合金铸钢轧辊的性能特点是强度高、韧性好,具有很好的咬人性、抗热裂性和抗冲击能力。
合金铸钢轧辊的材质有降低碳含量、提高合金化程度的趋势,井采用多种微合金化技术,同时进一步提高冶金质量,使合金铸钢轧辊能够更好的满足不同轧机的使用需要。
合金铸钢轧辊是一种成分在共析钢及过共析钢范围,合金含量大于0.8%的铸钢轧辊,其碳含量一般在0.4%-1.3%之间,并含有一些铬、镍、钼、钒等合金元素,其基体组织通过正火+回火热处理过程,一般控制为索氏体及回火索氏体。
方/板坯初轧机、大型型钢开坯和轨梁轧机的粗轧、板带钢二辊粗轧机和破鳞机架的大立辊以及型钢、棒线材轧机的粗轧机等使用合金铸钢轧辊。
整体铸造和复合铸造的支撑辊均属于严格意义上的合金铸钢轧辊,根据硬度要求控制碳含量和加入不同的合金元素,制作支撑辊的合金铸钢材料,含有较高的铬、钼、钒等合金元素,随着合金含量的增加,基体组织由索氏体转变为贝氏体或马氏体,同时含有高硬度的二次碳化物,硬度范围为 HS 55-70,具有优良的耐磨性和抗剥落能力。
合金铸钢轧辊进行球化退火热处理,主要是为了改善轧辊的切削性能,提高切削效率并为后续的淬火处理做好相应的组织准备。球化退火处理使组织中的碳化物由片状转变为球状,亦即在铁素体的基体上均匀地分布着球状或粒状碳化物,成为球状珠光体组织。
合金铸钢轧辊大多数为整体铸造轧辊。传统生产工艺采用辊身冷型挂砂、底注和正火回火热处理,主要用于生产碳素钢轧辊和普通3辊式型钢轧机、复二重棒线材轧机等使用的普通合金铸钢轧辊。
为了强化合金铸钢轧辊的辊身性能,以获得良好的辊身工作层铸造组织,大部分由冷型挂砂改为冷型喷涂料,冒口补缩采用电加热工艺,随着轧辊合金化程度的提高,轧辊热处理增加了高温扩散和球化等工艺手段。
合金铸钢轧辊生产工艺流程有两种:一是冶炼-铸造-热处理-加工-性能、探伤等检测-成品;二是冶炼-铸造-粗加工-热处理-精加工-性能、探伤等检测-成品。
合金铸钢轧辊进行淬火热处理的目的,主要是为了使轧辊工作层获得良好的适用组织,充分发挥合金元素在轧辊中的作用,提高辊身工作层的硬度及耐磨性。
合金铸钢轧辊进行球化退火热处理,主要是为了改善轧辊的切削性能,提高切削效率并为后续的淬火处理做好相应的组织准备。球化退火处理使组织中的碳化物由片状转变为球状,亦即在铁素体的基体上均匀地分布着球状或粒状碳化物,成为球状珠光体组织。
合金铸钢轧辊进行淬火热处理的目的,主要是为了使轧辊工作层获得良好的适用组织,充分发挥合金元素在轧辊中的作用,提高辊身工作层的硬度及耐磨性。
1 对象的选择为了降低轧辊成本,我们分析了生产铸钢轧辊毛坯工艺过程诸因素,其中工艺出品率是诸因素综合反映,所谓工艺出品率是指铸钢轧辊毛坯重量占用于生产轧辊所消耗钢水总量的百分数。用公式表示为:
本文介绍一种通过水淬获得低合金马氏体铸钢衬板生产工艺及其生产技术要点。
轧辊的分类方法有多种,主要有:(1)按产品类型分有带钢轧辊、型钢轧辊、线材轧辊等;(2)按轧辊在轧机系列中的位置分有开坯辊、粗轧辊、精轧辊等;(3)按轧辊功能分有破鳞辊、穿孔辊、平整辊等;(4)按轧辊材质分有钢轧辊、铸铁轧辊、硬质合金轧辊、陶瓷轧辊等;(5)按制造方法分有铸造轧辊、锻造轧辊、堆焊轧辊、镶套轧辊等;(6)按所轧钢材状态分有热轧辊、冷轧辊。各种分类可以相应组合而使轧辊有更明确的含义,如热轧带钢用离心铸造高铬铸铁工作辊。
常用的轧辊材质和用途见表。轧辊的性能和质量一般取决于其化学成分和制造方式并可由其组织、物理和力学性能以及存在于轧辊内部的残余应力类型来评估(见轧辊检验)。轧辊在轧机中的使用效果不但取决于轧辊材质及其冶金质量,还和使用条件、轧辊设计、操作维护有关。不同类型轧机的轧辊使用条件有很大差异,造成差异的因素有:(1)轧机条件。如轧机类型、轧机和轧辊设计、孔型设计、水冷条件和轴承种类等;(2)轧制条件如轧材品种、规格及其变形抗力、压下制度和温度制度、产量要求和操作等;(3)对产品质量和表面质量的要求等。
常用轧辊材质和用途表
轧辊类别 |
辊 身 硬度HS |
辊颈抗拉 强度/MPa |
主要用途 |
|
