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轧辊圆钢是如何生产出来的?

2020-10-26 15:34:07      点击:
轧辊圆钢是如何生产出来的?钢锭经锻造加工生产的轧辊。锻造能将钢锭内部的疏松、缩孔等冶金缺陷锻合,将粗大的铸造组织破碎从而获得组织致密、成分均匀的高质量轧辊。锻钢轧辊比同类铸造轧辊有更好的强韧性、表面硬度均匀性和抗疲劳性能。(表1)为适应不同轧机和轧制条件的具体要求,可在轧辊用钢中加入不同合金元素,提高轧辊使用性能。
钢锭经锻造加工生产的轧辊。锻造能将钢锭内部的疏松、缩孔等冶金缺陷锻合,将粗大的铸造组织破碎从而获得组织致密、成分均匀的高质量轧辊。锻钢轧辊比同类铸造轧辊有更好的强韧性、表面硬度均匀性和抗疲劳性能。(表1)为适应不同轧机和轧制条件的具体要求,可在轧辊用钢中加入不同合金元素,提高轧辊使用性能。一定含量的碳和合金元素对锻钢辊组织和性能有如下不同的作用:碳能增加轧辊硬度和强度,降低塑性,提高耐磨性;锰能增加淬透性和强度;硅起脱氧作用并提高强度;铬能增加淬透性和强度,提高耐磨性;钼能增加淬透性、强度和热硬度;钒能控制钢的晶粒度,增加强度。常用锻钢热轧辊和支承辊的主要化学成分见表2。
锻钢轧辊的生产过程包括冶炼、铸锭、锻造、锻后热处理、粗加工、最终热处理、精加工等主要工序。生产锻造轧辊所选用的设备以及工艺参数的选择和控制必须保证满足成品轧辊对化学成分、力学性能、组织、冶金质量、尺寸公差、内应力分布以及表面状态等的要求。
冶炼 20世纪50年代以前,锻钢轧辊用钢基本上采用碱性平炉或碱性电炉冶炼。质量要求高者,则用酸性平炉冶炼。自20世纪50年代起,真空技术逐渐应用于炼钢,电炉、平炉或转炉冶炼的钢水,经真空处理和真空浇注后,生产出含氢量低、夹杂少的钢,用于生产要求较高的冷轧工作辊和支承辊。自60年代起,钢包精炼炉也开始用于轧辊钢的冶炼。电炉、平炉或转炉提供的低磷、化学成分接近成品钢的粗炼钢水,在精炼炉中脱硫,微调成分,经真空处理后排除氢、氮、脱氧和排除夹杂,可获得较纯净的钢水。铸锭在氩气保护下或在真空下浇注。
钢包精炼炉为生产质量高、吨位大的支承辊创造了条件。与此同时,真空白耗和电渣重熔钢也由于其洁净度高、偏析小和结晶细密,开始用来制造轧制高碳钢、合金钢、金属箔材用的高硬度工作辊。无论采用何种冶炼方式,对原料和辅助材料的要求均很严格。冶炼时选用硫、磷以及其他杂质含量低的优质生铁和废钢。对造渣材料如石灰和萤石、铁矿石以及各种铁合金、脱氧剂、增碳剂等除了有严格的质量规定外,使用前还要彻底干燥,以防气体和夹杂带入钢水中。冶炼须在炉体良好的情况下进行。冶炼好并且成分合格的钢水一般在高出液相线温度80~120℃下出钢。若采用真空处理或浇铸,出钢温度要相应提高,以补偿这些工序带来的温度损失。出钢、真空处理和浇注所用的出钢槽、钢水包、中间罐以及钢锭模、浇道、冒口等均经过严格的检查,以避免钢水在出钢、处理和浇注过程中带入夹杂。轧辊钢锭的浇注可分为上注和下注。与上注法相比,采用下注法浇注的钢锭表面质量要好。但下注法对浇道耐火材料的要求严格。重量20t以下的锭型已开始采用下注法浇注,而国际上已扩大至120t。为了保证钢锭的内在的和表面的质量,应控制钢的浇注温度和浇注速度,而注温和注速则取决于钢锭的尺寸和浇注方法,且随钢水浇入锭中位置而改变。采用保温冒口或向冒口中加入保温剂或发热剂能保证钢锭的补缩。
