轧辊知识
- 格式:doc
- 大小:104.50 KB
- 文档页数:13
轧辊基础知识目录1. 内容概要 (2)1.1 轧辊的定义与作用 (2)1.2 轧辊在金属加工中的应用及重要性 (3)2. 轧辊的材料与制造 (4)2.1 常用轧辊材料及其特性 (5)2.2 轧辊制造工艺流程 (6)2.3 热处理对轧辊性能的影响 (8)3. 轧辊的结构与设计 (8)3.1 轧辊的结构组成 (10)3.2 轧辊的设计原则与要求 (11)3.3 轧辊磨损机制与寿命估算 (12)4. 轧辊的检验与质量控制 (13)4.1 轧辊的检验标准与方法 (16)4.2 质量控制的实施 (17)5. 不同类型轧辊的知识 (18)5.1 热轧辊与冷轧辊差异 (20)5.2 纵轧辊与横轧辊的特点 (21)5.3 特殊用途轧辊,如不锈钢轧辊、合金钢轧辊 (22)6. 现代轧辊技术的发展 (23)6.1 表面涂层技术 (24)6.2 控制系统与智能化 (26)6.3 轧辊的生产与维护技术的进步 (27)7. 实例分析 (28)7.1 典型轧辊案例 (30)7.2 轧辊在实际生产中的应用案例分析 (31)8. 结论与展望 (32)8.1 轧辊技术发展趋势 (33)8.2 未来技术创新及挑战 (34)1. 内容概要本文档旨在全面介绍轧辊的基础知识,包括其定义、分类、结构、材料、生产工艺以及在钢铁、铝材、铜材等金属加工行业中的重要作用和应用。
我们将深入探讨轧辊的基本原理,包括轧辊的工作机制、轧制过程中的应力分布以及轧辊在轧制过程中的磨损与保护。
还将介绍轧辊的质量控制标准、性能评估方法以及不同类型轧辊的特点和适用场景。
通过对轧辊基础知识的系统学习,读者将能够更好地理解轧辊在生产过程中的关键作用,为实际应用和进一步研究提供坚实的基础。
1.1 轧辊的定义与作用轧辊是一种非常重要的金属加工设备,在金属成形、裁剪、压制等过程中发挥着重要作用。
它通常用于金属板材或条材的轧制,轧辊通过相互之间的滚动或摩擦作用,对金属施加很大的压力,从而使其发生形变、厚度减小以及尺寸和表面光洁度的调整。
轧辊生产使用检测及表面强化基础知识引言轧辊是金属材料加工、轧制和压延的关键装备之一。
它在钢铁、有色金属和其他行业的生产中发挥着重要作用。
然而,由于轧辊在生产过程中承受巨大的力学应力和磨损,轧辊表面易受损,影响其使用寿命和效率。
为了保证轧辊的正常运行和性能,必须对其生产、使用进行检测,并进行表面强化处理。
本文将介绍轧辊的生产使用检测方法及表面强化的基本知识。
一、轧辊生产使用检测方法1.磁粉探伤:磁粉探伤是一种常用的检测方法,通过在轧辊表面涂覆磁粉,并施加直流或交流磁场,利用磁粉在裂纹等缺陷处的吸附作用形成磁粉团,从而检测出轧辊表面的裂纹、缺陷等问题。
2.超声波检测:超声波检测是利用超声波在材料中传播的速度和干涉来检测轧辊的内部缺陷,如裂纹、杂质等。
它具有无损检测、高精度和高灵敏度的特点。
3.硬度检测:硬度检测是通过测量轧辊表面的硬度来判断其质量和耐磨性能。
常用的硬度测量方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
4.磨粒探伤:磨粒探伤是利用尺寸和形状一致的磨粒在材料表面形成缺陷的能力来检测轧辊表面的缺陷。
磨粒探伤方法简单、成本低,并能有效检测出轧辊表面的缺陷。
二、轧辊表面强化基础知识1.热处理:轧辊的热处理是指在一定温度下对轧辊进行加热或冷却,以改善其组织结构和性能。
常用的热处理方法包括淬火、回火、正火等。
