《熱擠壓成型冷軋工作輥鍛件 技術(shù)條件》編制說明

《熱擠壓成型冷軋工作輥鍛件技術(shù)條件》

團體標(biāo)準(zhǔn)編制說明

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

隨著冷軋工作輥制造質(zhì)量要求的提高，同時考慮制造成本的降低；在中小鍛件應(yīng)用成熟的近凈

成形擠壓模鍛技術(shù)漸漸走進大鍛件的視野。利用大型壓機包括模鍛壓力機、自由鍛壓機等采用連鑄

坯或者電渣錠進行熱模鍛擠壓成型方法生產(chǎn)的冷軋工作輥，具有生產(chǎn)周期短、制造成本低，成形內(nèi)

外部質(zhì)量好、均質(zhì)化、高等向性的特點，同時擁有較好的成型性。目前行業(yè)內(nèi)普遍采用自由鍛成型

工藝，利用電渣錠生產(chǎn)冷軋工作輥，主要執(zhí)行《鍛鋼冷軋工作輥通用技術(shù)條件》GBT13314-2008標(biāo)

準(zhǔn)，作為基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)，并未涉及新成型方式-熱擠壓相關(guān)提出指標(biāo)細化要求。制定本標(biāo)準(zhǔn)有助于指

導(dǎo)具有設(shè)備、技術(shù)能力的制造廠商采用新方式進行生產(chǎn)，發(fā)揮相關(guān)企業(yè)先進工藝制造優(yōu)勢；同時促

進使用客戶充分了解熱擠壓成型冷軋工作輥產(chǎn)品的質(zhì)量性能，達到較好的使用效果。

由天津重型裝備工程研究有限公司、常州市華冶軋輥股份有限公司、河北宏潤核裝備股份有限

公司共同承擔(dān)了《熱擠壓成型冷軋工作輥鍛件技術(shù)條件》團體標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，共同組建了該團體

標(biāo)準(zhǔn)起草小組，明確各自的責(zé)任和分工，并開展工作。在《熱擠壓成型冷軋工作輥鍛件技術(shù)條件》

標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，起草小組認(rèn)真查閱有關(guān)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合熱擠壓冷軋工作輥技術(shù)，

以及冷軋工作輥使用用戶提出的性能要求和相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等，進行本團體標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。

2、主要工作過程

2021年9月，向中國鍛壓協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會（以下簡稱團標(biāo)委）秘書處發(fā)出團體標(biāo)

準(zhǔn)立項建議書；2021年10月，由天津重型裝備工程研究有限公司等公司組成了標(biāo)準(zhǔn)起草組，提

出了標(biāo)準(zhǔn)編制計劃和任務(wù)分工，并開始標(biāo)準(zhǔn)編制工作；2021年11月團標(biāo)委秘書處給專家委員會專

家發(fā)出團體標(biāo)準(zhǔn)立項函審單。到立項函審截止日期，發(fā)出函審單：5份，回收單數(shù)：5份；其中4

份贊成；1份贊成，有建議；根據(jù)發(fā)出函意見，編制組進行了修改。目前編制組完成起草標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)

研、問題分析和相關(guān)資料收集等工作；完成了標(biāo)準(zhǔn)制定提綱、標(biāo)準(zhǔn)編制，準(zhǔn)備征求社會意見。

二、確定標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

（一）標(biāo)準(zhǔn)編寫格式

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則起

草。

此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要內(nèi)容：本文件規(guī)定了熱擠壓成型冷軋工作輥鍛件的術(shù)語和定義、制造要求、

試驗方法、檢測規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸及儲運。

（二）關(guān)于適用范圍

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本標(biāo)準(zhǔn)在范圍界定方面，適于棒坯（連鑄坯或者模鑄坯預(yù)制）采用熱擠壓成型工藝生產(chǎn)冷軋工作輥

成品，其輥身最大直徑700mm。

（三）關(guān)于術(shù)語定義

對熱擠壓成型冷軋工作輥鍛件的術(shù)語進行定義，另外包括機械加工余量尺寸公差、冷軋工作

輥公稱尺寸。

（四）制造要求

本標(biāo)準(zhǔn)選取了冷軋工作輥的7個常用牌號，與GBT13314-2008標(biāo)準(zhǔn)中的材料牌號相同。標(biāo)準(zhǔn)

