钢纤维喷射混凝土的韧度试验简介 钢纤维喷射混凝土的韧度可以通过能量吸收等级（板试验）和残余强度等级（梁试验）来要求并衡量。 （一）板试验——能量吸收等级 1.大板的制作 试件（大板）的模板采用钢模或木模，钢模最小厚度4mm，木模18mm。人工喷射时，试验模板最小尺寸600*600mm，建议尺寸800×800mm；机械喷射时，试验模板最小尺寸1000*1000mm。大板厚度需和大板试验的试件要求尺寸相对应（100mm或150mm）。将模板设置在斜面上，模型的一个侧面不设边模或留有较大开口。喷射时模型约呈45o放置，开口朝下，以避免回弹影响。 试件（大板）的制作同实际工程一致。应使用和实际工程一致的施工设备，施工程序，喷射距离，喷射角度，喷射厚度，并应使用相同的操作手。并且对试件（大板）进行详细标明（配合比，试验地点，日期，操作员）。 大板成型后24小时内不得移动，并处于一定的湿度和温度（不低于5℃）场中。 在大板成型后的24～48小时之间将大板试件运送至试验室继续养护。试件在运往实验室的过程中应当做好包装保护，防止机械损伤和湿度蒸发。试验室内的相对湿度保持在98±2％左右，温度保持在23±2％左右。 在大板成型后的48～72小时之间将模板去除。大板试件继续在试验室养护直至进行大板试验。去除模板的过程中注意对大板试件的保护。 2.试验装置 试验设备必须采用刚性电液伺服万能型试验机（JGT/3064）。位移控制，而非荷载控制。 试件四边支撑，中心加载，加载面积100x100mm。板的底部为毛面，从而保证加载方向和喷射方向相反。 加载速率：采取位移控制，板中心点变形为1.5mm／min。 3.计算 欧洲标准 试验时记录荷载—变形曲线，试验到板中心位移达到25mm为止。根据荷载—变形曲线可以画出第二根曲线——能量—变形曲线，表示板的变形能量吸收。 韧度要求可以用一定位移下的能量吸收值来表示。
国内外堆焊复合轧辊发展概况 高强度、高韧性、高耐磨性堆焊复合轧辊是中心在成熟、可靠的药芯焊丝制造技术与自动堆焊技术的基础上，采用新型铁、镍基高合金焊丝制做的新一代复合材料轧辊。它具有钢辊的高强韧性和铁辊的高耐磨性，可以反复修复多次，能使轧钢厂降低辊耗，大幅降低成本。主要用于轧钢行业，也可以用于冶金、采矿、机械、石油、电力等行业中大量使用的易磨损零件、工模具的制造与修复。此技术在国内属于领先水平。 堆焊复合轧辊的制造方法，是目前国内复合轧辊生产中较为先进的工艺方法之一，可替代传统的铸造方法。节约能源，减少污染的效果良好。同时，由于辊芯材料的多次反复使用，大大节约了金属材料，合理充分地利用了资源，具有较好的社会效益。堆焊复合轧辊在性能上比其它方法制造的轧辊有较大的优势，而且可反复修复使用，大幅度降低了制造成本，解决了轧钢行业生产中的断辊问题，提高了轧机的生产作业率，降低了辊耗，为企业创造了巨大的经济效益。 科研人员经过多年的研究开发，已经顺利完成了高耐磨性合金药芯焊丝的研制及样品辊的试制工作，并且上机试用效果良好，具备了工业性批量生产的技术条件。 1、国外研究及应用 目前，高强度、高韧性和高耐磨性的冶金轧辊在国外发达国家已开始推广应用。相对于传统的冶金制造方法，其技术进步主要体现在改变轧辊材质和采用新的冶金复合制造技术。
改变轧辊材质是提高轧辊性能的首要措施。轧辊材质发展的趋势是广泛使用合金元素，且合金化程度逐步提高。如国外热轧带钢精轧前段由60年代的半钢工作辊发展到70年代的高铬铸铁辊，到了80年代末开始使用高速钢轧辊；冷轧带钢工作辊材质由2%铬钢发展到3%铬钢、5%铬钢，到了90年代末开始使用半高速钢。高速钢材料用于轧辊制造，使轧辊性能显著提高，轧材质量明显改善。 近十多年来，国外采用多种新的冶金轧辊复合制造技术，使轧辊的综合性能明显优于整体锻造和普通离心铸造轧辊。其中堆焊复合技术由于其更低的制造成本、较高的综合性能，始终是发达国家研究的重点。由于堆焊材料和工艺的复杂性，使其在实际应用方面没有其它复合方法的产品应用广泛。但由于其优越的性价比，使堆焊复合技术的研究仍然不断的向前发展。 2、国内研究应用 与国外相比，我国冶金复合高性能轧辊的研究起步较晚。国产复合高性能轧辊的品种、数量、规格、性能和制造方法与国外先进水平相比，存在相当大的差距。针对国内轧辊生产仍以传统的整体锻造和普通离心铸造方法为主的落后现状，考虑我国国情及冶金行业现状，应大力发展具有高综合性能、高性价比的堆焊复合材质轧辊。 目前国内堆焊复合材质轧辊研究正在兴起，而且越来越受到重视。在国内经历近二十年的轧辊堆焊技术的发展和推广应用，在堆焊材料研制以及工艺优化方面，我国已达到或（在某些产品品种、性能方面）超过国外同行业水平。我国大部分冶金行业虽然有堆焊设备，但基本仅局限在热轧钢的修复。再有一
喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是廿世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。 采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比，由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制，因此材料的力学性能几乎没有各向异性，使材料的总体性能得到了明显的提高。这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比，由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成，省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序，且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度，这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。