热处理可以提高轧辊的硬度、强度和耐磨性。
2.喷涂技术:喷涂技术是将金属粉末或合金涂层喷涂在轧辊表面,通过熔融与轧辊基体结合,形成硬质合金、陶瓷或其他特殊合金层,提高轧辊的表面硬度和耐磨性。
3.电镀技术:电镀技术是将金属或合金溶解在电解液中,通过电流作用在轧辊表面形成一层金属沉积层,以增加表面硬度和耐磨性。
4.电渗技术:电渗技术是利用电解作用,将金属离子在轧辊表面析出并扩散,形成一层金属渗层,以改善轧辊的表面性能。
结论轧辊的生产使用检测是保证其正常运行和性能的重要手段,常用的检测方法包括磁粉探伤、超声波检测、硬度检测和磨粒探伤等。
1-什么是轧辊,轧辊的种类有哪些?轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。
轧辊种类按成型方法可分为铸造轧辊和锻造轧辊;按工艺方法分为整体轧辊、冶金复合轧辊和组合轧辊。
整体轧辊分为整体铸造和整体锻造轧辊两种。
冶金复合铸造轧辊主要有半冲洗复合铸造、溢流(全冲洗法)复合铸造、离心复合铸造三种,此外还有连续浇铸包覆(CPC-Continuous PouringProcess for Cladding)、喷射沉积法、热等静压(HIP-Hot Isostatically Pressed)、电渣熔焊等特殊复合方法制造的复合轧辊种类。
组合轧辊主要是镶套组合轧辊。
2-什么是整体轧辊?整体轧辊是相对于复合轧辊而言的,整体轧辊的辊身外层与心部以及辊颈采用单一材质铸造或锻造而成,辊身外层和辊颈不同的组织、性能通过铸造或锻造工艺以及热处理工艺过程来控制和调整。
锻造轧辊和静态铸造的轧辊均属于整体轧辊。
3-轧辊按材质主要分为哪几种类别?轧辊按制造材料主要划分为铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊和锻造系列轧辊三大类别。
其中碳含量小于2.2%的铸造铁基材料称为铸钢系列;碳含量大于2.2%的铸造铁基材料称为铸铁系列;锻造铁基材料称为锻造系列。
4-什么是铸造轧辊,铸造轧辊主要有哪些种类?铸造轧辊是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。
铸造轧辊按材质又可分为铸钢轧辊和铸铁轧辊两类;按制造方法又可分为整体铸造轧辊和复合铸造轧辊两类。
关于锻钢轧辊的软点关于锻钢轧辊的软点锻钢轧辊的软点产生主要是看它在何时产生的,是在轧辊淬火中还是在轧辊轧制过程中。
1、在淬火过程中产生的软点轧辊淬火时产生软点,是淬火时轧辊表面某些区域长时间被稳定的油蒸汽膜或盐壳覆盖,使这些区域的冷却速度低于钢的临界冷却速度而发生的中温转变,析出屈氏体而造成的。
为了防止淬火软点一定要控制淬火油的特性温度,定期检验,更换老化的淬火油。
轧辊使用管理规程在冷轧生产过程中轧辊及轴承的消耗,在生产成本中所占的比例达到20%左右,因此降低轧辊及轴承的消耗能为我厂取得良好的经济效益。
一.轧辊的存放与吊运1.轧辊根据订货合同进厂后,分批,分规格存放,并应放整齐。
一般轧辊只放一层,这样便于轴承装配时配辊。
2. 轧辊在吊运过程中防止受到任何损伤。
3. 轧辊应存放在干燥通风的室内,地上铺上黑心棉防止受潮。
表面应涂上防锈油,并用辊架或方木垫离地面。
4. 下机后的热辊不可堆放在湿冷的地面上,应平放在黑心棉上并用辊架或方木垫离地面,还应避免轧辊之间的相互碰撞,下机后的热辊如发现裂纹或掉肉应马上用黑心棉包裹起来以保温。
二.轧辊的使用1. 轧辊在使用前。
