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冷軋輥制造工藝的發展

 

冷軋輥制造工藝可分為三個階段:第一階段是1940~1960年,當時鍛鋼軋輥多用做冷軋工作輥,用電弧爐冶煉,不經真空脫氣。當時的目標是輥身硬度均勻,在軋輥制造過程中和使用過程中不發生災難性斷裂。軋輥鋼中Cr含量僅為1.5%~2.0%,第二階段是1960~1970年,在此期間開始用電渣重熔法制造高質量冷軋輥,夾雜物級別大為改善,軋輥質量明顯提高。在此期間同時出現了用真空脫氣法冶煉軋輥用鋼的工藝,采用無損探傷法檢查軋輥,使斷輥和剝落事故大大減少,含2.5%~3.0%Cr的冷軋工作輥的有效淬硬層深度達到15.8~19mm。第三階段是1980~1991年,軋機改進,對冷軋薄板質量要求提高,因而對軋輥質量要求提高,此時軋輥使用管理水平也在提高,大大減少了軋輥的剝落。

20世紀70年代,在軋輥制造技術中出現了感應加熱以及冷處理技術,使得軋輥淬硬層深度從以前不到10mm提高到15mm左右。經過感應淬火的冷軋輥,表面淬硬層產生殘余壓應力,心部產生殘余拉應力。由于感應加熱局限于表層一定深度內,軋輥內部溫度仍較低,所以淬火后所產生的殘余應力較整體淬火的殘余應力小,軋輥不必再鉆中心孔。由于感應淬火的種種優點,使得它迅速成為冷軋輥制造的主流技術。

冷軋輥在工作過程中要承受很大的軋制應力,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、剝落甚至報廢。因此,冷軋輥要有抵抗因彎曲應力、扭轉應力、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、高的接觸疲勞強度、高的斷裂韌性和熱沖擊強度等。所以如何提高軋輥的使用壽命,一直是軋輥制造業面臨的重大問題。

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以及Cr5系列等。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Mo、V的含量或加入Ti、Ni等元素。添加0.1%左右Ti的5%Cr鋼軋輥中,Ti以CN化合物(TiCN)微細形式在基體中析出,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,從軋制初期就可實現高速軋制。

目前,冷軋輥材料仍在不斷的向前發展,一部分專家學者認為,冷軋輥應該朝高鉻方向發展,甚至高速鋼、半高速鋼。因為鉻含量的增加,淬硬層深度增加,而且材料中碳化物類型可以全部轉化為M23C7型,其代表性國家主要為英、美、日本等;還有一部分專家學者堅持低鉻輥、堅持二次淬火,理由是當軋輥表面出現微裂紋時,如不及時除去,隨著軋制的進行,微裂紋會同時沿著徑向和周向慢慢擴展,進而發生剝落,嚴重時徑向擴展的深度一般到淬硬層深度位置。如果淬硬層很深,淬火時在內部出現裂紋的可能性就增加,這樣發生剝落將直接造成報廢,損失較大。更多了解:http://www.bocanghang.com