当今，各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展，其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。 喷射成形技术的开发和应用 喷射成形技术作为一种高新技术，其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。 国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000，其收得率为80%~90%。而成形的合金材料主要有：铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。这些材料已经用于火箭壳体、尾翼、涡轮发动机涡轮盘、海洋中耐腐蚀管道（IN625合金）、轧辊、导电材料（Cu-Cr、Cu-Ni-Sn等）、汽车连杆、活塞及体育器材等。其中，德国Peak 公司从九十年代末期开始采用喷射成形技术批量生产过共晶Al-Si合金，用于德国Daimler-Benz轿车发动机汽缸内衬套，成为号称世界最先进的V6和V8轿车发动机的标准部件，其年产量在2000年已达到6000吨左右。再如，日本住友轻金属（Sumitomo Light Metal）公司从九十年代开始用喷射成形技术生产最大尺寸为Ф250mm×1400mm的过共晶Al-Si系合金圆锭，其年产量已达1000吨以上，主要供给Mazda公司制造轿车发动机中的一些关键零部件。此外，美国的福特汽车公司、韩国的大宇汽车公司等分别与美国加州大学和韩国KIST中央研究院等单位合作开发了Al-Si系合金，用于生产发动机汽缸内衬材料等，已经批量生产。 国内喷射成形技术的研究与开发相对起步较晚，直到80年代末期北京航空材料研究院才研制成功了真空感应熔炼的多功能喷射成形装置，并开展了喷射成形高温合金的研究。其后，国内的一些科研院所和大学也开展了许多基础和应用研究，取得了不少的研究成果。如中南工业大学从九十年代开始研究喷射成形法制备快速凝固铝合金，现在可制备400mm×400mm×20mm 的板材，可制备直径140~350mm、长度200~400mm的管材。其制备的内径153mm的Al-8.5Fe-1.3V-1.75Si的铝合金管坯相对密度达97%以上，研制成功的200mm×200mm×200mm板坯具有良好的轧制和旋压加工性能、优异的室温和高温性能。此
喷射混凝土干拌法 干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀，用压缩空气将其和速凝剂送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。此法须由熟练人员操作，水灰比宜小，石子须用连续级配，粒径不得过大，水泥用量不宜太小，一般可获得28～34兆帕的混凝土强度和良好的粘着力。但因喷射速度大，粉尘污染及回弹情况较严重，使用上受一定限制。 喷射混凝土湿拌法 是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴，再用压缩空气进行喷灌的方法。施工时宜用随拌随喷的办法，以减少稠度变化。此法的喷射速度较低，由于水灰比增大，混凝土的初期强度亦较低，但回弹情况有所改善，材料配合易于控制，工作效率较干拌法为高。 将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂，装入喷射机，利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后，以很高的速度喷向岩石或混凝土的表面而形成。 宜采用普通水泥，要求良好的骨料，10mm以上的粗骨料控制在30%以下，最大粒径小于25mm；不宜使用细砂。主要用于岩石峒库、隧道或地下工程和矿井巷道的衬砌和支护。 编辑本段喷射混凝土安全技术措施 1、准备工作 ①、检查锚杆安装是否符合设计要求，发现问题及时处理。 ②、清理喷射现场的矸石杂物，将喷浆机安设在顶帮围岩稳定安全地点，距离道轨间隙不能小于0.5m。接好风、水管路，输料管路要平直不得有急弯，接头要严密，不得漏风，严禁将非抗静电的塑料管做输料管使用。 ③、检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好磨擦板，不得出现漏风现象。 ④、喷射前必须用高压风水冲洗岩面，在巷道拱顶和两帮应安设喷厚标志。 ⑤、喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品。 2、配拌料 ①、利用筛子、斗检查粗细骨料配比是否符合要求。 ②、检查骨料含水率是否合格。 ③、按设计配比把水泥和骨料送入拌料机，上料要均匀。?水泥：砂：石子，砼重量配合比水泥∶砂∶石子=1∶2∶2，人工拌料时采用潮拌料，水泥、砂和石子应清底并翻拌三遍使其混合均匀。 ④、检查拌好的潮料含水率，要求能用手握成团，?松开手似散非散，吹无烟。 ⑤、速凝剂按水泥含量的2.5-4%在喷浆机上料口均匀加入。? 3、喷射工作 喷射工作开始前，应首先在喷射地点铺上旧皮带，以便收集回弹料，回弹率不超过10%。 ①、开水开风，调整水量，保持风压不得低于是0.4MPa, 水压应比风压高0.1MPa左右，加水量凭射手的经验加以控制，水灰比0.4。 ②、喷射手操作喷头，自上而下冲洗岩面。 ③、送电，开喷浆机拌料机，上料喷浆。 ④、根据上料情况再次调整风水量，保证喷面无干斑，无流淌，粘着力强，回弹料少。 ⑤、喷射手分段按自下而上先墙后拱的顺序进行喷射。 ⑥、喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。 ⑦、喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，按直径200-300mm,?一圆压半圆的方法均匀缓慢移动。