应先查看其磨削记录及常规检测记录,确定这些记录无异常时,还应擦去表面油污,灰尘和锈迹,特别仔细检查辊身和辊颈表面是否有划痕、绣斑、裂纹等缺陷。
不允许把有表面缺陷的轧辊上轧机使用。
2. 新辊入库前,应清洁干净,并按材质测量轧辊的尺寸,硬度并探伤如无问题应精磨达到我厂产品要求的工艺光洁度,再涂上防锈油。
入库存放,光洁度在0.8UM左右。
3. 严格按照配对辊进行装配,工作辊直径差小于3MM,直径大的做下辊。
中间辊配对直径小于6MM,直径较大的做上辊。
支撑辊配对直径差小于20MM,直径大的做下辊。
如因其他原因找不到另一根配对辊时,将另一根闲置,待有配对辊时再进行装配。
4 轧辊为杜绝上下机间隔的时间过短产生疲劳破坏和温度较高磨削产生烧伤和裂纹,下机后不可立即进行磨削。
待辊子全部冷却后再进行磨削,要做到磨削上机周转有序。
工作辊,中间辊下机后24小时后才可磨削,支撑辊48小时候才可磨削。
5 工作辊上机工作一段时间一般规定为八个小时。
磨削时如果正常换辊,每次最小修磨量能保证把疲劳层消除,此层深度一般为0.15-0.20MM。
如非正常换辊(裂纹、掉肉等)磨去这些缺陷后再磨去0.1-0.15MM才可以。
6 中间辊上机时间一般规定为36小时更换一次。
轧辊加工知识点总结大全一、轧辊加工的类型轧辊加工主要包括粗加工、半精加工和精细加工三种类型。
粗加工主要是下料、锻造等加工方法;半精加工主要是切割、车削、镗削、齿轮加工等;精细加工包括磨削、抛光、表面喷涂等工艺。
二、轧辊的加工工艺1、轧辊的设计与制造轧辊的设计是轧辊加工的重要步骤。
轧辊设计应综合考虑材料的力学性能、用途、工艺要求和市场需求等因素,采用CAD/CAM技术进行优化设计。
制造工艺包括轧辊坯料的选择、热加工、热处理、表面处理和精密加工等工序。
2、轧辊的热处理轧辊热处理主要包括回火、正火、淬火等工艺,以提高轧辊的硬度、强度、耐磨性和韧性,使其适应于复杂的工作条件。
3、轧辊的表面处理轧辊的表面处理可以采用喷砂、喷丸、抛丸等工艺,以提高其表面粗糙度、清洁度和表面强度,以及提高表面的耐磨性、耐腐蚀性和附着力。
4、轧辊的精密加工轧辊的精密加工主要包括数控车削、数控磨削、数控铣削等工艺,以提高轧辊的几何尺寸精度、表面质量和精度,以及提高轧辊的装配精度和工作寿命。
5、轧辊的检测与调试轧辊的检测主要包括外观检查、几何尺寸检查、性能测试等工序,以保证轧辊的质量合格。
轧辊的调试包括装配调试和使用调试,以保证轧辊的正常工作和生产。
三、轧辊的加工质量控制轧辊的加工质量控制是轧辊工艺的重要组成部分,其质量控制主要包括轧辊的几何尺寸和表面质量、力学性能和工作寿命等方面。
1、轧辊的几何尺寸和表面质量轧辊的几何尺寸和表面质量主要包括轧辊的直径、长度、倒角、圆角、表面粗糙度、平整度等方面。
2、轧辊的力学性能轧辊的力学性能主要包括轧辊的硬度、强度、韧性、疲劳性能等方面。
3、轧辊的工作寿命轧辊的工作寿命主要包括轧辊的耐磨性、耐久性、抗疲劳性、抗腐蚀性等方面。
以上是轧辊加工的知识点总结,轧辊作为加工制造行业的重要零部件,其加工工艺和质量控制对整个工业生产具有重要意义。
希望能对相关从业人员有所帮助。
加工轧辊知识点总结一、轧辊的类型和结构1. 常用轧辊类型轧辊是用于金属带材轧制的工具,按照用途和结构特点可分为几种不同类型:(1)背推轧机轧辊;(2)磨床用的磨辊;(3)异形轧辊;(4)剪切刀轧辊;(5)宽带轧机轧辊;(6)铁路车轮轧辊等。
2. 轧辊的结构轧辊由轧辊筒体、轧辊颈部和轧辊芯轴组成。
