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轧钢设备冷轧工作辊的应用状况

更新时间:2012-12-03 09:13 来源:神工机械 点击数:
探索国内外冷轧工作辊的应用状况
       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GCr15、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86Cr2MoV7、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,而且会使轧辊直径都要损失5mm左右,同时轧辊在经过多次热处理后容易变形,难以满足高精度轧辊的形位公差要求。因此,研制深淬硬层冷轧辊不仅可以大幅度地降低冷轧辊的消耗,减少轧辊在使用过程中的重新淬火次数,延长轧辊寿命,具有重大的经济效益。
  为了减少重淬消耗,提高轧辊的淬硬层深度、接触疲劳强度、韧性,延长其使用寿命,从20世纪70年代后期到80年代中期,国内外开始研究使用铬含量在3%~5%的深淬硬层冷轧工作辊钢。3%铬冷轧辊不需重淬,且有效淬硬层深度可达到25~30mm,5%Cr冷轧辊有效淬硬层深度则达到40mm,其耐磨性和抗事故性能也有显著提高。在这一阶段,国内试制了9Cr3MoV钢,国外一些制造厂也先后开发推广了深淬硬层冷轧辊,如美国的3.25%Cr钢和5%Cr钢,日本的KantocRP53、FH13、MnMC3和MC5等。这些钢都采用高碳高合金材料,具有良好的硬度和耐磨性,但轧辊淬硬表面脆性大,接触疲劳寿命低,质量不稳定。
  为提高淬硬层深及接触疲劳寿命,降低淬硬层脆性及过热敏感性,同时也为满足轧件对冷轧工作辊力学性能和使用性能的进一步要求,自20世纪80年代中、后期,国外轧辊生产厂对5%Cr冷轧辊钢进行了化学成分的优化工作,主要是在5%Cr钢中增加钼、钒的含量或加入钛、镍等元素。添加0.1%左右钛的5%Cr钢轧辊中,钛以碳氮化合物(TiCN)形式在基体中微细析出,经过摩擦损耗后TiCN脱落,在轧辊表面形成划痕,使适度的粗度再生。在镀锡板云顶集团官网的实际操作中,有效利用粗糙度降低小的优点,从轧制初期就可高速轧制。
  在最终热处理过程中,对轧辊钢的淬火和加热限制在奥氏体中含碳量不超过0.6%的程度,然后进行尽可能强烈的冷却,这样就可以得到较深的淬硬层。此时,轧辊的淬硬层组织除隐针马氏体(以板条为主)外,尚有约4%的碳化物和10%左右的残留奥氏体。轧辊的表面硬度(包括残余压应力的影响)约为HS(D)95~99。最后,用低温回火将轧辊表面硬度调整到规定值,低温回火越充分,硬度偏低时韧性越好,抗热裂能力越高。钼、钒含量的增加导致淬火后钢中含有较多的残余奥氏体,回火后大部分又转变为新马氏体,这样就有助于提高轧辊硬度,增强耐磨性并降低磨损面粗糙度。

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