中規(guī)定了C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、V、Ni、

Cu化學(xué)成分要求。

本標(biāo)準(zhǔn)對熱擠壓用鋼提出要求，由于采用熱擠壓方式在三向壓應(yīng)力作用下會大大改善毛坯的表

面及心部鑄態(tài)組織，冶煉方法包括鋼錠采用的方式，也包括連鑄坯采用的工藝方式，其他用戶認(rèn)可

的冶煉方式也可以。

本標(biāo)準(zhǔn)對熱擠壓成型要求，采用熱擠壓模具對坯料進行熱擠壓可以擠壓出棒料，然后采用自由

鍛拔長工序鍛造出成品尺寸；也可以直接熱擠壓成型出冷軋工作輥成品尺寸。

1）模鑄鋼錠需先制坯，然后進行熱擠壓成型鍛件。采用模鑄鋼錠的冒口和尾部應(yīng)切凈且保證錠身

兩端有足夠的切除量，以保證鍛件不致殘留有害缺陷。

2）采用連鑄坯料可直接進行熱擠壓成型。應(yīng)保證擠壓后的鍛件兩端的壓余擠壓效果不好的部分清

除，以保證鍛件的質(zhì)量。

3）鋼的加熱應(yīng)當(dāng)在溫度、時間、均勻性上保證坯料具有足夠的可塑性，鋼的加熱應(yīng)當(dāng)避免鋼的氧

化、脫碳、過熱、過燒以及加熱溫度不均勻等情況的發(fā)生。適當(dāng)控制加熱溫度、變形溫度、變形條

件及冷卻等工藝參數(shù)。

4）選擇足夠噸位的鍛壓設(shè)備、工裝附具及工藝以保證坯料實現(xiàn)擠壓，使整個鍛件滿足成形尺寸并

獲得良好的表面狀態(tài)及均勻的組織結(jié)構(gòu)，保證鍛件中心線與坯料中心線重合。擠壓比輥身滿足大于

2.5，輥徑擠壓比滿足大于6。

5）保證擠壓前模具預(yù)熱，擠壓后快速脫模，控制擠壓后的冷卻速度，達到改善鍛件的組織狀態(tài)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熱擠壓鍛件余量及公差，雖然采取擠壓的方式，但是考慮到表面氧化的影響及擠

壓后表面的尺寸收縮往往大于自由鍛的收縮，故采用下表中的余量相對合理。

2

表1機械加工余量及公差（單位：mm）

零件直徑D

零件長度L≤200201～250251～320321～400401～500501～600601～700

余量a及公差

1501～250011+413+415+519+622+725+828+9

?6?7?8?10?11?13?14

2501～400015+519+622+725+829+1031+10

?8?10?11?13?15?16

4001～650019+622+725+829+1033+1135+12

?10?11?13?15?17?18

6501～1000022+725+829+1033+1137+1241+14

?11?13?15?17?19?21

注：臺階軸按最大直徑D及總長查取余量а及公差。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鍛后熱處理的要求及冷卻方式，規(guī)定最終熱處理采用感應(yīng)淬火方式或者供需雙方

認(rèn)同的方式獲得約定的表面硬度，并對冷軋工作輥的質(zhì)量提出要求參見GB/T13314執(zhí)行，交貨尺寸

的形位公差和尺寸公差應(yīng)符合圖樣規(guī)定。圖樣上輥身未注尺寸公差應(yīng)執(zhí)行GB/T1804-2000m級。輥

身一般按圓柱形制造，圓柱度未注公差應(yīng)執(zhí)行GB/T1184-1996K級；如需制成其他形狀，由供需雙

方協(xié)商確定。

（五）試驗方法

本標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分分析方法按GB/T223規(guī)定執(zhí)行。成品化學(xué)成分偏差按GB/T15547規(guī)定及來料

