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軋鋼設備冷軋工作輥的應用狀況

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軋鋼設備冷軋工作輥的應用狀況
發布時間:2015-11-17 瀏覽:

  探索國內外冷軋工作輥的應用狀況,冷軋輥在工作過程中要承受很大的軋制壓力,加上軋件的焊縫、夾雜、邊裂等問題,容 易導致瞬間高溫,使工作輥受到強烈熱沖擊造成裂紋、粘輥甚至剝落而報廢。因此,冷軋輥要有 抵抗因彎曲、扭轉、剪切應力引起的開裂和剝落的能力,同時也要有高的耐磨性、接觸疲勞強度 、斷裂韌性和熱沖擊強度等。

  國內外冷軋工作輥一般使用的材質有GCr15、9Cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、 80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A等。

  20世紀50~60年代,這一時期的軋件多為碳素結構鋼,強度和硬度不高,所以軋輥一般采用1.5%~2%Cr鍛鋼。此類鋼的終熱處理通常采用淬火加低溫回火,常見的淬火方式有感應表面 淬火和整體加熱淬火。其主要任務是考慮如何提高軋輥的耐磨性能、抗剝落性能,并提高淬硬層深度,盡量保證軋輥表面組織均勻,改善軋輥表層金屬組織的穩定性。

  從20世紀70年代開始,隨著軋件合金化程度的提高,高強度低合金結構鋼(HSLA)的廣泛應用,軋件的強度和硬度也隨之增加,對軋輥材料的強度和硬度也提出了更高的要求,國際上普遍開 始采用鉻含量約2%的Cr-Mo型或Cr-Mo-V型鋼工作輥,如我國一直使用的9Cr2Mo、9Cr2Mov和86CrMov7、俄羅斯的9X2MΦ、西德的86Cr2MoV7、日本的MC2等。這類材質的合金化程度較低,在 經過終熱處理后,其淬硬層深度一般為12~15mm(半徑),僅能滿足一般要求,而且使用中剝 落和裂紋傾向嚴重,軋制壽命低。

  通過改進熱處理方式,即進行重淬1~2次,提高了該類軋輥的淬硬層,但每次重淬不僅需要一定的熱處理費用,而且會使軋輥直徑都要損失5mm左右,同時軋輥在經過多次熱處理后容易變形,難以滿足高精度軋輥的形位公差要求。因此,研制深淬硬層冷軋輥不僅可以大幅度地降低冷軋輥的消耗,減少軋輥在使用過程中的重新淬火次數,延長軋輥壽命,具有重大的經濟效益。

  為了減少重淬消耗,提高軋輥的淬硬層深度、接觸疲勞強度、韌性,延長其使用壽命,從20 世紀70年代后期到80年代中期,國內外開始研究使用鉻含量在3%~5%的深淬硬層冷軋工作輥鋼。3%鉻冷軋輥不需重淬,且有效淬硬層深度可達到25~30mm,5%Cr冷軋輥有效淬硬層深度則達到 40mm,其耐磨性和抗事故性能也有顯著提高。在這一階段,國內試制了9Cr3MoV鋼,國外一些制造廠也先后開發推廣了深淬硬層冷軋輥,如美國的3.25%Cr鋼和5%Cr鋼,日本的KantocRP53、 FH13、MnMC3和MC5等。這些鋼都采用高碳高合金材料,具有良好的硬度和耐磨性,但軋輥淬硬表 面脆性大,接觸疲勞壽命低,質量不穩定。

  為提高淬硬層深及接觸疲勞壽命,降低淬硬層脆性及過熱敏感性,同時也為滿足軋件對冷軋工作輥力學性能和使用性能的進一步要求,自20世紀80年代中、后期,國外軋輥生產廠對5%Cr冷軋輥鋼進行了化學成分的優化工作,主要是在5%Cr鋼中增加鉬、釩的含量或加入鈦、鎳等元素 。添加0.1%左右鈦的5%Cr鋼軋輥中,鈦以碳氮化合物(TiCN)形式在基體中微細析出,經過摩擦損 耗后TiCN脫落,在軋輥表面形成劃痕,使適度的粗度再生。在鍍錫板軋機的實際操作中,有效利 用粗糙度降低小的優點,從軋制初期就可高速軋制。

  在終熱處理過程中,對軋輥鋼的淬火和加熱限制在奧氏體中含碳量不超過0.6%的程度,然后進行盡可能強烈的冷卻,這樣就可以得到較深的淬硬層。此時,軋輥的淬硬層組織除隱針馬氏體(以板條為主)外,尚有約4%的碳化物和10%左右的殘留奧氏體。軋輥的表面硬度(包括殘余壓應 力的影響)約為HS(D)95~99。后,用低溫回火將軋輥表面硬度調整到規定值,低溫回火越充分,硬度偏低時韌性越好,抗熱裂能力越高。鉬、釩含量的增加導致淬火后鋼中含有較多的殘余奧氏體,回火后大部分又轉變為新馬氏體,這樣就有助于提高軋輥硬度,增強耐磨性并降低磨損面粗糙度。

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