高速钢轧辊的耐磨性研究 ————金属材料研究专题结课论文 学院：材料科学与工程学院 班级：10级焊接一班 姓名：王玉玮 学号：100102030018
高速钢轧辊的耐磨性研究 摘要：高速钢轧辊由于其高耐磨性、高硬度和耐氧化性能，在热轧机上表现突出。轧辊在轧制过程中循环受热造成表面氧化，从而显著的改变工作辊与热轧材料之间的接触和摩擦方式。本文中使用高温显微镜观察研究高速钢轧辊材料表面氧化膜的形成和分布。通过表面观测表明，高速钢材料的氧化膜最初在碳化物和基体的晶界处生长，并迅速的覆盖在碳化物表面，随后持续生长至覆盖整个材料的表面。高速钢材料这种特殊的氧化特性对于轧辊表面形态有特别重要的意义。在氧化气氛下，水蒸气同时增加基体和碳化物的氧化速率。通过小型两辊轧机和Gleeble 3500热-力学模拟试验机来研究静态热轧条件下高速钢轧辊与低碳钢试样之间的摩擦行为。试验结果表明，表面光洁和氧化后的轧辊表面具有完全不同的摩擦行为，不管是在不同的压下量还是温度条件下，有氧化膜的轧辊的摩擦力总是比光洁的轧辊要高。工作辊的表面状况对于粗糙度有决定性的影响。 关键词：高速钢表面氧化摩擦性能热轧制 1、绪论 高速钢轧辊由于具有优秀的耐磨性、高的硬度和耐氧化性，无论在热轧机的粗轧或是精轧阶段，都比传统高铬钢轧辊以及无限冷硬铸铁轧辊表现出优势。在热轧过程中与钢坯的瞬时接触，使轧辊表面被加热到接近650℃，随后又冷却至500℃左右。这种循环受热导致辊面氧化膜的产生，显著的改变工作辊和轧制材料之间的摩擦性能。人们在研究轧辊表面氧化膜的摩擦学性能方面做过很多实验和数据研究，这些研究显示，氧化膜的物理性质和机械性能决定了辊面质量，并可能导致轧制材料的表面缺陷。在轧制过程中，接触小于30次/分
钢纤维喷射混凝土在隧道支护中的应用分析 发表时间：2009-05-25T13:29:58.013Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年3月下旬供稿作者：王警卫[导读] 本文介绍在隧道衬砌施工中喷射钢纤维混凝土过程中对钢纤维的技术要求和具体的施工工艺，供大家参考。摘要：本文介绍在隧道衬砌施工中喷射钢纤维混凝土过程中对钢纤维的技术要求和具体的施工工艺，供大家参考。关键词：钢纤维隧道衬砌支护韧性 0 引言钢纤维混凝土和钢纤维喷射混凝土作为一种新型建筑材料，近年来在国内外得到了迅速发展。和普通混凝土相比，钢纤维混凝土不仅能明显改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂能力，而且能大大增强断裂韧性和抗冲击等多项性能，加之施工简便，价格相对低廉，所以在道路路面、桥梁结构、隧道衬砌支护等工程中的应用日益广泛。其中，钢纤维喷射混凝土是由均匀散布有钢纤维的混凝土拌和料，借助压缩空气高速喷射至受喷面而成的新型复合材料，它随着在隧道和地下工程中新奥法的推广和使用，已引起人们的高度重视，并在实际工程中取得了良好的效果。 1 喷射钢纤维混凝土1.1 对钢纤维的基本要求为了达到最佳施工质量及相关要求，在进行喷射钢纤维混凝土施工时，对钢纤维的几何参数及体积率都有具体的要求。 1.1.1 钢纤维的几何参数钢纤维混凝土的增强效果与钢纤维的长度、直径、长径比有关。钢纤维增强作用随长径比增大而提高。钢纤维长度太短起不到增强作用，太长施工困难，影响拌和质量，直径过细在拌和时易弯折，过粗则在同体积率时，其增强效果差。试验表明，钢纤维长度在15～60mm、直径或等效直径在0.3～1.2mm、长径比在30～100的范围内选用，其增强效果和施工性能可满足要求。不同的钢纤维混凝土结构中选用的钢纤维不同。 1.1.2 钢纤维的体积率选用范围钢纤维混凝土中钢纤维的体积率过小，其增强作用较差，国内外一般以0.59／5为最小体积率。钢纤维体积率超过2时，拌和物的和易性变差，施工困难，质量难以保证。确定钢纤维掺入量时根据钢纤维的性能、混凝土结构对增强效果的要求及经济合理的原则选定。结构对增强要求低时可选用低值，结构对增强要求较高时可选用高值。 1.2 配合比设计及要求槎路隧道因喷射钢纤维混凝土地段相对分散，同时受机具设备和开挖方法的限制，在施工时均采用干喷法施工。在此就干喷法施工的主要问题进行论述。 1.2.1 配合比设计槎路隧道初期支护混凝土设计强度为C20混凝土，其理论配合比为：42.5MPa普通硅酸盐水泥，400kg；中粗砂(河道中)，835kg；粗骨料(河卵石)5～15mm，835kg；耐腐蚀剂，32kg；钢纤维，80kg。 1.2.2 有关要求：①钢纤维参数及掺量：根据采用的喷射机型号，本隧道选用钢纤维类型为ZH一06凸痕型，长度为20ram，等效直径0.4mm，长径比为50，钢纤维体积率为1.0，约每立方混凝土80kg。②水泥：钢纤维混凝土中常用强度等级为42.5MPa或52.5MPa的普通硅酸盐水泥，钢纤维混凝土中水泥用量较大，一般为360～450kg/m。③细骨料：采用硬质、洁净的中砂为宜，细度模数M一2.5～3.3。据经验，天然含水率在59/5～7为宜。④粗骨料：天然河卵石或质地坚硬的人工碎石均可，平均粒径在5-15mm为宜。