轧辊筒体是用于加工金属的主要部分,其承受材料的压力和摩擦力。
轧辊颈部连接轧辊芯轴和轧辊筒体,起到支撑和传递轧制力的作用。
轧辊芯轴是轧辊的主要部分,通过芯轴上的轴承支持整个轧辊。
二、轧辊的材料1. 常用轧辊材料轧辊的材料对于轧辊的生产和使用过程具有重要的影响。
常用的轧辊材料包括:铸铁、铸钢、锻钢、合金钢、硬质合金等。
而且,钢轧辊是通常使用的,因为它有足够的强度和耐磨性,同时,它可能被镀铬。
2. 轧辊的表面涂层为了提高轧辊的耐磨性和使用寿命,通常会在轧辊表面进行涂层处理。
常用的表面涂层包括硬质合金涂层、金刚石涂层以及陶瓷涂层等。
这些涂层可以有效地提高轧辊的表面硬度和耐磨性。
三、轧辊的加工工艺1. 轧辊的热处理工艺对于高强度、高耐磨性和高变形能力的轧辊,需要采用适当的热处理工艺。
常用的热处理工艺包括淬火、回火、等温淬火和多组织热处理等。
通过这些工艺,轧辊的组织结构和性能可以得到有效的提升。
2. 轧辊的精密加工在轧辊的生产过程中,需要进行精密的加工工艺,以保证轧辊的精度和表面质量。
常用的精密加工工艺包括车削、磨削、磨镗、磨齿、抛光等。
通过这些工艺,可以实现轧辊的高精度和高表面质量。
3. 轧辊的表面处理为了提高轧辊的耐磨性和使用寿命,通常需要对轧辊表面进行表面处理。
常用的表面处理工艺包括镀铬、喷涂硬质合金、喷涂金刚石等。
通过这些处理工艺,可以有效地提高轧辊的表面硬度和耐磨性。
四、轧辊的应用与发展趋势1. 传统轧辊的应用传统轧辊主要用于金属带材轧制和加工,如钢铁、有色金属、合金等的轧制生产线。
在这些应用领域中,轧辊的性能和使用寿命对于生产效率和产品质量有着重要的影响。
轧辊轧制时有关工艺问题轧辊是轧钢厂轧机的最主要生产工具,直接对轧件进行轧制加工,完成轧制过程的基本工序——金属的塑性变形。
它不仅与产品质量,产量,经济效益等都有直接的关系,是生产过程中非常重要的一个因素。
轧辊的好坏将直接影响产品的机械性能,尺寸精度,板型以及表面质量。
其次轧辊好坏也将直接影响生产的产量,如轧辊换辊次数的增加将使生产产量直接下降。
在板带热轧中一般一个换辊周期可轧2000-2500吨的轧制产量,如采用ORG在线磨辊技术产量可扩大到3500吨以上,同样如采用高速钢轧辊产量还能上升,相反如采用低质量轧辊,换辊次数就明显增加,产量就下降。
由于轧辊本身是一个生产消耗件,辊耗大小就直接影响工序成本,经济效益就会明显变化。
因此,希望轧辊制造厂能不断开发出新的高效的轧辊产品,和不断提高轧辊质量水平,同时钢铁生产厂又能不断加强轧辊管理,那对钢铁企业和轧辊企业均能产生很好的经济效益。
一,轧辊基本知识1,轧辊定义和分类轧辊是直接对轧件进行轧制加工,完成轧制过程的金属的塑性变形的主要部件。
按轧钢机类型可分为钢板轧辊和型钢轧辊,如图1所示。
钢板轧辊的辊身一般呈圆柱形,如图1a所示,主要参数为辊身长度,也是轧机的标称,如1580轧机,1700轧机,2050轧机等。
有时热轧轧辊的辊身呈微凹,当受热膨胀时,可保持轧辊较好的板型。
而冷轧轧辊的辊身呈微凸,当它受力弯曲时,也可保持轧辊较好的板型。
型钢轧机的轧辊辊身上有轧槽,根据工艺要求配置相应的孔型,粗轧机有较多的轧槽,精轧机则较少,如图1b所示,型钢轧机主要参数为轧辊的直径,也是轧辊的名义直径或轧机的标称,如1300初轧机,650型钢轧机等,如在一条生产线上有若干个工作机座,则以最后一架的轧辊名义直径作为轧钢机的标称。
由于初轧机,型钢轧机是有槽的,而且轧辊在使用过程中由粗变细是变化的。
