1、国 家 标 准锻钢冷轧工作辊通用技术条件（ 送审稿 ）编 制 说 明宝钢集团常州轧辊制造公司二七年九月中华人民共和国国家标准锻钢冷轧工作辊通用技术条件（送审稿）编 制 说 明1 修订任务来源根据冶金工业信息标准研究院冶信标院2003045号文“关于转发2003年制修订国家标准项目和2002年增补项目计划的函”的要求，国家标准GB/T 13314-1991锻钢冷轧工作辊通用技术条件的修订工作由常州宝菱重工机械有限公司（以下简称常州宝菱）承担。根据宝钢集团内部产品结构调整，今年九月，常州宝菱和宝钢集团常州轧辊制造公司（以下简称常州轧辊）共同商量，报请冶金机电标准化技术委员会同意，标准的修订工作由常
2、州轧辊承担。国家标准GB/T 13315-1991锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法的修订工作由中钢集团衡阳重机有限公司（以下简称中钢衡重）承担。2 修订本标准的重要性由常州冶金机械厂起草的GB/T 13314-1991锻钢冷轧工作辊通用技术条件和由衡阳冶金机械厂起草的GB/T 13315-1991锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法，自1991年发布实施后，在指导锻钢冷轧辊设计、推动锻钢冷轧辊制造技术的发展，提高轧辊及冷轧产品质量起到了积极作用。近十年来，冷轧机设计性能及装机水平不断提高，冷轧产品的结构、品种不断增加，促进了轧辊的制造技术迅速发展。2.1 轧机性能的发展变化上世纪九十年代以前，以二辊、四辊
3、单机架不可逆轧制为主，仅宝钢、本钢、攀钢等国有大型钢厂有几套串联式连轧机，近十年特别是进入二十一世纪以来，我国引进或自行设计制造了批量的串联式连轧机组、六辊或四辊可逆机。轧机自动化控制程度高、轧制速度快、产量高，板形控制能力强。轧机按板型控制形式分主要有CVC系列、HC系列、UC系列，大量采用冷轧辊在线轴向移动或交叉、弯辊。为降低工作辊备件消耗，控制轧机生产成本，工作辊的有效使用层深度增加，这对冷轧工作辊的设计及制造质量提出了新的要求。轧机性能的发展变化对轧辊设计制造性能要求的变化如下表。轧机设计性能的发展隐含的对轧辊性能的要求序轧机性能对轧辊的要求1自动化、高速度、高产量。相同轧制时间的过钢
4、量增加，这对工作辊的耐磨性、可靠性要求更高。2轧辊压下可调节范围扩大。工作辊的设计有效使用层厚度增加，这就要求工作辊的有效淬硬层深度增加。同时由于工作辊寿命的大幅提高对辊颈的力学性能特别是疲劳强度要求更高。3可逆式和串联式轧机的广泛应用。实现连续轧制，特别是串联式轧机可实现全连无头轧制，希望工作辊的耐磨损性、抗剥落性、抗疲劳性越高越好。4弯辊及轴向移动。弯辊及中间辊轴向移动改变了轧辊间的接触应力分布，这对工作辊材料、组织及淬火硬度的均匀性要求更高。2.2 冷轧产品结构及品种的发展变化上世纪汽车板、家电板、超薄板、电镀锡板等主要依靠进口，而现在国内冷轧机也能轧制生产这些高技术含量、高附加值产品，
5、这对工作辊材料及热处理组织的均匀性、辊面耐磨损性能等都有新的要求。2.3 冷轧工作辊制造技术的发展变化随着装机水平的提高，及轧制产品的发展，促进了冷轧工作辊制造技术的进步，工作辊材料从国标GB/T 13314-1991中明确的2Cr系列（9Cr2、9Cr2Mo、9Cr2W、86CrMoV7等），发展至目前的3Cr系列、5Cr系列，甚至半高速钢（SHSS）。辊身感应淬火方法从单感应器加热淬火，发展至目前的双频双感应器加热淬火，甚至双频三感应器加热淬火。淬硬层深度从原来的1015mm（85HSD的深度），发展至目前的2040mm（90HSD的深度）。轧辊钢的冶炼方法从单一电弧炉（EF）炼钢、或平炉
