武瑞石 刘建宁

(1.中钢集团邢台机械轧辊有限公司，河北054025；2.轧辊复合材料国家重点实验室，河北054025)

型钢万能轧边辊及异型钢S辊产品的典型规格特点为操作端辊颈细长，因辊身加工孔型，一般选择半钢材质，受半钢材质影响，凝固结晶范围宽，易形成疏松缺陷，严重者可导致辊颈断裂事故，影响使用的安全性，因此必须保证产品的辊颈凝固质量，产品辊颈结构见图1。

本文结合产品前期生产情况，产品质量特点，设计一种梯度冒口生产工艺，提高冒口补缩效率，降低冒口直径，提高产品的净毛比。

1 产品问题描述

(1)本文研究的高碳钢轧辊铸件典型规格特点为操作端辊颈细长，为保证辊身质量及补缩效果，按照补缩原则，冒口的凝固时间应不小于铸件被补缩部分的凝固时间，冒口尺寸需要根据辊身直径进行设计，为保证辊身位置补缩，冒口尺寸一般设计较大，因此半钢材质细辊颈产品在冒口部分的轴颈加工余量较大，将外层凝固质量较好区域加工去除，剩余芯部组织粗大及缩松部分保留在成品辊颈。

(2)高碳钢轧辊铸件材质为半钢及高碳半钢，碳含量在1.60%～2.30%范围。从铁碳相图(见图2)可知，对于碳在此区间范围的材质，结晶区间最宽，在凝固后期，随着钢水温度下降，流动性变差、钢水形成枝晶搭桥，极易产生中心轴线疏松。

图1 产品辊颈结构Figure 1 Roll neck structure of production

图2 铁碳相图Figure 2 Iron carbon phase diagram

2 梯度冒口设计研究

2.1 冒口设计思路

通过对缺陷观察，发现缺陷为缩松、缩孔，集中在产品最后凝固部位，是冒口补缩不足导致的。……