⑤水：只要不含影响水泥正常凝结硬化及对纤维和基体有腐蚀作用(pH<4的酸性水和含硫量(按SO。计)超过水量的1)的有害物质的水均可。⑥外加剂：槎路隧道整体处于膨胀泥岩和粉砂质泥岩中，泥岩中的水具有侵蚀性和腐蚀性，需加6～8 的耐腐蚀剂。隧道开挖中渗水较大时，为尽快提高混凝土的早期强度，一般按2～49／5的掺量加入速凝剂。在渗水量不大时，为避免混凝土的后期强度损失过大，速凝剂尽可能少加或不加。 1.3 喷射钢纤维混凝土施工1.3.1 工艺流程具体步骤见图1。 1.3.2 关键技术 ①混凝土拌制、存放和运输。钢纤维在拌和料中的分布均匀性，不仅与原材料和搅拌工艺有关，而且受搅拌机械和投料方法影响更大。试验表明：采用强制搅拌机比自落式搅拌机效果好。本隧道施工中因受机械设备影响而采用自落式搅拌机。投料时采用先投水泥、砂和碎石，在拌和过程中分散加入钢纤维的方法进行拌和，拌和时间不少于2min。钢纤维混凝土施工时，喷锚料应尽量随拌随用，掺入速凝剂时存放时间不得超过20min，不掺入速凝剂时干混合料存放时间不超过2h，否则被视为废料，不可再行使用。在运输和存放过程中不得淋雨、流入水或混合杂物。②喷射作业。混合料通过胶管长距离的高速输送，在喷头处已稍有分离，水在距受喷面lm左右处加入，喷射应根据其当前标定的给水速度调整水阀，按混凝土配合比设计确定的水灰比供水。喷射混凝土时，喷枪要垂直正对工作面，连续平稳地自下而上水平横向移动，喷头一圈压半圈的旋转喷射。在施工时还应注意风压对喷射钢纤维混凝土的影响。在混合料输送时，采用适当的风压是钢纤维均匀分布、减少回弹损失的主要条件。风压太大钢纤维的分布就不均匀。试验表明，钢纤维混凝土喷射堆中心的钢纤维含量为喷堆周边的85.3，这种现象产生的主要原因是由于料流喷出后，分布在料束外缘的钢纤维在接近受喷面前被横向气流吹至周围(其中部分钢纤维落地，部分钢纤维滞留在喷堆周边)，因此，降低风压则横向气流的压力和流速也会降低，这样不仅会减少钢纤维的回弹损失，也会改善钢纤维分布的不均匀性。一般混合料输送距离在100m以内时，喷射风压控制在0.15～0.2MPa为宜。③养护。混凝土施工质量的好坏，受养护的影响相当明显。因此在混凝土喷射完毕后要及时洒水或喷水雾养护。避免因养护不及时而导致喷射钢纤维混凝土的质量不合格。 2 湿喷效果分析2.1 综合效益主要体现在提高效率、加快进度、保证施工安全等宏观综合效益方面，采用湿喷强化初期支护，可在软弱地层条件下采用大断面开挖技术。 2.2 社会效益粉尘浓度大幅度降低，机房几乎没有粉尘，保护了环境。 2.3 速度效益①湿喷机本身生产率提高；②回弹率降低相当于问接地提高了生产率；③一次完成湿喷厚度大，提高了施工进度。 2.4 质量和安全效益喷射混凝土强度取决了水灰比控制是否准确，拌和及水化作用是否充分以及速凝剂按比例添加的准确度等方面。同时由于一次喷层厚度比干喷大幅度提高，容易达到设计喷层厚度要求。由于喷射混凝土强度及喷层厚度得到保证，提高了支护质量，施工安全有了保障。 3 结束语
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，在一定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。 轧辊按工作状态可分为热轧辊和冷轧辊，按所起的作用可分为工作辊、中间辊、支承辊，按材质可分为锻辊和铸辊（冷硬铸铁）。通常轧辊的服役条件极其苛刻，工作过程中承受高的交变应力、弯曲应力、接触应力、剪切应力和摩擦力。容易产生磨损和剥落等多种失效形式。不同的用途、不同类型的轧辊处在各自特定的工况条件，其大致的性能要求如下： 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。 国内外冷轧工作辊一般使用的材质有GCr5、9Cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A等。20世纪50～60年代，这一时期的轧件多为碳素结构钢，强度和硬度不高，所以轧辊一般采用 1.5%～2%Cr锻钢。此类钢的最终热处理通常采用淬火加低温回火，常见的淬火方式有感应表面淬火和整体加热淬火。其主要任务是考虑如何提高轧辊的耐磨性能、抗剥落性能，并提高淬硬层深度，尽量保证轧辊表面组织均匀，改善轧辊表层金属组织的稳定性。 从20世纪70年代开始，随着轧件合金化程度的提高，高强度低合金结构钢（HSLA）的广泛应用，轧件的强度和硬度也随之增加，对轧辊材料的强度和硬度也提出了更高的要求，国际上普遍开始采用铬含量约2%的Cr-Mo型或Cr-Mo-V 型钢工作辊，如我国一直使用的9Cr2Mo、9Cr2MoV和86CrMoV7、俄罗斯的9X2MΦ、西德的86CrMoV7、日本的MC2等。这类材质的合金化程度较低，在经过最终热处理后，其淬硬层深度一般为12～15mm(半径)，仅能满足一般要求，而且使用中剥落和裂纹倾向严重，轧制寿命低。通过改进热处理方式，即进行重淬1～2次，提高了该类轧辊的淬硬层，但每次重淬不仅需要一定的热处理费用，
高速钢轧辊的特征及使用技术要求 目前人们所称的高速钢轧辊均为高碳高速钢复合轧辊，即轧辊的工作层材料采用高碳高速钢，轧辊的芯部材料采用球墨铸铁、石墨钢或锻钢等，两种不同的材料通过离心铸造或者是采用CPC工艺复合而成，与传统的M2、M4等标准类型钨钼高速钢有着本质上的区别。在正常的轧制条件下，高速钢轧辊的使用寿命是合金铸铁轧辊3倍以上。 一、高速钢轧辊的特点 1、高速钢轧辊含碳量较高，而且含有较高的钒、铬、钨、钼、铌等合金元素，因此，轧辊组织中碳化物的类型以MC型和M2C型为主，碳化物硬度高、耐磨性好。 2、高速钢轧辊具有较好的热稳定性，在轧制温度下，辊面具有较高的硬度和良好的耐磨性。 3、高速钢轧辊具有良好的淬透性，从辊身表面到工作层内部的硬度几乎不降，从而确保轧辊从外到内具有同等良好的耐磨性。 4、轧辊使用过程中，在良好的冷却条件下，辊身表面形成薄而致密的氧化膜，这种均匀、薄而致密的氧化膜长时间存在而不脱落，使得高速钢轧辊耐磨性得到显著提高。 5、高速钢轧辊在轧制时辊面氧化膜的形成，降低了轧材与辊面间的磨擦，因此在轧制过程中易引起打滑现象，使轧机调整难度增加。 6、高速钢材料膨胀系数大，导热性能好，在轧制时易引起辊形变化，影响轧材精度。因此，高速钢轧辊在板带材轧机上使用时，不仅要改变冷却系统的设计，而且还要重新改变辊形的设计。
