轧辊材料及热处理工艺

2022-02-16  来自: 安阳市金龙冶金机械有限责任公司 浏览次数:90

轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力,内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度,主要从轧辊材料方面来考虑;硬度通常是指轧辊工作表面的硬度,它决定轧辊的耐磨性,在适当的程度上也决定轧辊的使用寿命,通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。


冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制压力,加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题,容易导致瞬间高温,使工作辊受到强烈热冲击造成裂纹、粘辊甚至剥落而报废。因此,冷轧辊要有抵抗因弯曲、扭转、剪切应力引起的开裂和剥落的能力,同时也要有高的耐磨性、接触疲劳强度、断裂韧性和热冲击强度等。

 

从20世纪70年代后期到80年代中期,国内外开始研究使用铬含量在3%~5%的深淬硬层冷轧工作辊钢。3%铬冷轧辊不需重淬,且有效淬硬层深度可达到25~30mm,5%Cr冷轧辊有效淬硬层深度则达到40mm,其耐磨性和抗事故性能也有显著提高。在这一阶段,国内试制了9Cr3MoV钢,国外一些制造厂也先后开发推广了深淬硬层冷轧辊,如美国的3.25%Cr钢和5%Cr钢,日本的KantocRP53、FH13、MnMC3和MC5等。这些钢都采用高碳高合金材料,具有良好的硬度和耐磨性,但轧辊淬硬表面脆性大,接触疲劳寿命低,质量不稳定。 


为提高淬硬层深及接触疲劳寿命,降低淬硬层脆性及过热敏感性,同时也为满足轧件对冷轧工作辊力学性能和使用性能的进一步要求,自20世纪80年代中、后期,国外轧辊生产厂对5%Cr冷轧辊钢进行了化学成分的优化工作,主要是在5%Cr钢中增加钼、钒的含量或加入钛、镍等元素。添加0.1%左右钛的5%Cr钢轧辊中,钛以碳氮化合物(TiCN)形式在基体中微细析出,经过摩擦损耗后TiCN脱落,在轧辊表面形成划痕,使适度的粗度再生。在镀锡板轧机的实际操作中,有效利用粗糙度降低小的优点,从轧制初期就可高速轧制。 


在最终热处理过程中,对轧辊钢的淬火和加热限制在奥氏体中含碳量不超过0.6%的程度,然后进行尽可能强烈的冷却,这样就可以得到较深的淬硬层。此时,轧辊的淬硬层组织除隐针马氏体(以板条为主)外,尚有约4%的碳化物和10%左右的残留奥氏体。轧辊的表面硬度(包括残余压应力的影响)约为HS(D)95~99。


最后,用低温回火将轧辊表面硬度调整到规定值,低温回火越充分,硬度偏低时韧性越好,抗热裂能力越高。钼、钒含量的增加导致淬火后钢中含有较多的残余奥氏体,回火后大部分又转变为新马氏体,这样就有助于提高轧辊硬度,增强耐磨性并降低磨损面粗糙度。 


冷轧辊的发展方向将是在进一步提高强度硬度和淬硬层深度的同时,保证韧性。大型冷轧工作辊将普遍采用含钒、铣、镍等元素的改进型5%Cr钢制造。为提高材料的淬透性,Cr的含量将进一步增加,如8%~10%Cr及更高铬的锻钢已开始用于实际生产,但含Cr量的增加会导致较差的韧性,因此需要适当平衡C和Cr含量,在较低的温度下淬火获得所需要的冷轧辊硬度,从而减少轧辊的断裂和降低其断裂敏感性。另外,随着锻件制造技术的进一步完善,高铬钢工作辊将更多地应用于大型冷连轧机。5%Cr及其含钒的改进型钢广泛用于大型支承辊锻件,高铬含量的大型锻钢支承辊进入实用阶段。大型冷轧工作辊要求采用电渣重熔锭锻制,而大型支承辊锻件用钢则被广泛采用钢包精炼并真空除气的冶铸工艺生产,钢水的纯净度均达到较高水平。


总之,合理选材及采用合适的热处理方式高质量地制造轧辊,可以节约大量的辊材,降低轧钢生产成本,同时提高轧辊的质量和产量。因此,应重视轧辊选材的新动向,从轧钢的实际条件出发.开发轧辊的新材质,提高轧辊的制造质量。


关键词: 金龙冶金   轧辊   连轧设备   托辊  

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