钢管连轧机轧辊的制造

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1、钢 管 连 轧 机 轧 辊 的 制 造提 要 ： 介 绍 了 钢 管 连 轧 机 辊 的 制 造 过 程 ，论 述 对 其 化 学 成 份 的 选 择 、球 化孕 育 处 理 及 热 处 理 工 艺 制 定 等 技 术 关 键 。关 键 词 钢 管 连 轧 机 轧 辊 研 制 前 言钢 管 连 轧 机 组 ， 由 于 轧 制 时 压 下 量 大 、 芯 棒 限 动 、 速 度 可 控 、 轧制 扭 矩 变 化 大 等 因 素 极 易 造 成 轧 辊 的 损 耗 和 失 效 ， 毛 管 表 面 的 氧 化 铁皮 也 加 速 了 轧 辊 的 磨 损 ， 连 轧 管 机 的 轧 制 特 点 是 轧

2、制 力 、 轧 制 扭 矩均 很 大 ， 目 前 有 二 辊 及 三 辊 连 轧 ， 因 此 研 究 连 轧 机 用 高 质 量 的 轧辊 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。2 连 轧 辊 的 制 造 方 式连 轧 辊 的 制 造 方 式 主 要 有 三 种 ， 第 一 种 是 传 统 的 常 法 铸 造 ， 第 二种 是 离 心 复 合 铸 造 ， 第 三 种 是 工 作 层 与 轴 组 合 而 成 。 下 面 对 三 种制 造 方 式 做 一 个 简 述 。2.1 连 轧 机 辊 的 常 法 铸 造连 轧 机 辊 的 常 法 铸 造 ， 是 一 种 传 统 的 铸 造 方 式 ， 其

3、优 点 是 一 次成 型 ， 缺 点 是 由 于 是 厚 大 轧 辊 ， 工 作 层 要 求 不 能 保 证 ， 轧 辊 消 耗 量 较大 。2.1.1 工 艺 流 程 见 图 1图 1 连 轧 机 辊 工 艺 流 程2.1.2 难 点 体 现 在 以 下 几 点 ：2.1.2.1 由 于 轧 制 钢 管 直 径 大 ， 轧 辊 工 作 层 厚 度 要 求 高 ， 属 于 典 型厚 大 断 面 球 铁 ， 在 如 此 厚 的 断 面 上 ， 既 要 得 到 组 织 致 密 球 化 良 好 的 基体 组 织 ， 又 要 保 证 硬 度 均 匀 ， 在 球 化 处 理 及 工 艺 控 制 上 难

4、度 较 大 。2.1.2.2 由 于 承 受 轧 制 力 大 ， 轧 辊 制 造 既 要 满 足 辊 颈 有 较 高 的 抗 拉 强造型 烘型 配模配料 熔炼 化学分析 球化孕育处理 浇注清铲 热处理 检测 精加工成品检验 包装发运粗加工度 和 韧 性 以 承 受 较 大 冲 击 力 ， 又 要 满 足 辊 身 有 较 好 的 耐 磨 性 较 少 的 硬度 梯 度 满 足 轧 制 需 要 ， 在 化 学 成 份 的 选 择 及 熔 炼 浇 注 工 艺 的 确 定 等 方面 难 度 较 大 。2.1.2.3 由 于 针 状 球 铁 材 质 合 金 含 量 较 高 ， 而 且 连 轧 机 辊 辊

5、身 、 辊 颈直 径 尺 寸 相 差 悬 殊 等 原 因 ， 连 轧 机 轧 辊 铸 态 时 有 较 大 的 残 余 应 力 ， 因此 制 定 合 理 的 热 处 理 工 艺 对 消 除 残 余 铸 造 应 力 ， 控 制 残 余 奥 氏 体 量 ，获 得 最 佳 组 织 形 态 和 性 能 匹 配 至 关 重 要 。2.1.3 研制过程中采取的主要工艺措施2.1.3.1 工装模具设计由 于 连 轧 机 辊 辊 身 与 辊 颈 尺 寸 相 差 较 大 ， 而 且 工 作 层 厚 度 也 较大 ， 因 此 在 设 计 工 装 模 具 时 ， 着 重 考 虑 了 以 下 几 方 面 ： 金 属 型