铸 钢 轧 辊 |
铸钢 半钢 石墨钢 高铬钢 工具钢(高碳 高速钢) |
30~70 35~70 35~60 70~80 80~90 |
500~1000 300~700 500~900 注 注 |
大、中型型钢开坯和粗轧机架,板带轧机粗轧机架,支承辊 大、中、小型型钢中间及精轧机架,板带钢工作辊 大、中、小型型钢粗轧机架 带钢粗轧后架,精轧前架,冷轧带钢工作辊 热轧带钢精轧机架,小型或线材精轧机架 |
铸 铁 轧 辊 |
冷硬铸铁 无界(限)冷硬铸铁 球墨铸铁 高铬铸铁 特殊铸铁 |
55~85 55~85 35~80 60~95 75~95 |
150~220 150~220 300~700 注 注 |
板材、线材、型材、管材精轧机架 板材、线材、型材、管材中轧、精轧机架,板带钢精轧机架 型材、线材、管材粗、中轧机架 小型型钢、线材轧机精轧机架,带钢预精轧机架 小型、线材、管材预精轧,精轧 |
粉 末 冶 金 轧 辊 |
碳化钨 工具钢 |
80~90 80~90 |
注 注 |
小型、线材精轧机架,冷轧小型钢材 小型、线材精轧机架,带钢精轧机架 |
锻 钢 轧 辊 |
热轧辊 冷轧辊 支承辊 锻造半钢及白口铁 |
35~60 75~105 40~70 35~70 |
500~1100 700~1400 700~1400 500~1000 |
开坯,大型粗轧机架,板钢粗轧机架 冷轧带钢工作辊,型材、焊管成形辊 冷、热板带轧机 大、中、小型粗、中、精轧机架 |
注:复合轧辊辊颈材料按强度要求选择。
因此,不同类型的轧机以及同类型而使用条件不同的轧机,对所用的轧辊性能要求不尽雷同,如方坯和板坯初轧机轧辊要具有好的扭转和弯曲强度、韧性、咬入性、抗热裂性和热冲击性以及耐磨性;而热带精轧机架要求轧辊辊面的高硬度、抗压痕、耐磨、抗剥落和耐热裂等性能。
弄清轧辊的使用条件以及在同类型轧机中所用轧辊的失效方式,了解当前各种轧辊材质的性能和制造工艺,才能较正确地制定该轧机用辊的技术条件和选用合适而经济的轧辊材质。
最常用来评价轧辊在轧机中使用性能的方法有:(1)轧制1t轧材所消耗的轧辊重量(kg)(简称辊耗),用kg/t表示;(2)每单位轧辊直径减少所轧材的重量,用t/mm表示。
随着轧机的现代化,对轧辊使用失效的深入研究以及轧辊材质和制造工艺的改进,工业发展国家的平均辊耗已降低到1kg/t以下。
指除铸造合金结构钢以外有特殊使用性能的低合金铸钢。
耐热低合金铸钢 中国常用的耐热低合金铸钢有ZG20CrMo、ZG15Cr1M01V。它们可在过热蒸汽中工作,有较高的高温持久强度和蠕变极限。钢中铬和钼起固溶强化和提高淬透性的作用,钒可细化组织并防止晶粒长大。钼和钒提高钢的高温强度。上述两种钢可以制作在570℃以下工作的蒸汽室、阀门、隔板套等。
低温低合金铸钢 此类钢中碳含量低并适量加入锰,中国常用的牌号有ZG06MnNb、ZG06AlNbCuN,二者的使用温度可达到-90℃和-120℃。国外主要用含镍2.0%~3.0%或3.0%~4.0%的含镍铸钢,可分别用于-70℃和-100℃。但含镍低温钢易产生氢脆和热裂,生产工艺复杂。
析出强化型铜钢 铜可提高钢的耐腐蚀性能。铜在铁素体中固溶度随温降而减小,经时效处理可提高强度和硬度。这类钢有铜-镍型、铜-锰型和铜-锰-硅型,钢中含铜0.85%~1.80%。常用于伐木业,也可用于水轮机叶片等壁厚形状复杂且要求不变形的大型铸钢件。
抗磨低合金铸钢 在磨料磨损条件下,钢应有高的硬度和韧性。此类钢有马氏体型和贝氏体型。另外还有90年代开发的奥氏体一贝氏体钢(简称奥贝钢)是一种高碳(0.60%~0.90%)高硅(2.30%~2.40%)经等温淬火的钢种,由于贝氏体型转变的不完整性,组织中尚残存有分散的奥氏体,在外力作用下可以发生形变强化,有很好的抗磨性能。
高强度低合金铸钢 高强度低合金铸钢是指抗拉强度在1205~2070MPa范围的铸钢,常用于军工产品铸钢件,如炮栓环、离心铸造炮管、坦克车架和矿山铲运机、推土机上要求高强韧性和耐磨性的铸钢件。典型的牌号如4330钢(美国牌号)。