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冷轧辊制造工艺的发展

 

冷轧辊制造工艺可分为三个阶段:第一阶段是1940~1960年,当时锻钢轧辊多用做冷轧工作辊,用电弧炉冶炼,不经真空脱气。当时的目标是辊身硬度均匀,在轧辊制造过程中和使用过程中不发生灾难性断裂。轧辊钢中Cr含量仅为1.5%~2.0%,第二阶段是1960~1970年,在此期间开始用电渣重熔法制造高质量冷轧辊,夹杂物级别大为改善,轧辊质量明显提高。在此期间同时出现了用真空脱气法冶炼轧辊用钢的工艺,采用无损探伤法检查轧辊,使断辊和剥落事故大大减少,含2.5%~3.0%Cr的冷轧工作辊的有效淬硬层深度达到15.8~19mm。第三阶段是1980~1991年,轧机改进,对冷轧薄板质量要求提高,因而对轧辊质量要求提高,此时轧辊使用管理水平也在提高,大大减少了轧辊的剥落。

20世纪70年代,在轧辊制造技术中出现了感应加热以及冷处理技术,使得轧辊淬硬层深度从以前不到10mm提高到15mm左右。经过感应淬火的冷轧辊,表面淬硬层产生残余压应力,心部产生残余拉应力。由于感应加热局限于表层一定深度内,轧辊内部温度仍较低,所以淬火后所产生的残余应力较整体淬火的残余应力小,轧辊不必再钻中心孔。由于感应淬火的种种优点,使得它迅速成为冷轧辊制造的主流技术。

冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制应力,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、剥落甚至报废。因此,冷轧辊要有抵抗因弯曲应力、扭转应力、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、高的接触疲劳强度、高的断裂韧性和热冲击强度等。所以如何提高轧辊的使用寿命,一直是轧辊制造业面临的重大问题。

国内外冷轧工作辊一般使用的材质有GCr15、9Cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A以及Cr5系列等。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Mo、V的含量或加入Ti、Ni等元素。添加0.1%左右Ti的5%Cr钢轧辊中,Ti以CN化合物(TiCN)微细形式在基体中析出,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,从轧制初期就可实现高速轧制。

目前,冷轧辊材料仍在不断的向前发展,一部分专家学者认为,冷轧辊应该朝高铬方向发展,甚至高速钢、半高速钢。因为铬含量的增加,淬硬层深度增加,而且材料中碳化物类型可以全部转化为M23C7型,其代表性国家主要为英、美、日本等;还有一部分专家学者坚持低铬辊、坚持二次淬火,理由是当轧辊表面出现微裂纹时,如不及时除去,随着轧制的进行,微裂纹会同时沿着径向和周向慢慢扩展,进而发生剥落,严重时径向扩展的深度一般到淬硬层深度位置。如果淬硬层很深,淬火时在内部出现裂纹的可能性就增加,这样发生剥落将直接造成报废,损失较大。更多了解:http://www.telehot.cn