6、图 2 铸 型 装 配 示 意 图厚 度 要 确 保 对 辊 身 保 持 一 定 的 激 冷 度 。 为 确 保 轧 辊 组 织 和 硬 度 ，直 接 铸 出 孔 型 ， 一 方 面 保 证 了 孔 型 表 面 硬 度 和 在 较 厚 工 作 层 内 保 持 较小 的 硬 度 梯 度 ， 另 一 方 面 也 减 少 了 孔 型 加 工 余 量 。 在 考 虑 孔 型直 接 铸 出 的 过 程 中 要 精 确 计 算 轧 辊 各 部 位 ， 特 别 是 孔 型 部 位 凝 固 时 的缩 尺 ， 以 免 孔 型 活 块 阻 碍 收 缩 形 成 裂 纹 等 缺 陷 。 铸 型 装 配 见 图2。2.

7、1.3.2 化 学 成 份 的 选 择 与 控 制由 于 连 轧 机 辊 的 特 殊 使 用 要 求 ， 一 般 要 求 工 作 层 为 贝 氏 体 组 织 ，而 在 铸 态 下 获 得 针 状 贝 氏 体 球 铁 ， 可 采 取 两 种 措 施 ： 合 金 化 或 改 变 轧123456789101、 底 箱 、 下 辊 颈 砂 箱 、 金 属 型 底 座 4、 孔 型 活 块 、 金 属 型 压 盖 6、 防 裂 坭 芯7、 上 辊 颈 砂 箱 8、 保 温 冒 口 9、 浇 口 杯0、 直 浇 口 砂 箱辊 的 冷 却 条 件 。 由 于 轧 辊 生 产 均 采 用 金 属 型 铸 造

8、， 要 改 变 其 冷 却 条 件在 工 艺 操 作 上 难 以 实 现 ， 故 较 为 现 实 和 有 效 的 措 施 就 是 合 金 化 。 而 轧辊 中 原 需 含 Ni、 Cr、 Mo 等 元 素 为 实 施 合 金 化 得 到 贝 氏 体 组 织 创 造了 很 好 的 原 始 条 件 。 合 金 化 的 作 用 主 要 表 现 在 一 方 面 是 改 变 奥 氏 体 转变 曲 线 ， 使 珠 光 体 转 变 区 明 显 右 移 ， 形 成 宽 度 较 大 的 贝 氏 体 转 变 区 ；另 一 方 面 可 强 化 基 体 从 而 提 高 性 能 1。 因 此 选 择 合 适 的 化 学

9、 成 分 是获 得 针 状 贝 氏 体 组 织 的 主 要 途 径 。采 用 无 芯 工 频 或 中 频 感 应 电 炉 熔 炼 铁 水 ， 按 化 学 成 份 要 求 进 行配 料 称 重 熔 炼 ， 用 直 读 光 谱 仪 分 析 化 学 成 份 ， 在 熔 炼 过 程 中 严 格 控 制C、 Si、 Mn、 Ni、 Cr、 Mo 的 含 量 ， 为 在 铸 态 获 得 稳 定 的 针 状 贝 氏 体组 织 创 造 了 良 好 的 条 件 。2.1.3.3 铁水熔炼及球化孕育处理铸 造 生 产 针 状 球 铁 连 轧 机 辊 ， 球 化 孕 育 处 理 是 其 中 一 道 关 键 工序 ，

10、 因 为 球 化 孕 育 的 好 坏 ， 直 接 影 响 轧 辊 的 硬 度 、 强 度 、 韧 性 。 球 化孕 育 良 好 的 轧 辊 晶 粒 细 、 组 织 致 密 、 强 度 高 、 硬 度 落 差 小 。 为 此 ， 采用 压 力 加 镁 法 球 化 处 理 ， 同 时 辅 以 少 量 的 稀 土 镁 冲 入 法 处 理 ， 一 方 面强 化 了 球 化 效 果 ， 同 时 少 量 的 稀 土 则 起 到 消 除 针 孔 、 去 硫 磷 、 除夹 杂 的 作 用 。 在 孕 育 处 理 方 面 采 取 包 底 与 表 面 二 次 孕 育 工 艺 ， 确 保 了孕 育 效 果 。2.1