故该类轧机的轧辊名义直径是以齿轮座的中心距作为轧辊名义直径,初轧机以轧辊辊环外径定为轧辊的名义直径。
1 轧辊1.1 轧辊基础知识轧辊是轧机的重要部件。
按照轧机类型可分为板带轧机、型钢轧机和钢管轧机三大类。
板带轧机轧辊的辊身呈圆柱形,热轧板带轧辊的辊身微凹,当受热膨胀时,可保持较好的板型;冷轧板带轧辊的辊身呈微凸,当它受力弯曲时可保证良好板型;型钢轧机轧辊的辊身上有轧槽,根据型钢轧制工艺要求,安排孔型。
钢管轧制中采用斜轧原理轧制的轧辊有圆锥形、腰鼓形或盘形。
轧辊按辊面硬度可分为:(1) 软辊:肖氏硬度约为30~40HS,用于开坯机、大型型钢轧机的粗轧机等。
(2) 半硬辊:肖氏硬度约为40~60HS,用于大型、中型、小型型钢轧机和钢板轧机的粗轧机。
(3) 硬面辊:肖氏硬度约为60~85HS,用于薄板、中板、中型型钢和小型型钢轧机的精轧机及四辊轧机的支撑辊。
(4) 特硬辊:肖氏硬度约为85~100HS,用于冷轧机。
轧辊由辊身、辊颈和轴头三部分组成。
辊颈安装在轴承中,并通过承座和压下装置把轧制力传给机架。
轴头和连接轴相连接,传递轧制扭矩。
轴头有三种主要形式:梅花轴头、万向轴头、带键槽的或圆柱形轴头。
1.2 轧辊应符合的技术要求不论热轧或冷轧,轧辊都是实现轧制过程中金属变形的直接工具,因此,对轧辊质量要求严格。
其主要质量要求有强度、硬度、耐热性及耐用性。
轧制强度是最基本的指标,在满足强度要求的同时,还必须有一定的耐冲击韧性。
要使轧辊具有足够的强度,主要从选择轧辊材质及确定合理的轧辊结构与尺寸上全面考虑。
轧辊强度足够与否,可根据轧辊强度计算确定。
硬度通常是指轧辊工作表面的硬度,也是轧辊的主要质量指标。
它决定轧辊的耐磨性,在一定程度上决定轧辊的使用寿命。
轧辊的硬度可通过材料选用及对轧辊表面进行某种热处理来满足要求。
另外,对于热轧辊来说,它还应具有一定的耐热性,以保证轧制产品的精度,同时也决定轧辊的使用寿命。
1.3 常用轧辊的材质选择1.3.1 工作辊材质的选择粗轧前段工作辊(R1):粗轧前段工作辊必须具有强韧性、耐磨性及抗热裂性。
轧辊知识简介轧辊, 简介, 知识一、铸铁系轧辊铸铁系轧辊的含碳量在2.5%—3.5%左右,按主要材质可分为普通铸铁轧辊、高镍铬无限冷硬复合铸铁轧辊、高铬复合铸铁轧辊和合金球墨铸铁轧辊四大类。
铸铁轧辊中常见的组织可分为基体、渗碳体、石墨三大类,基体组织主要氏体、铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体,石墨在铸铁中的形态一般有片状和球状两种.1、普通铸铁轧辊普通铸铁轧辊可分为冷硬铸铁轧辊,中、低合金无限冷硬铸铁轧辊,中低合金球墨铸铁轧辊,冷硬铸铁是利用铁水自身过冷度和模具表面激冷的办法获得的一种铸铁其辊身表面激冷而生成白口层,硬度高、耐磨性好。
冷硬铸铁轧辊按制造工艺和芯部材质可分为非球铁、球墨复合、和球芯三大类。
无限冷硬铸铁轧辊是介于冷硬铸铁和灰口铸铁之间的一种材质,其辊身工作层基体组织中存在着石墨,并且辊身工作层与芯部没有明显的分界线。
普通铸铁轧辊主要用于叠轧薄板轧机、三辊劳特式中板轧机、线材轧机、棒材轧机及型钢轧机用辊。
2、高镍铬无限冷硬铸复合铁轧辊无限冷硬铸铁是界于冷硬铸铁和灰口铸铁之间的一种材质,无限冷硬铸铁轧辊辊身工作层集基体组织中存在着均匀分布的石墨,石墨的含量从辊身表面往里随深度的增加而提高,硬度随之降低,因此,辊身工作层与芯部没有明显的分界线,也称无界冷硬铸铁轧辊无限冷硬铸铁轧辊材质中含有较高的铬、镍、钼合金元素时为高镍铬无限冷硬铸铁轧辊,采用全冲洗(溢流法)或离心复合浇注工艺生产。