锻造 钢锭在模中冷却到600℃以上脱膜直接装入高温炉加热称为热装。热装时加热到锻造温度的加热速度可不受限制。冷钢锭的加热制度需按专用规范进行。钢锭的锻造过程视钢锭的尺寸和材质可分别在水压机、油压机或自由锻锤上进行。钢锭锻压成带粗加工余量的成品毛坯。整个锻压过程必须保持在获得轧辊圆钢再结晶过程和晶粒细化的温度范围内,并保证足够的塑性并防止产生锻造裂纹。对各类轧辊的始锻和终锻温度均有严格的规定。
锻造由压钳把、倒棱、镦粗、拔坯压实、精锻等基本工序组成。锻造辊套时,尚有冲孔、扩孔等工序。锻造比是反映锻件质量的重要指标之一,热轧辊的锻造比一般不小于2.5;冷轧辊不小于3;支承辊不小于2。借助于冶炼和锻造技术的改进,锻造比可适当降低,如用电渣重熔钢生产冷轧辊选用锻造比为2。钢锭的冒口应有足够的切除量,以便去除钢锭的缩孔和偏析。通常热轧辊圆钢的锻件钢锭利用率为55%~62%;冷轧辊及支承辊为55%~60%。轧辊钢锭镦粗后,依轧辊的种类、重量及尺寸大小选用不同锻造法进行拔坯压实工序。宽砧大压下量锻造法(KD法)适用于高、中及低塑性,大、中型冷、热轧工作辊及支承辊;宽平砧强压下锻造法(wHF法)和去除中心部位拉应力锻造法(FM法)适用于高、中塑性大型及特大型支承辊;中心压实法同WHF法或FM法可配合使用。各种锻造方法的参数列于表3。轧辊锻件的典型锻造工艺列于表4。锻钢轧辊多是整锻的,也有镶套的和组合的。最大的整锻和镶套的支承辊直径已达2400~2500mm,辊身长5000~5500mm,重250t。随着轧制速度的日益提高和控制轧制技术的推广应用,要求锻钢轧辊朝着进一步提高强韧性方向发展。
热处理 轧辊圆钢根据材质和用途的不同,进行不同的热处理。
(1)中碳钢(0.35%~0.65%C)轧辊一般经正火回火或调质处理后用作热轧的初轧辊、粗轧辊和支承辊。在正火回火状态下抗拉强度500~800MPa,在调质状态下为800~1100MPa,硬度约255~325HB。铁素体不耐磨,而且其含量越高,轧辊在轧制过程中粘连程度也越大。因此热轧辊的含碳量规定不小于0.45%。合金元素含量应根据轧辊直径大小和强度要求确定,从而保证足够的强韧性。直径大的支承辊还可以使用差温热处理(支承辊热处理)),处理后的辊身硬度可达HS80。
(2)高碳钢(0.7%~1.0%C)轧辊可经正火回火处理或调质处理后用作支承辊。当支承辊辊身硬度要求很高时则需用淬火回火处理,淬火回火后的硬度可达70~80HS,淬硬层深度小于50mm。淬火至高硬度的锻钢辊用作板带钢冷轧工作辊、中间辊、平整辊和有色金属(铝、铜、锌)冷轧辊。

机加工 轧辊的粗加工在轧辊车床上完成。为了保证尺寸精度,广泛使用数控机床加工最终热处理前还要进行超声波探伤。轧辊中心孔的加工与否取决于轧机设计、淬火要求、检验结果等一系列因素。最终热处理后毛坯精加工成规定尺寸、表面精度和粗糙度的成品轧辊。精加工包括车、钻、铣、磨等工序。成品轧辊经过硬度、尺寸、组织、性能等一系列检查后提供使用。

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