠頂部）切除量≥2%-7%，水口（底部）切除量≥5%-8%。工藝形式為：壓鉗把、預(yù)拔開坯、鐓粗、拔長、掐輥頸、出成品。4.1.3熱處理工藝①鍛后熱處理，采用正火+多段式階冷球化退火工藝，實(shí)現(xiàn)消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，球化珠光體組織、滲碳體，同時(shí)為調(diào)質(zhì)淬火做好組織準(zhǔn)備。②性能熱處理為淬火加回火。按爐溫執(zhí)行性能熱處理工藝。鍛件在爐中以靜止?fàn)顟B(tài)加熱，以旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行噴霧或噴風(fēng)冷卻。4.2產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)完成情況4.2.1化學(xué)成分選取我廠曾生產(chǎn)的五件產(chǎn)品，分別采用不同的材質(zhì)，成品化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果見下表1。表1任選五件產(chǎn)品化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)品材質(zhì)CSiMnPSCrNiMoCu殘余韓國東國制鋼BD輥DT141.330.480.670.0030.00511.550.830.330.020.010寶鋼條鋼V1連軋輥DT151.550.430.660.0050.00531.000.820.290.020.0087寶鋼條鋼V3連軋輥DT171.670.490.700.0060.00510.990.830.300.020.010寶鋼條鋼H4連軋輥DT212.050.450.700.0040.00601.050.800.290.020.0097寶鋼條鋼H6連軋輥DT252.230.460.650.0050.00601.461.110.260.020.00984.2.2硬度檢測(cè)選取我廠曾生產(chǎn)的五件產(chǎn)品，分別采用不同的材質(zhì)，硬度檢測(cè)結(jié)果見下表2。表2任選五件產(chǎn)品硬度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)品材質(zhì)硬度（HSD）韓國東國制鋼BD輥DT1446-50寶鋼條鋼V1連軋輥DT1538-42寶鋼條鋼V3連軋輥DT1740-45寶鋼條鋼H4連軋輥DT2143-48寶鋼條鋼H6連軋輥DT2548-524.2.3金相檢測(cè)從最終熱處理后產(chǎn)品輥身制取金相組織試樣，進(jìn)行金相組織實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，見下表3和圖1-5。表3各種材質(zhì)金相組織材質(zhì)金相組織DT14珠光體+彌散分布碳化物DT15珠光體+彌散分布碳化物DT17珠光體+彌散分布碳化物+少量共晶碳化物DT21珠光體+彌散分布碳化物+共晶碳化物DT25珠光體+彌散分布碳化物+共晶碳化物圖1DT14產(chǎn)品金相組織圖2DT15產(chǎn)品金相組織圖3DT17產(chǎn)品金相組織圖4DT21產(chǎn)品金相組織圖5DT25產(chǎn)品金相組織4.2.5無損檢測(cè)產(chǎn)品粗加工后和精加工后均進(jìn)行超聲波檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。綜上所述，一重研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克了半鋼材料凝固偏析控制、鍛造表面裂紋控制、鑄錠心部缺陷鍛造壓實(shí)技術(shù)、制造性能檢測(cè)及提升技術(shù)、使用性能檢測(cè)及提升等諸多技術(shù)難題。五、國內(nèi)外水平對(duì)標(biāo)暫未了解到國外關(guān)于鍛造半鋼軋輥的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)多年來僅一重企業(yè)可生產(chǎn)鍛造半鋼軋輥，近年來國內(nèi)個(gè)別企業(yè)逐漸開始具備小噸位鍛造半鋼軋輥的制造能力，但均無可執(zhí)行的相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)屬首次制定關(guān)于鍛造半鋼軋輥的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可填補(bǔ)國標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)空白。六、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況一種半鋼軋輥的鍛造工藝方法一種餅形萬能軋機(jī)立輥的鍛造工裝及鍛造成型方法一種半鋼軋輥的性能熱處理方法一種高耐磨、高抗事故性的鍛造半鋼開坯輥及其鍛造方法七、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益或經(jīng)濟(jì)效果中國一重作為“中國制造業(yè)第一重地”，多年來獨(dú)家掌握國內(nèi)鍛造半鋼軋輥制造技術(shù)。近年來，一重生產(chǎn)的鍛造半鋼軋輥沖向國際市場(chǎng)，尤其是大型鍛造半鋼BD輥的成功研制，是破解“卡脖子”難題、掌握關(guān)鍵核心技術(shù)的又一重要成果，實(shí)現(xiàn)了“從零到一”的創(chuàng)新突破，彰顯了研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力，打破了國外技術(shù)壟斷，進(jìn)一步鞏固了我國鍛造半鋼軋輥制造領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先地位，大大提升我國軋輥的國際市場(chǎng)形象。韓國東國制鋼公司是韓國第三大鋼鐵公司，常年從日本的太平洋鋼鐵株式會(huì)社采購型鋼軋機(jī)的鍛造半鋼開坯輥，產(chǎn)品涉及9種規(guī)格，重量從25.8噸到44.2噸不等。此次成功供貨，如上機(jī)使用良好，后續(xù)預(yù)計(jì)每年從一重訂貨20支，平均噸位約40噸/支，訂貨單價(jià)4萬/噸，年產(chǎn)值約20支*40噸/支*4萬/噸=3200萬/年。俄羅斯EVRAZ集團(tuán)是俄羅斯最大的鋼鐵生產(chǎn)和采購公司，其對(duì)鍛造半鋼軋輥的需求量更大，據(jù)調(diào)研走訪，年需求量約2000噸，訂貨噸單價(jià)4萬/噸，市場(chǎng)占比50%計(jì)算，將為我公司創(chuàng)造收益4000萬元/年。目前國內(nèi)BD輥材質(zhì)通常為60CrNiMo和鑄造半鋼，使用存在弊端，可嘗試向國內(nèi)BD輥市場(chǎng)推廣鍛造半鋼材質(zhì)的應(yīng)用，擴(kuò)大鍛造半鋼軋輥市場(chǎng)應(yīng)用。八、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)