1 前言 　　大型方板坯初轧机是用来轧制板坯和大方坯，比如宝钢80年代中期投产的1300mm初轧机，设计用来轧制120-250×650-1600mm板坯，200 ×200mm，225×225mm方坯。伴随着连铸技术的迅速发展，初轧机的发展和使用，经历了一个从兴盛、并存到衰亡的过程。90年代以前，是初轧机发展兴盛时期，陆续建成750mm以上初轧机19台。90年代以后，连铸比从20%发展到90年代末的90%以上，初轧机和连铸并存，初轧机的功能逐渐被取代。90年代末期到现在，国内连铸比一直保持在90%以上，初轧板坯被连铸所取代，在轧制产品上，初轧机起到一种补充作用，有的厂家，初轧机处于闲置状态。 　　在合金钢棒线材连轧生产中，初轧机仍然具有独特的优势。初轧机轧制合金钢的方坯，提供给5机架棒线材连轧机组，生产不同规格的合金棒材。 　　初轧机生产的特点是，一是以钢锭为原料，轧制温度高，钢锭变形量大，导致开坯时轧辊承受大的热冲击，容易造成辊身表面或孔槽底部产生大量的热裂纹。二是压下量大，轧制扭矩大，大型方板坯轧制道次压下量达到80-100mm，轧制压力达到2000-4000吨，最大轧制扭矩达到650-910吨米。三是方坯初轧机轧制负荷小，断辊不是主要问题，要求有较好的耐磨性以提高其轧制量。据此，对于大型方板坯初轧机，提出其技术要求为，辊身抗拉强度不小于 600MPa，硬度42-48HS，辊颈抗拉强度不小于392MPa。 　　2 初轧辊材质选择 　　根据初轧辊的使用要求，轧辊材质一般有两种选择，一种是合金铸钢或锻钢，一种是合金球墨铸铁。合金铸钢或锻钢的材质有50CrNiMo或70CrMnMo 等，经过正火处理，金相组织是索氏体，具有较高的强度和一定的塑性和冲击韧性，在初轧机的使用上获得满意的效果。具有七十年代水平宝钢1300mm方板坯初轧机，其2号轧机使用的是合金球墨铸铁轧辊。由于合金球铁轧辊具有良好的导热性和抗热疲劳的能力，在该机架使用中获得了良好的使用效果。轧辊国产化的研制中，如何选择轧辊的化学成分和热处理工艺是面临的主要问题。 　　分析了合金元素对于合金球铁组织和性能的影响。 　　碳和硅是主要的石墨化元素，硅的存在促使铁素体的量增加。由于球墨铸铁凝固过冷倾向大，易产生白口组织，要求具有较高的碳当量。碳当量过高有产生石墨漂浮和石墨粗大的倾向。取碳当量为4.0-4.3%为宜。 　　磷在大直径轧辊的生产中，是要严格控制的元素。在铸铁凝固过程中磷的分配系数是0.2，共晶转变完成后，残留液相中的磷含量相当高，生成二元磷共晶(Fe3P+Y)或三元磷共晶(Y+Fe3C+Fe3P)。磷共晶分布在共晶团晶界上，呈多角形，性质硬而脆，容易造成应力集中，降低了球铁的强度、塑性和韧性。所以对于直径达ψ1350mm的初轧辊来说，磷含量应控制在0.05%以下。 　　硫严重影响石墨球化，控制在0.03%以下。 　　锰有利于减少硫的有害作用，并且少量的锰有利于稳定和细化珠光体，但高含量的锰溶入奥氏体和碳化物中，使白口化倾向加大。 　　铬是强碳化物形成元素，合金球铁轧辊中，铬含量超过0.2%，就会出现游离碳化物，并使轧辊硬度升高。溶入基体中的铬、锰起到强化基体的作用。因此为了使球铁获得良好的强度和塑性，铬、锰元素一般控制在较低的范围。 　　镍是非碳化物形成元素，凝固后存在于铁素体和奥氏体中，起到稳定奥氏体和细化珠光体的作用，提高了轧辊的强度和塑性。对于珠光体组织的合金球铁，镍含量大多控制在1.5-2.5%的范围。 　　钼是强烈促进珠光体组织形成的元素，并且细化珠光体组织，大量的钼由于偏析倾向加剧，在晶界上形成高硬度和稳定的含钼碳化物的可能增加，将降低球铁的塑性。一般控制在0.8%以下。 　　基于以上分析，球墨铸铁初轧辊的化学成分设计如表1所示。 　　球墨铸铁蝶阀 　　对于球墨铸铁生产来说，由于化学成分的不同，铸造工艺的不同，其铸态组织是完全不同的，可以呈现出不同的性能指标。热处理的目的，就是在于根据轧辊的技术要求和使用条件及原始铸态组织情况，用合适的热处理方法来调整基体组织和内应力状态，以使轧辊达到最佳的技术性能指标和使用效果。 　　生产实践上，采用电弧炉冶炼，控制铁水中的P,S含量，采用炉内喷粉增碳，炉后孕育球化处理及随浇孕育的工艺措施，铸造工艺上辊身部位采用喷涂料金属冷型。得到的铸态组织是均匀细小的球状石墨，基体组织是表2中的第3种类型，即珠光体+10-35%的牛眼状铁素体和少量的碳化物，检测硬度38-40HS。