11、.3.4 制 定 合 理 的 热 处 理 工 艺 由 于 针 状 球 铁 连 轧 机 辊 的 外 型 尺 寸 的 特 殊 性 和 较 高 的 合 金 含 量 ，因 此 轧 辊 具 有 更 大 的 残 余 铸 造 内 应 力 ， 同 时 冷 却 速 度 的 不 均 匀 性 ， 组织 中 具 有 一 定 量 的 残 余 奥 氏 体 存 在 ， 加 之 轧 辊 之 间 硬 度 的 不 一 致 ， 因此 必 须 进 行 热 处 理 ， 主 要 目 的 是 ： 消 除 因 合 金 含 量 高 在 铸 造 凝 固过 程 中 产 生 的 残 余 应 力 。 稳 定 和 控 制 轧 辊 中 的 残 余 奥 氏

12、 体 量 ， 获得 最 佳 组 织 和 性 能 匹 配 。 适 当 调 整 轧 辊 硬 度 ， 确 保 轧 辊 之 间 硬 度的 一 致 性 ， 经 过 试 验 研 究 ， 经 过 500 550 退 火 ， 60%70%的残 余 奥 氏 体 将 被 分 解 为 铁 素 体 和 碳 化 物 ， 断 裂 韧 性 和 冲 击 韧 性 将 略 有提 高 。2.2 连 轧 机 辊 的 离 心 复 合 铸 造连 轧 机 辊 的 离 心 复 合 铸 造 ， 就 是 工 作 层 利 用 离 心 铸 造 而 成 ，达 到 工 作 层 组 织 致 密 ， 硬 度 均 匀 ， 以 提 高 轧 辊 的 耐 磨 性

13、能 。 其 优 点 是工 作 层 与 辊 颈 脱 离 铸 造 ， 工 作 层 的 成 份 调 节 具 有 较 大 的 自 由 空 间 。 可尽 量 提 高 轧 辊 的 耐 磨 性 。2.2.1 工 艺 流 程 (见 图 3)图 3 卧 式 离 心 铸 造 连 轧 机 辊 工 工 艺 流 程 图2.2.2 连 轧 机 辊 的 离 心 复 合 铸 造 的 难 点 及 解 决 措 施其 工 艺 难 点 主 要 在 于 工 作 层 与 辊 颈 结 合 的 间 隔 时 间 较 难 控 制 ,如 采 用 立 式 离 心 机 铸 造 ， 难 度 较 少 ， 如 用 卧 式 ， 需 要 重 新 配 模 ，较

14、难 控 制 ， 结 合 不 良 引 起 的 废 品 较 多 。 卧 式 离 心 复 合 铸 造 铸 型 装备 图 见 图 4我 们 采 用 红 外 测 温 仪 监 控 铁 水 温 度 ， 尽 可 能 降 低 内 外 层 铁 水的 间 隔 时 间 ， 确 保 内 外 层 结 合 良 好 ， 降 低 废 品 率 。正 是 由 于 离 心 复 合 铸 造 的 优 势 ， 我 们 对 连 轧 辊 工 作 层 的 材 质 做了 不 少 开 发 工 作 。 对 宝 钢 140 机 组 连 轧 机 组 1、 2 机 架 采 用 铌 球 墨铸 铁 复 合 轧 辊 ， 取 得 了 成 功 ， 单 次 修 磨 量

15、 由 原 来 的 常 法 铸 造 轧 辊的 4 6mm 降 低 为 现 在 2 4mm/次 ， 过 管 量 大 幅 增 加 ， 得 到 了 用 户的 好 品 。造型 烘型 配模配料 熔炼 化学分析 球化孕育处理 浇注清铲 热处理 检测 精加工成品检验 包装发运粗加工、 底 箱 2、 辊 模 及 端 盖 3、 上 辊 颈 砂箱 4、 浇 口 杯 图 4 卧 式 离 心 复 合 铸 造 铸 型 装 备 示 意 图2.3 组 合 式 连 轧 机 辊工 作 层 采 用 离 心 复 合 铸 造 ， 轴 采 用 锻 钢 或 其 它 材 质 ， 通 过 机械 组 合 的 方 式 ， 形 成 完 整 的 连 轧 机 辊 。 目 前 新 建 或 技 改 的 钢 管 公 司都 在 向 这 方 向 发 展 ， 一 方 面 能 满 足 轧 辊 的 耐 磨 性 要 求 ， 同 时 轴 能 重复 使 用 可 以 节 约 不 少 成 本 。参 考 文 献1 魏 秉 庆 等 ， 贝 氏 体 球 墨 铸 铁 ， 北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，2001。2 文 铁 铮 等 ， 冶 金 轧 辊 技 术 特 性 概 论 ，河 北 ：河 北 科 学 技 术 出 版社 1995。