6、电渣重熔（ESR），发展至目前的EF真空除气保护浇铸、EFESR、EF真空除气ESR；EF真空精炼（LFV）ESR。综上所述，轧机向自动化（智能化）、高速化、连续化方向发展；轧制产品向高精度、高难度、高附加值方向发展，向超宽带、极薄带方向延伸；冷轧工作辊向高合金化和深淬硬方向发展。现有标准已明显不能适应冷轧行业和冷轧辊制造业的发展需求，修订标准GB/T13314-1991和GB/T 13315-1991是非常及时和必要的。3 本标准送审稿的形成过程3.1 由常州轧辊负责修订的GB/T13314送审稿的形成过程3.1.1 2003年7月宝菱重工收到冶金工业信息标准研究院冶信标院2003045号文
7、“关于转发2003年制修订国家标准项目和2002年增补项目计划的函”，根据来函要求成立了GB/T13314国标修订工作小组，明确了常州轧辊的杨国平为主要修订人，研究制订了标准修订计划。3.1.2 2003年7月9月走访调研了轧机使用单位，主要走访宝钢设备部、冷轧厂、技术中心，了解轧机发展动态，掌握引进的现代化轧机现场生产对轧辊设计和制造性能要求，进口轧辊的设计要求及相关资料。同时组织本公司及常州宝菱重工相关的技术人员讨论分析GB/T13314的修订情况，形成了征求意见稿。3.1.3 2003年10月发出GB/T13314标准修订征求意见稿，以信函方式发送使用单位（冷轧厂）、检测单位、科研院所、
8、轧机（辊）设计院所，征求各方面对标准的修订意见。3.1.4 2003年10月2004年9月，催办、收集、整理各单位反馈意见。共发出35份征求意见的函，收到13份回函。3.1.5 2004年10月，对回函进行整理分析（见意见汇总表），提出的修改建议意见共38条，逐条逐句进行分析研究，全部或部分采纳其中的16条较合理的意见，形成了送审稿。3.2 由中钢衡重负责修订的GB/T13315送审稿的形成过程3.2.1 2004年4月27日，根据冶信标院2003045号文和冶金机电标准化技术委员会（04）冶机标委函字第007号通知要求，中钢衡重成立了GB/T 13315国标修订小组，制定了工作计划，正式开展
9、对GB/T 13315的修订。3.2.2 2004年5月中旬向冶金机电标准化技术委员会填报了国家标准制、修订进度情况表、国家标准计划项目调整申请表和修订GB/T13315工作计划。3.2.3 2004年6月初向21个单位（见附录1）发出了“关于征求修订GB/T 13315-91锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法意见的函”，广泛征集修订意见。3.2.4收集国内外相关标准最新版本，组织有关专家研究征集到的修订意见和相关标准以及GB/T 13315-91版的内容，在此基础上提出GB/T 13315修订版的征求意见稿。3.2.5 2004年10月下旬，将“GB/T 13315修订版征求意见稿”、“修订说明”
10、发送到14个单位（见附表1），征求对“征求意见稿”的修改意见。3.2.6 2004年12月下旬，组织有关专家对“征求意见稿的修改意见”逐条进行研究，提出“意见答复”。并对“征求意见稿”、“修订说明”进行修改，形成“送审稿”和“修订说明”。3.3 GB/T 13314作为主标准和GB/T13315合并后的标准送审稿形成过程2006年9月，根据冶金机电标准化技术委员会（06）冶机标准委函字第010号通知要求，将国标GB/T13314锻钢冷轧工作辊通用技术条件作为主标准、国标GB/T13315锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法作为附录，两项标准合并为一项标准。为此常州宝菱重工积极开展标准合并工作，形成合并