7、由于高速钢轧辊芯部采用合金球墨铸铁、石墨钢或者是锻钢等材料制成，因此轧辊辊颈强度高。 8、由于高速钢材料耐磨性好、抗事故能力差，因此高速钢轧辊使用效果的好坏不仅取决于高速钢轧辊本身的质量，而且更重要取决于轧辊的使用条件和轧辊的维护保养。 二、高速钢轧辊的加工 轧辊的硬度提高后，轧辊的加工难度相应就增加，对用于线、棒材轧机高速钢轧辊的孔型加工，特别是轧制螺纹钢轧辊在重复使用时的切削加工，由于是断续切削，其加工难度更大，因此选用合理的加工刀具和切削用量是决定高速钢轧辊能否在线棒材轧机上正常使用的先决条件。 在加工刀具选用上，如果有条件可采用进口的立方氮化硼（CBN）或进口的硬质合金K01系列，如瑞典山特维克的HIP等牌号。如果是国产刀具，可选用YD500或YD05或YG6A等硬质合金刀具，对于轧制螺纹钢轧辊重复使用时的车削必须采用硬质合金刀具。 高速钢轧辊的切削用量，如果是平辊外圆加工，车削速度选用10m/min左右，进刀深度选用1-3mm，进给量选用0.2-0.5mm/r；如果是孔型加工或螺纹孔重复车削，车削速度选用5m/min左右，进刀深度选用0.1-0.2mm比较理想。 对于螺纹钢的轧制，轧槽上需铣肋筋，铣床可采用飞刀铣床，铣刀可采用YD500或YD05或YTI等硬质合金铣刀。 总之，对于高速钢轧辊无论是孔型的车削加工，还是螺纹槽的铣削加
E-mail: forging@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, equip@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, URL: https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, www.bnmme.ru 101合金冷硬铸铁轧辊 合金冷硬铸铁轧辊（辊环）是利用铁水自身的过冷度和模具表面激冷，同时添加Ni、Cr、Mo合金元素的办法制造的一种铸铁轧辊，辊身工作层基体组织内基本上没有游离态石墨，因而其硬度高，具有优良的耐磨损性能。 此类材质可用静态复合浇注工艺生产大型规格轧辊，使辊身具有高的硬度而辊颈具有高的强韧性，表现出良好的热稳定性和抗事故性。 金相组织 CC-1 CC-2 CC-4 辊身500X CC-3 辊身500X 细珠光体+碳化物珠光体+少量贝氏体+碳化物
E-mail: forging@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, equip@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, URL: https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, www.bnmme.ru CC-4 辊颈100X 珠光体+碳化物 102 合金无界冷硬铸铁轧辊 合金无界冷硬铸铁轧辊（辊环），以其工作层中有细小的石墨析出物为特征而区别于冷硬铸铁轧辊。石墨均匀分散在整个辊身截面，其数量和尺寸随深度而增加。本公司提供的合金无界冷硬铸铁轧辊，由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，加上少量细小石墨的存在，不仅提高了轧辊的抗剥落性、抗热裂性和抗磨损等性能，而且辊身工作层具有较小的硬度落差。表面的微细石墨孔隙还能改善轧辊的咬入能力。
E-mail: forging@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, equip@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, URL: https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, www.bnmme.ru 物理性能 金相组织 通常为珠光体基体上均匀分布着石墨和碳化物 IC-1 IC-2 500X IC-3 500X 103合金球铁轧辊 合金球墨铸铁轧辊（辊环），以基体组织中的石墨呈球状为特征，通过调整镍、铬、钼