高镍铬无限冷硬铸铁轧辊辊身工作层基体组织中存在较大数量的碳化物,因此有较高的耐磨性,基体组织中石墨的存在,使其具有良好的抗热烈性,被广泛应用做宽、中、厚板轧机和带钢轧机精轧用辊。
3、高铬复合铸铁轧辊高铬复合铸铁轧辊是以含铬12-22%的高铬白口耐磨铸铁为轧辊辊身外层材质,一般以球墨铸铁为轧辊芯部和辊颈材质,采用离心复合浇注工艺而生产的高合金复合铸铁轧。
由于基体中存在板条状的Cr7C3型共晶碳化物、菊花状的Mo2C型共晶碳化物和颗粒状的Cr23C6型二次碳化物,高铬铸铁轧辊具有优异的抗耐磨性能,被广泛应用做热轧带钢连轧机粗轧和精轧前段工作辊、宽中厚板轧机粗轧和精轧工作辊及小型型钢和板材轧机精轧4、合金球墨铸铁轧辊合金球墨铸铁轧辊由于石墨从辊身到芯部呈球状均匀分布,所以抗拉强度大,可经受重载荷,耐磨损性很好。
轧辊基础知识讲座一、轧辊的定义:轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件,利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。
它主要承受轧制时的动静载荷,磨损和温度变化的影响。
(一)按成型方法:铸造轧辊和锻造轧辊;1.铸造轧辊是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。
铸造轧辊按材质又可分为铸钢轧辊和铸铁轧辊两类;按制造方法又可分为整体铸造轧辊和复合铸造轧辊两类。
(二)按工艺方法:整体轧辊、冶金复合轧辊和组合轧辊1.整体轧辊是相对于复合轧辊而言的,整体轧辊的辊身外层与心部以及辊颈采用单一材质铸造或锻造而成,辊身外层和辊颈不同的组织、性能通过铸造或锻造工艺以及热处理工艺过程来控制和调整。
锻造轧辊和静态铸造的轧辊均属于整体轧辊。
整体轧辊分为整体铸造和整体锻造轧辊两种;2.冶金复合铸造轧辊主要有半冲洗复合铸造、溢流(全冲洗法)复合铸造、离心复合铸造三种,此外还有连续浇铸包覆(CPC-Continuous PouringProcess for Cladding)、喷射沉积法、热等静压(HIP-Hot Isostatically Pressed)、电渣熔焊等特殊复合方法制造的复合轧辊种类。
组合轧辊主要是镶套组合轧辊。
(三)按制造材料:铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊和锻造系列轧辊(四)轧辊常用的热处理类型:去应力退火、等温球化退火、扩散退火、正火、回火、淬火、深冷处理。
二、轧辊的适用范围(一)整体铸造生产初轧机、钢坯连轧机、大型型钢和轨梁轧机、热轧板带钢轧机破鳞和轧边机、型钢万能轧机的轧边机,还有小型型钢、线棒材轧机的粗轧机架等轧机使用的轧辊,大多采用整体铸造方法生产,这类轧辊使用层较厚,孔型较深。
另外,热轧板带轧机的二辊粗轧辊也适合于整体铸造生产。
整体铸造轧辊的工艺方法相对简单,制造成本低。
(二)复合铸造轧辊复合铸造轧辊指轧辊辊身外层与心部以及辊颈采用两种或两种以上材质复合铸造而成,辊身外层和辊颈分别通过不同材质的成分设计和热处理工艺获得要求的组织和性能。
复合铸造方法有半冲洗复合铸造、离心复合与溢流复合三种,复合铸造轧辊需要特殊的工艺装备,工艺相对复杂,控制难度大,需要较高的制造成本。
复合铸造适合于生产那些工作负荷大、轧材质量要求高的轧辊。