11、稿，经中钢衡重确认后，提出了本标准送审稿。4 主要修改内容及简要说明4.1主题内容与适用范围六辊冷轧机得到普遍应用，目前中间辊的设计制造都是参照工作辊的要求执行的，所以将中间辊纳入本标准的范围。同时为适应新技术的发展，范围进一步扩展为：用其它方法制造的冷轧辊也可参照执行。修改为：本标准适用于金属板（带）材等冷轧机用的整体锻造合金钢冷轧工作辊及中间辊（以下简称冷轧辊）。4.2 引用标准4.2.1 增加新标准的引用在本送审稿中增加了未注公差标准的引用；为了标准的规范性和统一性，减少标准篇幅，增加了术语标准的引用；为了保证辊坯标准和产品标准的一致性，引用了辊坯标准；根据冶金机电标准化技术委员会的要求
12、，将原国标GB/T13315锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法作为附录纳入本标准，因此增加相关标准的引用。除GB/T9445外，其原引用标准1991年版的JB 3111、ZBY 230、 ZBY 231分别被GB/T 12604.1、JB/T 10061、JB/T 10062所代替，因此又增加了这三个标准的引用；因增加材料8Cr3MoV、8Cr5MoV，原GB/T223.5适用范围没有覆盖Si化学成分，所以增加GB/T223.60的引用。增加引用的标准有：GB/T 1804-2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证GB/T 12604.1 无
13、损检测 术语 超声检测GB/T 15546 冶金轧辊术语GB/T 15547 锻钢冷轧辊辊坯JB/T 10061 A型脉冲反射式超声波探伤仪 通用技术条件JB/T 10062 超声探伤用探头 性能测试方法GB/T223.60 钢铁及合金化学分析方法 高氯酸脱水重量法测定硅含量4.2.2 取消引用标准：因引用了新的未注公差标准，原GB 1800公差与配合 总论 标准公差与基本偏差取消引用；由于原标准和修订后标准的技术要求中没有洛氏和维氏硬度的要求，因此在本送审稿中取消洛氏和维氏硬度的试验方法，并在引用标准中取消GB 230金属洛氏硬度试验方法和GB 4340金属维氏硬度试验方法。取消GB/T12
14、992000的引用，在表1中注明9Cr2的化学成份。4.3 技术要求4.3.1原标准3.1“，并按供需双方认可的图样制造，。”“图样”一词不全面，也可能是协议或合同注明的要求。将3.1条改为:冷轧辊应符合本标准和供需双方的约定（图样、协议等）。4.3.2 由于在实际设计与生产中已不采用材料8CrMoV和9Cr2W，因此在3.2条表1中取消牌号为8CrMoV和9Cr2W的材料。4.3.3 在3.2条表1中增加材料8Cr3MoV、8Cr5MoV及化学成份，根据国标统一材料命名，将材料85Cr2MoV重新命名为8Cr2MoV。在3.6.5条表5中增加了8Cr3MoV、8Cr5MoV材料的淬硬层深度。
15、随着轧机的发展，原有标准中推荐的材料已不能满足需求，而8Cr3MoV和8Cr5MoV材料的耐磨性、淬硬层深度等能满足现代化轧机生产的要求，且该两种材质的冷轧辊已在全国各大钢厂得到广泛应用，故此本送审稿在冷轧辊材料中增加了该两种牌号。4.3.3.1 新材料8Cr3MoV主要技术性能介绍国内在二十世纪九十年代组织研制开发，我公司从1993年开始研制，历经实验室试验、化学成份设计筛选确定，材料性能参数测定、热处理工艺试验、实物解剖检测、试制上机使用考核，并于1997年通过省级新产品鉴定和科学技术成果鉴定，属国家级新产品和江苏省高新技术产品，现已在各大钢厂推广使用，其主要技术性能如下： 材料化学成份：