轧钢厂高速钢轧辊学习资料 一、高速钢轧辊特点： 1、高速钢轧辊组织中的碳化物形态好、硬度高，因而耐磨性好； 2、高速钢轧辊具有较好的热稳定性和红硬性，在轧制温度下具有较高的硬度和耐磨性； 3、高速钢轧辊具有良好的淬透性和淬硬性，从辊身表面到工作层内部硬度几乎不降； 4、高速钢轧辊在使用过程中，辊面能够形成氧化膜，使得轧辊耐磨性得到显著提高； 5、高速钢的膨胀系数大，导热性能好，孔型尺寸一致性保持时间长，有利于负偏差轧制； 6、高速钢材料抗事故能力差，轧辊使用效果取决于本身质量、使用条件、维护与保养。 二、在轧制过程中，对轧辊进行冷却有3个目的： 1、防止轧辊过热最终导致剥落； 2、防止辊面温度过高，致使辊面组织发生变化，影响轧辊耐磨性和轧材表面质量； 3、延长热疲劳裂纹形成的时间和阻止热疲劳裂纹扩散。 三、高速钢轧辊的冷却条件与要求： 冷却水量、水压及喷射角度决定了轧辊的冷却效果。 1、采用环形水管冷却，喷嘴能保证向轧槽喷射出持续、充足的水流； 2、喷嘴为扁形，确保整个轧槽被冷却水覆盖，喷射角度为20°~30°，应避免喷嘴向轧辊表 面垂直喷水； 3、喷水方向与轧辊旋转方向相反，冷却水管分布在轧材出口侧，喷水管应该离输出侧轧辊咬 钢处尽可能的近些； 4、水量应该在喷水管中上下分开，建议分配比率为喷水管上部40%，喷水管下部60%； 5、水压控制在0.2~0.5MPa； 6、每组轧槽单辊进水管至少采用2根Φ40mm的水管，以保证充足的冷却水量； 7、定期检测喷水管和喷嘴是否在同一条直线上，是否有堵塞； 8、前架比后架需要更多的水，前面架次轧辊的目标温度在55~80℃之间，成品架次在50~65℃ 之间； 9、冷却水必须全部冲在轧槽内，冷却水要进行沉淀，并尽可能降低固体粒子的含量，水性为 中性偏碱即可，pH值8~9。 四、更换槽孔： 更换槽孔对轧辊和轧机性能以及产品质量的影响是必不可少的。因此，检测槽孔磨损并根据检测记录更换槽孔非常重要。槽孔每隔一段时间就需更换，或者根据轧制量或者根据时间。在轧制过程中，普遍的问题是槽孔“过量轧制”。槽孔过量轧制会产生热裂纹、异常磨损和剥落。 高速钢轧辊换槽后应先给水、后过钢。当喷水管离开槽孔或者没有水的时候，应对高速钢轧辊采取如下措施： （1）停止轧制； （2）移除可能存在于槽孔内的棒材； （3）当轧辊低速转动时，用压缩空气冷却轧辊； （4）当轧辊低速转动时，进一步用水冷却轧辊； （5）换到下一个可用的槽孔，禁止在同一轧制循环内使用同一被损坏的槽孔。 五、高速钢轧辊轧制事故的处理： 1、当出现卡钢或堆钢时，应继续给水冷却，使轧材及轧槽温度冷却下来以后再停水，并将堆积在轧槽内的轧件移开。 2、事故处理后重新生产时如果轧槽温度高于60℃，必须换槽，而且要隔1~2个槽，绝不允
钢纤维喷射混凝土的试验方法及应用技术 钢纤维混凝土是在混凝土中均匀的掺加适量乱向分布的短钢纤维的复合材料，它不仅具有混凝土本身的优点，由于钢纤维的掺入，更使混凝土基体产生增强、增韧以及阻裂的效果。钢纤维喷射混凝土则是以压缩的空气为动力，用喷射机喷敷于工程结构物面上的钢纤维混凝土，按照施工方法可以分为干喷、湿喷以及半湿喷三种。 １钢纤维喷射混凝土的特点 １．１强度高、韧性好。抗拉强度可以提高10%～50%，抗剪强度平均提高60%～80%，对混凝土的裂缝控制效果更为突出，提高裂后的强度，有效的阻止裂缝的扩大，具有很高的韧性，钢纤维混凝土也具有很好的抗冲击、抗疲劳、抗震动、抗爆炸等性能。 １．２施工方便。施工时可以省去钢筋网的架设，钢纤维混凝土在没有钢筋网时也可以达到和岩石很好的黏结，施工方便，同时节省了工程量，钢纤维喷射混凝土的集料回弹率比普通的喷射混凝土小5%～10%，降低了造价。 ２钢纤维混凝土的力学性能及试验方法 ２．１抗压、弯拉强度要求及试验方法 抗压强度是评定喷射质量的一个参考指标，钢纤维喷射混凝土的抗压强度要能够达到设计要求的强度等级，钢纤维混凝土的强度等级不小于CF30，评定方法和普通的混凝土评定方法大致相同。 弯拉强度要复合相关规范的要求，一般情况下要符合下表。 ２．２弯曲韧性要求及试验方法 为了保证结构在围岩变形和岩块坍落等荷载的作用下，钢纤维喷射混凝土有足够的承载力和耗能能力，确保围岩和结构的安全性和稳定性，要对钢纤维喷射混凝土的韧性指标做出严格要求。 一般采用较为简单的方法，采用韧度比规定的韧性要求，确保钢纤维喷射混凝土的韧度比大于等于0.70。 ２．３试件制备和试验的特殊要求 在试配阶段可以采用拌合模筑方法进行成型，研究其各组分的最佳配合比、所能达到的强度、外加剂和掺合料的适用性等。但是在正式配合比和施工检验时则必须采用喷射成型切割的试件进行，因为模筑和喷射的成型的混凝土有很大的差别。 采用喷射大板成型切割而成的试块进行弯曲韧性和积累耗能的试验，模板可以采用钢模板或者木模板，保证底部模板具有足够的强度，高度和切割后的截面高度保持相同，喷射时模板底部要与水平呈45°夹角，喷射用的其他设备尽可能的与施工时相同，完成后养护7天进行切割处理。 试件切割时舍弃边沿的125mm，梁试件可以切割成100mm×100mm×350mm 或者75mm×125mm×600mm，板试件可以切割成600mm×600mm。试验时将喷射的顶面放在受拉面。 喷射混凝土和岩面或者混凝土面的黏结强度试验可以采用现场拉拔法，或者切割试件直接拉伸法进行测量。拉拔法是采用钻芯法进行钻取芯样，直径在50～60mm为宜，在圆芯面上用高强树脂贴上拉拔连接件，使用千斤顶、荷载传感器和小型承力架组成的试验装置对喷射混凝土芯样进行拉拔，利用最大拔出力计算
第36卷第10期2014年10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.36No.10 Oct.2014 铌对喷射成形M3∶2型高速钢组织和性能的影响 卢 林1),黄进峰1)?,侯陇刚1),张金祥1),王和斌1),崔 华2),张济山1) 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083 2)北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083?通信作者,E?mail:huang?j?f@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, 摘 要 采用喷射成形工艺制备了含铌和不含铌M3∶2型高速钢,然后进行锻造加工.