按以下分析方法執(zhí)行。

來料具體的分析方法及要求如下：

a)連鑄坯的成分偏析分析：

制造廠對連鑄坯圓坯成分偏析進行分析

取樣方法：任意一支連鑄坯取樣，圓坯橫截面按圖所示的圓坯取樣位置示意均取9點，化

學(xué)成分偏析范圍按GB/T15547規(guī)定。

圖1圓坯取樣示意圖

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b)模鑄錠的成分偏析分析

制造廠在首件模鑄錠成鍛件后對成分偏析進行分析。需檢測冒口端的偏析。試樣橫截面按

圖所示位置5點。化學(xué)成分偏析范圍按GB/T15547規(guī)定。

圖2模鑄坯化學(xué)成分偏析分析取樣示意圖

另外規(guī)定低倍組織檢驗按GB/T226規(guī)定執(zhí)行。網(wǎng)狀碳化物檢驗按GB/T1299-2000規(guī)定執(zhí)行。

超聲波探傷檢驗按GB/T13314規(guī)定執(zhí)行。肖氏硬度檢驗方法按GB/T13313的規(guī)定執(zhí)行。冷軋輥輥

身淬硬層深度的測試，應(yīng)采用輥身逐層磨削測定表面肖氏硬度值或在使用單位修磨時測定表面肖氏

硬度值的方式。冷軋輥輥身表面裂紋的檢驗方法由供需雙方協(xié)商確定。

（六）檢驗規(guī)則

1）冷軋輥質(zhì)量由制造廠質(zhì)量檢查部門按本標(biāo)準(zhǔn)和供需雙方的約定進行檢驗。

2）冷軋輥各部位尺寸及表面質(zhì)量要逐件進行檢驗。鍛件的缺陷通過打磨清除后，尺寸仍應(yīng)保持在

鍛件訂貨圖規(guī)定的公差范圍內(nèi)。鍛件打磨后，不允許有裂紋及目視可見的凹坑、非金屬夾雜、氣孔

和其他影響使用的表面缺陷。鍛件制造廠不準(zhǔn)許對鍛件進行焊補。鍛件的尺寸和外形應(yīng)符合訂貨合

同的要求。

3）冷軋輥化學(xué)成分每爐鋼水澆注過程中取樣檢查，模鑄鋼應(yīng)于上端取樣檢驗。當(dāng)分析不合格時，

允許在冷軋輥本體上取樣復(fù)驗，復(fù)驗合格即為合格。

4）低倍組織、網(wǎng)狀碳化物檢驗應(yīng)符合GB/T15547的規(guī)定。

5）冷軋輥應(yīng)逐支進行超聲波探傷檢驗，

6）冷軋輥表面硬度、輥身硬度均勻度、軟帶寬度逐件進行檢驗。

7）輥身淬硬層深度由制造廠工藝保證，可用解剖測試相同材質(zhì)和熱處理工藝、直徑相近，確有代

表性的試驗輥的淬硬層判定。若與修磨測量值不同時，應(yīng)以實測值為準(zhǔn)。

8）需方應(yīng)在冷軋輥到貨后三個月內(nèi)進行復(fù)驗。當(dāng)需方復(fù)驗或使用中確認(rèn)冷軋輥質(zhì)量不符合本標(biāo)準(zhǔn)

或供需雙方的約定時，應(yīng)通知制造廠進行會檢，根據(jù)雙方會檢或第三方仲裁結(jié)果判定是否合格。

（七）標(biāo)志、清潔、包裝和儲運

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鍛件的標(biāo)志、清潔、包裝和運輸應(yīng)按訂貨合同的規(guī)定執(zhí)行。

鍛件表面應(yīng)沒有銹斑及其它污染物。

其他要求參照GB/T13314的規(guī)定執(zhí)行。

三、主要試驗（驗證）的分析、專題試驗，試生產(chǎn)驗證報告

中國一重利用MC5連鑄坯料在150MN液壓機進行中試生產(chǎn)，驗證技術(shù)方案的可行性及產(chǎn)品質(zhì)量

評價。采用連鑄坯作為坯料利用鐓擠方式進行生產(chǎn)制造，其具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢及經(jīng)濟優(yōu)勢。改變

傳統(tǒng)大型鍛件自由鍛成形技術(shù)，使鍛件三向受力均勻，改善心部成形狀態(tài)，減少密集類缺陷，充分

打碎網(wǎng)狀碳化物，提高產(chǎn)品質(zhì)量；實現(xiàn)近凈成形。同時減少鍛造火次，降低原材料選材成本及重量，

減少加工成本及生產(chǎn)制造周期。該項變革性技術(shù)的應(yīng)用必將對推動行業(yè)的發(fā)展。

圖1熱擠壓冷軋工作輥現(xiàn)場圖

圖1為熱擠壓冷軋工作輥制造現(xiàn)場，將連鑄坯料加熱后放入擠壓筒內(nèi)進行擠壓，利用150MN水

壓機，完成輥徑及輥身的擠壓。鍛件脫模后進行退火處理。獲得表面質(zhì)量和心部質(zhì)量較好的鍛件。

圖2、圖3為連鑄坯擠壓前后的網(wǎng)狀碳化物變化。圖4為擠壓后退火晶粒度，鍛件各部均達到8級

以上晶粒度。圖5為對輥身進行表面波探傷，無探傷缺陷。

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圖2連鑄坯網(wǎng)狀碳化物圖3熱擠壓后網(wǎng)狀碳化物破碎

圖4熱擠壓后晶粒度

圖5輥身表面波探傷

四、與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)水平對比分析報告；采用國際標(biāo)準(zhǔn)（國外先進）標(biāo)準(zhǔn)的程度簡要說明；

目前的檢索在國外未見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用大型壓機利用熱擠壓模鍛技術(shù)在冷軋工作輥制造，

在國內(nèi)外屬于首創(chuàng)。國內(nèi)中國一重開展該項技術(shù)的應(yīng)用，該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行國標(biāo)GBT13314-2008

的基礎(chǔ)上進行闡述。

五、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利及知識產(chǎn)權(quán)問題。

六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

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七、預(yù)期的經(jīng)濟效果

根據(jù)市場調(diào)研，截止到2020年國內(nèi)黑色冷軋207條扎線，國內(nèi)冷軋工作輥年需求量為

6.7億元，年約需鍛件重26000噸。目前冷軋工作輥基本依靠國產(chǎn)，邢臺軋輥、江蘇共昌等

老牌軋輥企業(yè)占有絕對優(yōu)勢同時也占據(jù)著大部分市場，此外寶鋼軋輥、常州軋輥、武漢軋輥

等也占據(jù)一定的市場份額。工作輥產(chǎn)品規(guī)格分布數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果顯示，3t以下工作輥占59%，

3~6t工作輥占26%，6t以上工作輥合計約占15%。通常采用的技術(shù)路線為電極冶煉→電極退

火→電渣重熔→鍛造→鍛后熱處理→粗加工等，鍛造工藝采用鐓粗→拔長→出成品→摔精（3

火