这类轧辊辊身和辊颈性能要求相差悬殊,辊身表面硬度要求高,辊颈又要求较高的强度和韧性。
例如热带连轧机的工作辊、支撑辊;中厚板、宽厚板轧机的工作辊;平整轧机的工作辊和支撑辊;型钢万能轧机的辊环;小型型钢、棒线材轧机的精轧辊及无缝钢管轧机连轧管轧辊和张减径辊环等。
近几年离心复合高铬铸铁小立辊在国内外热带连轧机上得到越来越多的采用,表现出优良的耐磨性,明显延长了换辊周期。
(三)铸钢轧辊碳含量小于2.2%的铁基材料铸造的轧辊统称为铸钢轧辊。
其中合金元素总量不大于0.8%的铸钢称为碳素钢;合金元素总量大于0.8%的铸钢称为合金铸钢;碳含量不小于1.3%的合金铸钢称为半钢。
铸钢轧辊主要品种有碳素铸钢轧辊、合金铸钢轧辊、半钢轧辊、石墨钢轧辊、高铬钢轧辊、复合铸钢支撑辊、高速钢轧辊、半高速钢轧辊等。
(四)碳素钢轧辊碳素钢轧辊是一种合金含量较低(不大于0.8%)的亚共析钢成分轧辊,如GB1503—89《铸钢轧辊》中列出的Z-U70、ZU80、ZU70Mn等,为我国早期使用的一种铸钢轧辊。
其基体组织为珠光体,但基体组织中存有大量的块状或条状铁素体,降低了基体的冲击韧性,同时耐磨性也较低。
目前国内横列式型钢轧机、复二重线材轧机和个别钢坯连轧机仍在使用碳素钢轧辊,已趋于淘汰。
(五)合金铸钢轧辊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。
典型材质如:60CrMnMo、65CrNiMo、70Mn2Mo、75CrMo、75CrNiMo 等。
合金铸钢轧辊的基体组织以珠光体类型为主,含有少量的碳化物,硬度范围在HS 35-50;由于基体中含有少量二次碳化物,因此较碳素钢轧辊耐磨性大有提高,同时由于消除了基体中的块状条状铁素体,所以轧辊的冲击韧性得到提高。
合金铸钢轧辊的性能特点是强度高、韧性好,具有很好的咬入性、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。
合金铸钢轧辊主要用途: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。
合金铸钢轧辊的生产工艺和过程: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:一种是冶炼—铸造—热处理—加工—性能、探伤等检测—成品;二种是冶炼—铸造—粗加工—热处理—精加工—性能、探伤等检测—成品。
1986年国内引进了德国GP(Gontennann一Peipers Gmbh)轧辊制造技术,采用无流浇铸工艺生产大型方/板坯合金铸钢初轧辊。
该轧辊成功地应用在宝钢Φ1300mm l号初轧机上。
1997年马钢和莱钢分别从德国、日本引进了年产60万t和50万t的型钢万能轧机,近几年我国多家钢铁企业相继引进投产了型钢万能轧机。
根据型钢万能轧机合金铸钢BD(Break Down)轧辊的结构及特殊的使用条件,国内依然应用无流浇铸工艺配合电加热冒口在静态铸造;条件下生产,使合金铸钢BD轧辊在凝固过程中实现顺序凝固,铸态获得致密的心部组织,从而发展和提高了合金铸钢轧辊的制造技术。
1.冶金铸钢轧辊为什么要经过高温扩散处理?铸钢轧辊凝固时由于存在树枝状结晶,所以会造成合金成分的晶内偏析,这种偏析是由于轧辊凝固过程中辊身上下、内层外层不能实现顺序依次凝固而造成的。
轧辊辊身直径越大,辊身长度越长,凝固温度梯度越大,所造成的合金凝固偏析越严重。
随着合金铸钢轧辊合金含量的增多,凝固时产生的偏析指数增大,造成的成分不均匀程度也越大。
