热轧加热炉炉辊采用辊底式隧道炉结构，是炉内板坯传输的核心设备。辊身为 45# 普碳钢无缝厚 壁钢管，内部集成水冷系统，包含不锈钢水冷中心管 和水冷架，通过循环冷却水实现高温环境下的热负荷 承载。辊身表面焊接 4 组 Cr28Ni48W5 合金辊环，可 耐受 1 200 ℃以上的高温冲击。辊身周向均匀布置 Y 型锚固钉，材质为 Cr18Ni9Ti，开口角度为 45°。通过 专用模具完成耐材浇注形成复合防护层，以隔离炉内热 辐射。在品种钢及高温钢生产过程中，炉内温度场呈现显著差异化特征，炉温波动范围为 200 ～ 300 ℃，但由于传统耐材体系适应性不足，出现了耐材失效问题
1.耐材失效问题
炉辊耐材失效的主要原因是材料性能较差、浇注工艺粗放、养护制度僵化以及模具结构缺陷等。第 一，材料性能较差。传统浇注料以低铝硅酸盐为主， Al2O3 含量低于 50%，抗热震性差，当炉温频繁波动 且温差较大时，热应力累积会引发网状裂纹。第二， 浇注工艺粗放。单次振动时间仅为 5 ～ 8 s 且缺乏分 阶段填充策略，导致耐材层密实度不足，内部易形成 应力集中点。第三，养护制度僵化。夏季静置时间不 足 12 h、冬季静置时间未达 16 h。第四，模具结构缺 陷。原模具两端无挡环设计，脱模时机械振动易造成 边部耐材与模具粘连脱落 [4] 。上述问题耦合导致耐材 脱落速率增大。耐材脱落后，脱落区域辊芯直接暴露 于 1 300 ℃的炉气中，冷却水通道局部过热汽化形成 气阻，水温从 40 ℃异常升至 70 ℃及以上，造成炉辊 径向跳动偏差过大，使得辊环与板坯摩擦加剧，导致 带钢下表面产生深度为 0.1 ～ 0.3 mm 的线性划痕以 及氧化铁皮压入缺陷。
2.耐材配方优化
针对炉辊耐材脱落问题，从材料体系优化入手， 系统性地提升浇注料性能。先在现有浇注料中添加钢 纤维作为增强相。钢纤维的引入可以显著提高耐材的 抗折强度与抗热震性。然后针对传统浇注料成分缺 陷，引入高纯度 Al2O3 作为关键添加剂，将浇注料中 Al2O3 的含量提升至 70%。将干混料与添加剂的质量 比控制在 4% ～ 5%，以确保材料高温稳定性与黏结 性能的平衡。在加水量控制方面，建立动态调节机制， 将基准配水量设为干混料质量的 6.0% ～ 6.5%，夏季 环境温度高于 35 ℃时增加 0.5% 以改善成型性能，冬 季则减少 0.5% 以避免硬化延迟。现场采用振动泛浆 法作为判定标准，当湿混料经振动后表面均匀泛浆且 无泌水现象时，判定加水量达到最优值。
3.浇注工艺改进
针对炉辊耐材浇注工艺的缺陷，通过模具结构优 化、振动密实工艺升级和脱模流程标准化实现技术突 破。模具改进方面，设计圆环型镂空挡环并焊接于炉辊辊身两侧，结合锚固钉布置，增强边部耐 材与辊体的机械咬合强度，避免浇注料边缘脱落。 振动密实工艺采用分阶段三次填充法 ：第一次填 充模具体积的 2/3，然后启动振动台，待湿混料表面均 匀泛浆后停止；第二次填充至模具全满，再次振动至泛浆 ；第三次补充填充辊环部位并振动。单次振动时间严格控制在10～15 s，确保耐材孔隙率在5%以下。
脱模工艺优化重点需要解决粘连问题。拆模前 使用手锤对模具端部和圆周方向进行预振动，随后由 2 名操作者同步锤击模具两侧的敲击块，确保脱模过 程受力均匀，避免边部耐材损伤。经现场验证，优化 后的浇注工艺可使耐材脱落率低于 3%，辊环与耐材界面结合强度提升 30%，为后续烘烤与服役稳定性奠定基础。