利用扫描电子显微镜二X 射线能谱仪二X 射线衍射仪等研究了铌对喷射成形M3∶2型高速钢组织和性能的影响.铌的加入细化了沉积态的组织,减小了M 2C 共晶碳化物尺寸,而对M 2C 的成分影响不明显.沉积态中MC 碳化物的数量随铌含量提高而增多,且其成分变化显著.铌的加入可以提高喷射成形M3∶2型高速钢的抗回火软化性和二次硬化能力.但是,当铌质量分数为1%时,组织中形成数量较多且难以破碎的以铌为主的块状MC 碳化物,导致钢的弯曲强度和冲击韧性下降.铌质量分数为0.5%的喷射成形M3∶2型高速钢可以获得最佳的硬度二弯曲强度和冲击韧性. 关键词 高速钢;喷射成形;组织;力学性能;铌;合金化分类号 TG 142.45 Effect of niobium on the microstructure and properties of spray?formed M3∶2high speed steel LU Lin 1),HUANG Jin?feng 1)?,HOU Long?gang 1),ZHANG Jin?xiang 1),WANG He?bin 1),CUI Hua 2),ZHANG Ji?shan 1) 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ?Corresponding author,E?mail:huang?j?f@https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, ABSTRACT AISI M3∶2high speed steels with or without niobium addition were prepared via spray forming,then subjected to forg?ing processes.The effects of Nb on the microstructure and properties of the high speed steels were investigated by scanning electron mi?croscopy,energy dispersive spectroscopy and X?ray diffraction.It is found that Nb addition can refine the microstructure of the as?de?posited steels and decrease the size of M 2C eutectic carbides.The amount of MC carbides in the as?deposited steels increases with in?creasing Nb content.The tempering resistance and second hardening ability of the high speed steel are improved by Nb addition.With a 1%Nb addition,lots of bulk Nb?rich primary MC carbides can form,which becomes the main cause of the reduction in bending strength and impact toughness of the high speed steel.However,the best mechanical properties can be achieved in the presence of 0.5%Nb. KEY WORDS high speed steel;spray forming;microstructure;mechanical properties;niobium;alloying 收稿日期:2014??01??14 基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB606303) DOI:10.13374/j.issn1001??053x.2014.10.003;https://www.doczj.com/doc/1213396122.html, 铌是一种对碳具有极高亲和力的元素,能形成非常稳定的碳化物,很适合在工具钢中做碳化物形成元素,高速钢中加铌的尝试来源于独立优化基体成分(影响二次硬化)和块状碳化物体积分数(主要影响磨损)的合金化思路[1].铌作为高速钢合金元 素的应用最早可以追溯至1955年[2].由于当时铌 的价格昂贵,阻碍了其在高速钢中的应用.直到巴西发现蕴藏丰富的烧绿石沉淀矿,铌在高速钢中的应用研究又开始活跃起来[3-10].文献[11-13]研究了铌对工具钢凝固过程的影响,认为质量分数 2%的铌含量已经足够诱导NbC 直接从熔体中析出,导致一次碳化物颗粒粗大.文献[14-16]研究网络出版时间：2014-10-27 11:43 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/1213396122.html,/kcms/doi/10.13374/j.issn1001-053x.2014.10.003.html