16、钢 号化学成分 WtCSiMnCrMoVNiCuSP8Cr3MoV0.781.100.401.100.200.502.803.200.200.600.050.150.800.250.025在成份设计中，C、Si、Mo、Ni四种元素的含量范围较宽，在工作辊的实际设计制造时，可根据轧机不同的使用工况条件进行选择。如高硬度有色铝箔轧机用工作辊，元素C、Si含量较高，当设计有效淬硬层深度小于20mm时，Ni、Mo较低等。 有效淬硬层深度确定对不同辊身直径、不同设计要求，采用不同的热处理工艺方案。为确定有效淬硬层深度，设计与冷轧工作辊结构尺寸相似的解剖检测辊，热处理后在磨床上逐层磨削检测肖氏硬度，经过多
17、次试验和检测而获得了有效淬硬层深度的数据。8Cr3MoV材质的工作辊辊身有效淬硬层深度辊身直径（mm）辊身表面硬度范围（HSD）3Cr材料（8Cr3MoV）有效淬硬层深度(mm)不小于300951590962075903015009520909625759050095209096257590注：淬火方式为感应加热淬火。4.3.3.2 新材料8Cr5MoV主要技术性能介绍随着国内冷轧板带产品结构调整，要满足市场需求的汽车板、家电板等高附加值产品的轧制要求，对辊身的耐磨性和组织均匀性提出了新的要求，在8Cr3MoV材料基础上，1995年开始了8Cr5MoV新材料的研制工作，我公司也经历了研制工作的
18、全过程，并在2000年通过省级新产品鉴定和科学技术成果鉴定，属国家级新产品和江苏省高新技术产品，现已在各大钢厂推广使用，其主要技术性能如下： 材料化学成份钢 号化学成分 WtCSiMnCrMoVNiCuSP8Cr5MoV0.780.900.401.100.200.504.805.500.200.600.100.200.800.250.020与8Cr3MoV相比，主要是Cr元素含量适当提高，使碳化物组织形态得到改善，耐磨性和效透性相应得到了提高。8Cr5MoV是目前国内外的冷轧辊的主流材料，为有高我国冷轧辊的竞争力，提高了杂质元素S、P的控制要求。 有效淬硬层深度确定同样采用解剖检测方法，对不同
19、辊身直径、不同设计要求，采用不同热处理工艺方案，经多次试验，获得了有效淬硬层深度的数据。从试验数据可得，在同等条件下8Cr5MoV的有效淬硬层深度也得到了提高。8Cr5MoV材质的工作辊辊身有效淬硬层深度辊身直径（mm）辊身表面硬度范围（HSD）5Cr材料（8Cr5MoV）有效淬硬层深度(mm)不小于300951590962075903015009525909630759050095259096357590注：淬火方式为感应加热淬火。4.3.4 因未注尺寸公差已引用专门的公差标准，因此将原标准的3.8条中的图样上辊身未注尺寸公差按GB 1800中规定的公差等级IT14级改为应执行GB/T 18
20、04-2000 m级。由于现行的GB/T 1184-1996标准将未注圆柱度公差等级分为H、K、L三级，故将辊身未注圆柱度应不低于8级改为应执行GB/T 1184-1996 K级。4.3.5 关于软带宽度的确定GB/T13314-91中软带宽度定义为“从辊身端面沿母线测量至硬度达到图样要求处的距离”。对辊身端部小倒角、小圆角来讲，软带宽度的定义应无异议。但近十年来，随着冷轧机（冷轧辊）设计的改进，端部结构也出现多种形式，冷轧辊新材料得到广泛应用，原软带定义显得不严密。（1）端部结构由过去简单的圆弧，45倒角发展为大斜面、大圆弧、斜面和圆弧联接等多种形式，软带宽度计量的起点产生凝问。轧辊端部结构