因此,为了使合金元素的原子充分扩散,得到成分均匀的奥氏体组织,需将高合金铸钢轧辊加热到Ac3以上150-250℃保温一定时间,此种热处理手段称之为高温扩散处理。
2.合金铸钢轧辊为什么要进行球化退火热处理?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。
生产中选择球化温度,一般略高于Ac1临界点。
温度过低则所需的球化时间过长,温度过高则会导致粒度粗细不等的粒状珠光体出现。
3.合金铸钢轧辊为什么要进行淬火热处理?合金铸钢轧辊淬火是将其加热到临界温度(Acm或Ac1)以上,保温一定时间使之充分奥氏体化后,再以大于临界冷却速度的冷速急剧冷却到贝氏体转变区,从而使辊身工作层获得贝氏体组织的热处理过程。
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。
(六)半钢的热处理20世纪40年代末,美国冶金学家研究开发了碳含量介于铸铁和铸钢之间的轧辊新材料,称之为“ADAMITE”,其碳含量在1.3%-2.2%范围内,力学性能处于钢和铁之间。
它既具有铸钢轧辊的高强度和韧性,又兼有铸铁轧辊的良好耐磨性,国内通称为“半钢”。
当半钢轧辊的碳含量大于1.8%时,又称之为高碳半钢轧辊。
1.半钢轧辊的组织和性能碳含量小于1.8%的半钢轧辊含有铬、镍、钼等合金元素,它的显微组织为回火索氏体,其基体上分布着细粒状及棒状碳化物,其硬度范围在HS 35-55之间。
随着碳含量的增加,半钢轧辊的组织中出现了越来越多的共晶碳化物。
依据轧辊用途调整半钢轧辊的碳含量、合金元素含量,配合相应的热处理工艺,控制得到不同的基体、碳化物含量及形态的半钢轧辊组织,以适应不同轧机的使用要求。
因此,半钢轧辊材质已经发展成为系列材质,适用于不同类型轧机的使用要求。
半钢轧辊辊身工作层的碳化物含量、形态分布沿辊身半径方向变化很小,它突出的性能特点在于轧辊使用层内硬度降落很少,适合于开孔型较深的大中型型钢轧机中轧机架、钢坯连轧机轧辊,采用预开孔型热处理工艺生产型钢半钢轧辊使用效果更好。
半钢轧辊还广泛用于小型型钢棒线材粗轧机架;热带连轧机4辊粗轧、精轧前架工作辊、小立辊。
热轧中窄带钢精轧支撑辊等。
半钢轧辊生产方法:半钢轧辊大多采用静态整体铸造方法生产,2002年国内开发试制出了离心复合半钢支撑辊,辊身外层为半钢材料,辊身心部和辊颈为球墨铸铁材料,并成功地应用于热轧中宽带钢精轧机组。
半钢材质辊环采用离心铸造方法生产,辊环外层为高碳半钢,辊环内层为石墨钢或球墨铸铁材料,在高速旋转的离心机上,分别浇入两种不同材质的钢铁水复合铸造而成半钢轧辊一定要经过高温扩散退火处理:铬和碳是形成半钢轧辊碳化物的重要元素,从而也是提高轧辊耐磨性的重要元素。
但是由于轧辊凝固是一个非平衡过程,固溶体从钢液中结晶是一个选分结晶过程,因而在半钢轧辊铸态组织中存在着严重的铬偏析。
奥氏体晶界处为富铬区、富碳区,二次碳化物会在此处析出并形成网状,这种碳化物对轧辊的组织性能破坏很大。
因此要消除轧辊凝固偏析所造成的铬偏析,必须要对半钢轧辊进行高温扩散退火处理。
非金属夹杂物对半钢轧辊组织的影响:钢液中存在大量的高熔点非金属夹杂物时,易形成伪共晶碳化物核心,在凝固过程中析出的共晶或伪共晶碳化物优先长大,而且极易形成大块碳化物,巨大的渗碳体易成为热龟裂的发生点,并起加速裂纹扩展的作用,非金属夹杂物的存在将使半钢轧辊的断裂韧性值和塑性指标降低。
所以,半钢轧辊一般要求将非金属夹杂物总量控制在0.05%以下。