6 喷射混凝土 6.1一般规定 6.1.1喷射混凝土适用于隧道、洞室、边坡和基坑等工程的面层支护。 6.1.2喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；用于大型洞室及特殊条件下的 工程支护时，其设计强度等级宜不低于C25。 6.1.3开挖后呈现明显塑性流变或高应力易发生岩爆的岩体中的隧洞、受采动影 响、高速水流冲刷或矿石冲击磨损的隧洞和竖井，宜采用喷射钢纤维混凝土支护。 6.1.4大断面隧道及大型洞室喷射混凝土支护，宜采用湿拌喷射法施工；基坑、 边坡喷射混凝土支护，宜采用干拌喷射法施工；矿山井巷及小断面隧洞喷射混凝土支护，宜采用半湿拌喷射法施工。 6.2原材料 6.2.1水泥：应符合第4.4.7条规定的要求。 6.2.2骨料应符合下列要求： 1粗骨料应选用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不宜大于15mm；当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。 2细骨料应选用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数不宜大于2.5。干拌法喷射时，骨料的含水率应保持恒定并不小于6%。 3喷射混凝土骨料级配宜控制在表6.2.2数据范围内。 表6.2.2喷射混凝土骨料通过各筛经的累计质量百分率（％）
6.2.3拌合水应符合第4.4.8条规定的要求。 6.2.4喷射混凝土速凝剂应符合下列要求： 1掺加正常用量速凝剂的水泥净浆初凝不应大于3min，终凝不应大于12min； 2加速凝剂的喷射混凝土试件，28d强度应不低于不加速凝剂强度的90%； 3宜用无碱或低碱型速凝剂。 6.2.5喷射混凝土中的矿物掺合料，应符合以下规定： 1粉煤灰的品质应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的有关规定。粉煤灰的级别不应低于Ⅱ级，烧失量不应大于5%。 2硅粉的品质应符合表6.2.5的要求。 表6.2.5硅粉质量控制指标要求 3粒化高炉矿渣粉的品质应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉》GB/T18046的有关规定。 6.2.6纤维：喷射混凝土用钢纤维及合成纤维应符合以下规定： 1钢纤维 钢纤维的抗拉强度应不低于1000N/mm2，直径宜为0.40~0.80mm，长 度宜为25~35mm，并不得大于混合料输送管内径的0.7倍，长径比为 35~80。 2合成纤维 合成纤维的抗拉强度不应低于280N/mm2，直径宜为10~100μm，长度 宜为4~25mm。 6.2.7喷射混凝土中各类材料的总碱量（Na2O当量）不得大于3 kg / m3；氯离 子含量不应超过胶凝材料总量的0.1%。
淬火温度和冷却方式对高速钢轧辊的影响 专业：材料科学与工程 1立题的目的和意义 轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件之一，消耗约占轧钢生产成本的5％～15％。如果考虑因轧辊消耗而带来的生产停机、降产和设备维护增加等因素，则其所占生产成本的比重会更高。轧辊质量不仅关系到轧钢生产成本和轧机生产效率，还在很大程度上影响轧材质量【1，2】。近年来引起广泛关注的高速钢轧辊是利用高硬度、高红硬性、较好耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊工作层，用韧性满足要求的锻钢、铸钢或铸铁作为轧辊芯部材料，把工作层和芯部以冶金或套装方式结合起来的高性能轧辊。高速钢轧辊具有碳化物硬度高、热稳定性好、使用中易形成氧化膜及淬透性好等特点。为了更好地利用高速钢轧辊材料的优良性能，研究与其相关的制造工艺具有重要的意义。高速钢轧辊的组织和性能与热处理有直接关系，由于轧辊用高速钢材料与传统高速工具钢在成分和工艺条件等方面存在着较大的差异，所以，本文拟研究淬火温度和冷却方式对高速钢轧辊组织和性能的影响，以期获得优化的高速钢轧辊热处理工艺。 2国内外研究概况 生产轧辊的关键在于热处理，尤其是大型轧辊。因为与各种冷、热模具相比，轧辊的工作条件较好，故对性能要求低于模具。但轧辊尺寸远大于模具，大大增加了热处理的难度。轧辊热处理的要点是在保证性能的前提下防止开裂。国内已有不少涉及轧辊热处理及防止热处理开裂的文章【3-7】，但与国外外研究的差距仍然十分巨大。 横满雄三等人【8】研究了具有不同碳含量的多元白口铸铁的连续冷却转变特性，获得了多元自口铸铁的连续冷却转变曲线，可以用于指导高速钢轧辊的热处理。Lee等人【9】研究了回火温度对高速钢轧辊耐磨性和抗表面粗糙性的影响，高速钢轧辊540℃回火尽管具有最好的耐磨性，但抗表面粗糙性差，增加了轧制力，而采用570℃回火抗表面粗糙性好，耐磨性也较好。Kiln等人【10,11】研究了热处理对离心铸造高速钢轧辊力学性能的影响，发现淬火温度的适当增加有利于提高高速钢轧辊的断裂韧性，回火温度增加，有利于提高高速钢轧辊硬度。Pellizzari 等人【12】研究了淬火冷却方式和回火次数对高速钢轧辊使用性能的影响，发现高速钢轧辊经风冷淬火和两次回火，具有良好的使用效果。 为了解决高速钢轧辊高温处理时辊芯强度明显下降的问题，符寒光【13】发明了高速钢复合轧辊热处理方法。首先将轧辊进行退火处理，退火温度：870-890℃，保温时间6--10 h。再在50 H沈50 Hz双频淬火机床上进行感应淬火，轧辊在感应淬火前进行预热处理，预热温度280--350℃，预热保温时间6—10h。淬火加热时，轧辊需要旋转和沿轴向垂直下移。轧辊加热后快速水冷，然后在520-560℃进行第一次回火处理，随后空冷。再将轧辊重新加热至500-540℃进行第二次回火处理，然后炉冷至小于200℃后空冷。该工艺处理高速钢复合轧辊，工艺简便、能耗低、生产周期短、轧辊强度高、使用效果好。日本Kontoku公司开发的热带精轧机前段机架用离心铸造高速钢轧辊，通过改变铸造条件和应用锻钢的淬火技