21、、轧机形式、材料变化如下表：辊身端部结构轧机型式材 料备注上世纪90年代二（四）辊单机架可（不）逆轧机为主，少量串联式四辊连轧机组。2Cr系列（9Cr2、9Cr2Mo、986CrMoV7等）软带宽度计量的起点明确。二十一世 纪串联式六（四）辊连轧机组、单机架六（四）辊可逆机轧。3Cr系列、5Cr系列，甚至半高速钢（SHSS）软带宽度计量的起点不明确。（2）早期采用低碳、铬材料作为轧辊用料，由于淬硬性和淬透性都比较差，热处理后出现辊身边缘部位出现未淬火现象，但随着采用3%Cr、5%Cr材质的应用，其淬硬性和淬透性都有所提高，加上热处理淬火技术的提高，使得辊身边缘部位淬火硬度接近工作区域硬度。为此
22、，我们将标准中软带宽度重新定义为：“从辊身圆柱面边部开始沿母线测量至硬度达到图样要求处的距离”，也就是说计量软带长度时不包含端部倒角（圆）长度。早期轧辊的倒角一般为R515或C515,因此将软带宽度重新调整如下（单位为毫米）。辊身长度3003016006011000100120002000软带宽度不大于新（旧）25（30）45（50）50（60）55（65）65（80）4.3.6 为提高冷轧辊的抗剥落性能，将“网状碳化物应小于3级”改为”不大于2.5级。”4.3.7 原标准中3.7.3中“不允许有目视可见的尖棱、深的刮伤、裂纹等缺陷。”不确切,目前国内冷轧辊设计很少有中孔,取消该条。4.4 标
23、记、包装、运输和储存原标准中工作辊的防锈包装是按照GB/T 4879-1985执行的，随着GB/T 4879标准的修订，本送审稿根据现行GB/T 4879-1999标准，将原标准的6.2条中工作辊防锈包装要求按GB 4879表2中D级规定执行改为按GB/T 4879-1999表1中3级包装的规定执行。防锈期限自发货之日起，在正常保管情况下不少于半年改为不超过2年。4.5 规范性附录A“锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法”在本标准中增加了规范性附录A“锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法”，内容是在GB/T13315-1991基础上修订而成。与GB/T 13315-1991相比，本规范性附录的主要内容有以下三
24、个方面的变化：4.5.1 对本附录中要素的编排进行了调整4.5.1.1 对“符号”不单独编一条，而是分别在公式和图中加注（1991年版的3.1；本版的A.3.2.5.2、A.5.3.4 b、A.6）；4.5.1.2 “探伤记录”编入“缺陷的测量与记录”（1991年版的第9章；本版的A.7）；4.5.1.3 “缺陷的测量与记录”、“轧辊区域的划分”、“探伤报告”的编号作了变动（1991年版的第7章、第8章、第9章；本版的A.7、A.6、A.9）；4.5.1.4 “探伤结果分级”编入“探伤结果的评定”，不作为附录（1991年版的附录A；本版的A.8.2）；a) 在“范围”中首条提出：“本方法规定了
25、锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法和探伤结果分级”，故将“探伤结果分级”编入“探伤结果的评定”，则在正文中形成检测前准备检测（缺陷的测量与记录）检测结果评定一个完整的超声波检测系统。如将“探伤结果分级”不列入正文中，使正文结构不完整。b) 方法中给出的“探伤结果分级”只是一个探伤结果的分类方法，不是产品质量的指定性级别。究竟产品质量要求如何，还需要供需双方商定级别，供需双方还可另行协商检查项目、探伤方式和探伤条件（本版的A.8.3）。c) 相关标准均把“检验结果等级分类”编排在标准正文中，如：JIS G0587-1980碳钢、低合金钢锻件超声波探伤方法及检验结果的等级分类（第8章等级分类）；奥钢联质
