钢管及冷弯型钢用新型轧辊的节能、节材效果显著

《钢管及冷弯型钢用新型轧辊的研制与应用》项目获中国冶金科学技术二等奖、山东省科技进步二等奖、济南市技术发明一等奖，新型轧辊的性能和使用寿命达到国际先进水平，其材质及工艺与国内外同类产品完全不同，具有显著的节能节材效果。

国内外钢管矫直机轧辊、HFW/ERW焊管和冷弯型钢轧辊均采用锻造合金工具钢制造，即轧辊毛坯为锻造成型。

新型轧辊采用铸造法生产钢管矫直辊、HFW/ERW焊管和冷弯型钢轧辊毛坯，即轧辊毛坯为铸造成型。

如图1所示，钢管矫直机轧辊、HFW/ERW焊管和冷弯型钢轧辊属非圆柱形的异型轧辊，主要特征是规格品种繁多，同规格品种批量少，多数一张图纸只制做1～2件。成品大的可达8～10t/件，小的只有5～10kg/件。因此很难形成模锻，国内外均为自由锻成圆柱形轧辊毛坯，然后加工成形。锻造成型即浪费材料又浪费能源。

图1钢管矫直机轧辊、HFW/ERW焊管和冷弯型钢轧辊

新型轧辊与国内外同类产品制造工艺对比：

新型轧辊制造工艺A：

新型轧辊制造工艺B：

国内外同类产品锻造轧辊制造工艺：

下面以实例对比说明新型轧辊的节能节材效果。

★例中以山东省某大型国企锻造一般工具钢的能耗、成材率对此说明节能节材效果。该企业锻造吨钢材综合能耗为840 kg标准煤，成材率简单断面的为71～72%、复杂断面的为65～66%。实际锻造Cr12MoV类锻造温区窄的冷作模具钢的难度更大、能耗更多。

★例中以国内一般较好水平650kw·h/t钢水计算中频熔炼炉冶炼电耗，实际生产中由于设备、技术水平及冶炼钢种等原因，造成冶炼电耗要高。工频、电弧炉能耗更高。如果按照国外同类产品在冶炼要求：电炉冶炼、ASEA-SKF炉外精炼、真空脱气，真空脱碳，则所需电耗更多。按照我国目前火力发电水平，冶炼电耗650kw·h/t钢水约折合230 kg标准煤/t钢水。

★由于装备、工件、技术水平等因素影响，热处理电耗差距较大，例中选用国内一般水平280kw·h/t毛坯计算电阻炉退火电耗，约折合100kg标准煤/t毛坯；450kw·h/t光坯计算电阻炉淬回火电耗，约折合162kg标准煤/t光坯；25kw·h/t工件计算电阻炉回火电耗，约折合10kg标准煤/t毛坯或t光坯。

★由于装备、工件、技术水平等情况不同，机械加工电耗差距较大，例中选用国内一般水平：硬度高工件(＞55HRC)粗加工按587kw·h/t毛坯计算电耗，约折合211kg标准煤/t毛坯；硬度低工件(＜40HRC)粗加工按391kw·h/t毛坯计算电耗，约折合141kg标准煤/t毛坯；工艺A精加工按502kw·h/t成品计算电耗，约折合181kg标准煤/t成品；工艺B及锻造轧辊精加工按698kw·h/t成品计算电耗，约折合251kg标准煤/t成品。

1.矫直辊及孔型浅的焊管轧辊类：

以世界上最大的钢管矫直机轧辊为例：成品重量4.584吨。

世界上最大的钢管矫直机轧辊示意图

国内外同类产品锻造轧辊制造工艺：

冶炼能耗：自由锻圆柱坯重8.466吨，冶炼钢水11.92吨(出品率71%)，能耗7750.6kw.h，折合2790 kg标准煤。每吨成品能耗608.6 kg标准煤。

锻造能耗：7.11吨标准煤。每吨成品能耗1551 kg标准煤。

退火能耗：873kg标准煤，每吨成品能耗190 kg标准煤。

粗加工能耗：1194kg标准煤，每吨成品能耗430 kg标准煤。

淬回火能耗：795kg标准煤，每吨成品能耗173 kg标准煤。

精加工能耗：251kg标准煤。

合计每吨成品能耗：2595 kg标准煤。

材料利用率：54.1%。

新型轧辊制造工艺A：

冶炼能耗：铸坯重5.237吨，冶炼钢水8.73吨(含浇冒系统)，能耗5674.5kw.h。每吨成品能耗1238kw.h，折合446 kg标准煤。

回火能耗：52.4kg标准煤，每吨成品能耗11.4 kg标准煤。

粗加工能耗：1105kg标准煤，每吨成品能耗241 kg标准煤。

精加工能耗：181kg标准煤。

合计每吨成品能耗：879.4 kg标准煤。为国内外同类产品锻造轧辊每吨成品能耗的33.9%。

材料利用率：87.5%，比国内外同类产品锻造轧辊制造工艺提高33.4%。制造每吨成品轧辊可节约704kg金属材料。

2. 孔型深的焊管轧辊类：

以ф660HFW/ERW焊管机組定经轧辊为例：成品重量1.258吨。

ф660HFW/ERW焊管机組定经轧辊示意图

国内外同类产品锻造轧辊制造工艺：

冶炼能耗：自由锻圆柱坯重3.545吨，冶炼钢水4.99吨(出品率71%)，能耗3243.5kw.h，折合1168 kg标准煤。每吨成品能耗928 kg标准煤。

锻造能耗：2.98吨标准煤。每吨成品能耗2369 kg标准煤。

退火能耗：354.5 kg标准煤，每吨成品能耗282 kg标准煤。

粗加工能耗：499.8 kg标准煤，每吨成品能耗397 kg标准煤。

淬回火能耗：226 kg标准煤，每吨成品能耗180 kg标准煤。

精加工能耗：251kg标准煤。

合计每吨成品能耗：4407 kg标准煤。

材料利用率：35.5%。

新型轧辊制造工艺B：

冶炼能耗：铸坯重1.624吨，冶炼钢水2.71吨(含浇冒系统)，能耗1761.5kw.h。每吨成品能耗504 kg标准煤。

退火能耗：162.4 kg标准煤。每吨成品能耗129 kg标准煤。

粗加工能耗：229 kg标准煤，每吨成品能耗182 kg标准煤。

淬回火能耗：226 kg标准煤，每吨成品能耗180 kg标准煤。

精加工能耗：251kg标准煤。

合计每吨成品能耗：1246 kg标准煤。为国内外同类产品锻造轧辊每吨成品能耗的28.3%。

材料利用率：77.5%。比国内外同类产品锻造轧辊制造工艺提高42%。制造每吨成品轧辊可节约1527kg金属材料。

3.新型轧辊制造工艺与国内外同类产品锻造轧辊制造工艺能耗对比：

每吨成品轧辊制造能耗对比表

4.节能、节材效果

以上数据表明，新型轧辊制造工艺的能耗仅为国内外同类产品锻造轧辊制造工艺的28.3～33.9%，即制造每吨成品可节约1.72～3.16吨标准煤。材料利用率可提高33.4～42%，即制造每吨成品可节约704～1527kg金属材料。

以年产3000吨新型轧辊计，可节约5146.8～9480吨标准煤，节约2112～4581吨金属材料。

再加上节约的金属材料的从矿山开采到材料的制造能耗，则节能效果更加显著。