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軋輥材料及熱處理工藝
發(fā)布日期:
2024-04-29
軋輥的壽命主要取決于軋輥的內(nèi)在性能和工作受力，內(nèi)在性能包括強(qiáng)度和硬度等方面。要使軋輥具有足夠的強(qiáng)度，主要從軋輥材料方面來(lái)考慮；硬度通常是指軋輥工作表面的硬度，它決定軋輥的耐磨性，在適當(dāng)?shù)某潭壬弦矝Q定軋輥的使用壽命，通過(guò)合理的材料選用和熱處理方式可以滿足軋輥的硬度要求。
軋輥的壽命主要取決于軋輥的內(nèi)在性能和工作受力，內(nèi)在性能包括強(qiáng)度和硬度等方面。要使軋輥具有足夠的強(qiáng)度，主要從軋輥材料方面來(lái)考慮；硬度通常是指軋輥工作表面的硬度，它決定軋輥的耐磨性，在適當(dāng)?shù)某潭壬弦矝Q定軋輥的使用壽命，通過(guò)合理的材料選用和熱處理方式可以滿足軋輥的硬度要求。
冷軋輥在工作過(guò)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(wèn)題，容易導(dǎo)致瞬間高溫，使工作輥受到強(qiáng)烈熱沖擊造成裂紋、粘輥甚至剝落而報(bào)廢。因此，冷軋輥要有抵抗因彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切應(yīng)力引起的開(kāi)裂和剝落的能力，同時(shí)也要有高的耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性和熱沖擊強(qiáng)度等。
從20世紀(jì)70年代后期到80年代中期，國(guó)內(nèi)外開(kāi)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(dá)到25～30ｍｍ，5%Ｃｒ冷軋輥有效淬硬層深度則達(dá)到40ｍｍ，其耐磨性和抗事故性能也有顯著提高。在這一階段，國(guó)內(nèi)試制了9Ｃｒ3ＭｏＶ鋼，國(guó)外一些制造廠也先后開(kāi)發(fā)推廣了深淬硬層冷軋輥，如美國(guó)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(zhì)量不穩(wěn)定。
為提高淬硬層深及接觸疲勞壽命，降低淬硬層脆性及過(guò)熱敏感性，同時(shí)也為滿足軋件對(duì)冷軋工作輥力學(xué)性能和使用性能的進(jìn)一步要求，自20世紀(jì)80年代中、后期，國(guó)外軋輥生產(chǎn)廠對(duì)5%Ｃｒ冷軋輥鋼進(jìn)行了化學(xué)成分的優(yōu)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(xì)析出，經(jīng)過(guò)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(jī)的實(shí)際操作中，有效利用粗糙度降低小的優(yōu)點(diǎn)，從軋制初期就可高速軋制。
在最終熱處理過(guò)程中，對(duì)軋輥鋼的淬火和加熱限制在奧氏體中含碳量不超過(guò)0.6%的程度，然后進(jìn)行盡可能強(qiáng)烈的冷卻，這樣就可以得到較深的淬硬層。此時(shí)，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(yīng)力的影響)約為ＨＳ(Ｄ)95～99。
最后，用低溫回火將軋輥表面硬度調(diào)整到規(guī)定值，低溫回火越充分，硬度偏低時(shí)韌性越好，抗熱裂能力越高。鉬、釩含量的增加導(dǎo)致淬火后鋼中含有較多的殘余奧氏體，回火后大部分又轉(zhuǎn)變?yōu)樾埋R氏體，這樣就有助于提高軋輥硬度，增強(qiáng)耐磨性并降低磨損面粗糙度。
冷軋輥的發(fā)展方向?qū)⑹窃谶M(jìn)一步提高強(qiáng)度硬度和淬硬層深度的同時(shí)，保證韌性。大型冷軋工作輥將普遍采用含釩、銑、鎳等元素的改進(jìn)型5%Ｃｒ鋼制造。為提高材料的淬透性，Ｃｒ的含量將進(jìn)一步增加，如8%～10%Ｃｒ及更高鉻的鍛鋼已開(kāi)始用于實(shí)際生產(chǎn)，但含Ｃｒ量的增加會(huì)導(dǎo)致較差的韌性，因此需要適當(dāng)平衡Ｃ和Ｃｒ含量，在較低的溫度下淬火獲得所需要的冷軋輥硬度，從而減少軋輥的斷裂和降低其斷裂敏感性。另外，隨著鍛件制造技術(shù)的進(jìn)一步完善，高鉻鋼工作輥將更多地應(yīng)用于大型冷連軋機(jī)。5%Ｃｒ及其含釩的改進(jìn)型鋼廣泛用于大型支承輥鍛件，高鉻含量的大型鍛鋼支承輥進(jìn)入實(shí)用階段。大型冷軋工作輥要求采用電渣重熔錠鍛制，而大型支承輥鍛件用鋼則被廣泛采用鋼包精煉并真空除氣的冶鑄工藝生產(chǎn)，鋼水的純凈度均達(dá)到較高水平。
總之，合理選材及采用合適的熱處理方式高質(zhì)量地制造軋輥，可以節(jié)約大量的輥材，降低軋鋼生產(chǎn)成本，同時(shí)提高軋輥的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，應(yīng)重視軋輥選材的新動(dòng)向，從軋鋼的實(shí)際條件出發(fā).開(kāi)發(fā)軋輥的新材質(zhì)，提高軋輥的制造質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：
冶金機(jī)械
耐磨件
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