26、量控制标准第三部分锻造支承辊及工作辊的超声波探伤（第8章 接收标准）；GB/T 6402-1991锻钢件超声波探伤方法（第8章质量等级）；JB 3963-95压力容器锻件超声波探伤方法（第7章等级分类）；4.5.1.5 “中心草状回波缺陷”作为“术语与定义”中的条文，不作为条文中的注（1991年版的附录A，A.4；本版的A.2.6）。GB/T 1.1中的6.5.1指出：“条文的注和示例应只给出对理解和使用标准起辅导作用的附加信息，不应包括要声明符合标准而应遵守的条款”。而 “中心草状回波缺陷”的定义涉及到测量方法，回波高度的界定，且草状回波缺陷范围界定还是质量的关键要素，所以此条应列入规范性技
27、术要素中。4.5.2 修改了本附录中一些条文的内容4.5.2.1 修改了“范围”的内容4.5.2.1.1 第一段说明了锻钢冷轧工作辊所包括的轧辊种类，比较1991年版增加了平整机工作辊，多辊轧机用中间辊。a) 这几种轧辊的轧制对象都属不加热的轧件；b) 这些轧辊的材质都选用了锻钢冷轧辊用钢；c) 这些轧辊都要求高的辊身表面硬度和优良的抗磨损性能，对辊子的使用性能要求一样。有些冷轧厂并未把平整机工作辊和冷轧工作辊严格分开。而是将新辊首先在平整机上使用，然后再做冷轧工作辊。d) 基于上述特征，所以这些辊子均需进行淬火处理，以实现高的辊身表面硬度的要求。4.5.2.1.2 第二段说明该方法的适用范围
28、a) 适用于尺寸大于等于80 mm 轧辊辊坯和轧辊成品。b) 适用于使用A 型脉冲反射式超声波探伤仪进行纵波接触法的超声波探伤。c) 对于不宜用本标准提出的探伤方法进行探伤，且直径小于80 mm 的轧辊，其探伤方法由供需双方协商。4.5.2.2 修改了“单个回波缺陷”的定义（1991年版的3.2.4；本版的A.2.2）；4.5.2.3 修改了探头直径选用的规定（1991年版的表2；本版的表A.1）；4.5.2.4 修改了探伤用耦合剂的规定（1991年版的5.2；本版的A.4.2）。修改为：推荐使用机油作耦合剂，在不影响探伤灵敏度、不损伤轧辊表面的条件下，也可以用其它液体介质作耦合剂，但校正仪器
29、和实际探伤时应使用同一种介质的耦合剂。因为不同介质的耦合损失不同。4.5.2.5 修改了用于调节探伤灵敏度的探测距离与增益增量关系曲线（1991年版的6.2.3 a图2、图3；本版的A.5.3.4 a图A.2、图A.3）。1991年版的图2（实心轧辊用）、图3（空心轧辊用）都是用探头频率为2 MHz和2.5 MHz的增益增量平均值绘制的曲线，共两个图。本版分别用探头频率为2 MHz和2.5 MHz的增益增量绘制曲线，共四个图，即图A.2，用于实心轧辊的两个；图A.3，用于空心轧辊的两个。4.5.2.6 把游动回波缺陷列入A.8.1.1中。4.5.2.7 对于连续回波缺陷，原GB/T 13315
30、1991中称之为线性缺陷，不允许这类缺陷存在。本版修改为在各类别轧辊中的不同级别的各区允许存在一定当量直径的连续回波缺陷（见本版A表2）。从北满特钢有限公司、宝钢集团常州轧辊制造公司、上海宝钢工业检测公司等单位对连续回波缺陷的解剖结果来看，探伤中所产生的连续回波缺陷，是一些诸如偏析、疏松之类的低倍缺陷经锻造后沿轴向拉长的缺陷回波。这些缺陷在锻造前是分布在晶界的夹杂、缝隙以及沿晶界聚集的炭化物，经锻造后沿轧辊轴向分层呈断续链状或断网状分布，其端头圆钝。对超声波的反射呈现连续回波，其回波当量直径实际上是这些分层呈断续链状或断网状缺陷反射的叠加结果，不是单个连续缺陷回波的当量直径。审定会上，对这种连续回波缺陷不作为判废条件，而在各类别不同级别各区中允许存在一定当量直径的连续回波缺陷予以认同。对于连续回波缺陷的长度问题，国内外相关标准的规定不一，审定会上一些代表认为：连续回波缺陷的长度已超出探头的声束直径，限定其长度意义不大，只考虑当量直径即可，故在标准中只规定了连续回波缺陷的最大当量直径和允许存在不大
