高速钢轧辊的铸造技术新
高速钢轧辊的铸造技术
摘要：铸造高速钢轧辊最早是在19世纪80年代末90年代初期开始使用，因其极低的磨损率和出色的轧钢表面质量深受轧钢厂家的青睐。近年来，我国好多轧辊厂家也都相继开发并生产出了高速钢轧辊，并在热轧带钢、线棒材轧机上得以应用，并取得了较好的效果，但在其制造和轧钢过程中产生的一些问题阻碍了高速钢轧辊的普及。问题主要有：制造过程中的轧辊内部高应力导致轧辊断裂，结合层缺陷导致的轧辊工作层剥落、在轧制过程中易产生辊面热裂纹及轧制冲击力造成的辊面破裂，轧制摩擦力增加等。本篇文章将主要描述高速钢轧辊的冶金特性及其在制造和轧钢过程中产生的一些问题及解决办法。
关键词：高速钢轧辊；磨损率；断裂；摩擦系数
The Casting Tecnology of High Speed Steel Rolls
DONG Jun ，ZHANG Xiu Qin
(Tang shan zhong da mechanical roll Ltd )
Abstract: High Speed Steel (HSS) rolls were first used in the late 1980s and early 1990s. The combination of extremely low wear rates and excellent surfaces were very desirable for rolling mills.in recent years,many rollmakers in china have also produced some High Speed Steel rolls and used well in hot strip mill and hot bar mill. There were, however, problems associated with the use of these rolls that slowed the rate of general acceptance. These were high manufacturing stresses leading to catastrophic failures, spalling from bond defects and mill problems connected to higher rolling friction and hot cracks and Spalling generated in the rolling process. This chapter will describe the metallurgy of HSS rolls and how it influences manufacturing and mill problems.
Key words: High Speed Steel (HSS) rolls; wear rates; Fracture; Friction coefficient
高速钢轧辊的定义
高速钢轧辊与工具钢轧辊在使用上非常相似。高速钢一般定义为高速切削时具有保持硬度能力的工具钢。作为轧辊工作层材质在热轧时具有高的红硬性、高的耐磨性，高速钢轧辊中的碳元素以及其它形成碳化物合金元素的含量一般都大于15％，而在工具钢轧辊中则小于15％。一个更加科学的定义为高速钢轧辊是在热处理回火过程中能
表现出显著二次硬化的工具钢。
化学成分及机械性能
高速钢轧辊与其它类型轧辊的化学成分见表一。
表一
高速钢轧辊与其它类型轧辊的主要性能比较，见表二。
表二
碳化物形态
高速钢轧辊中的碳化物强烈影响轧辊性能。其碳化物主要有两种类型：一是一次结晶碳化物，二是热处理回火过程中产生的二次碳化物。一次结晶碳化物的尺寸和分布主要取决于钢水的凝固环境和碳化物形态。一次碳化物的类型主要取决于钢的化学组成，V 、Ti 、Nb 在足够浓度下通常形成MC
型碳化物，Mo 、W 形成M2C 和M6C 型碳化物，较高的C 和V 能促进M2C 型碳化物的形成，而N 、Si 能促进M6C 型碳化物的形成，Cr 和Fe 能形成M23C6和M7C3型碳化物，后者多发现在高碳成分的合金中。碳含量对碳化
物种类和数量的影响见图1[1]
。
图1
热处理正火、回火过程中产生的二次碳化物比一次碳化物更加细小，其对轧辊的耐磨性能和摩擦力方面有显著的影响。 高速钢轧辊的金相组织为回火马氏体+少量贝氏体+大量MC, M2C, M6C, M7C3碳化物，其典型的金相组织见下图：
图2
各类型碳化物的硬度比较见表三[2]：
表三
热处理
热处理过程包括奥氏体化、正火、和至少两次回火过程，有时为减少铸造毛坯的铸造应力，毛坯在正火之前进行高温退火，通常条件下，高速钢奥氏体化温度应比凝固温度低20-40℃，对于含碳量较高的高速钢，奥氏体化温度为1120 -1190℃。然而，实际上高速钢轧辊的实际奥氏体化温度为980-1190℃，这是因为高速钢轧辊的芯部材料通常为球墨铸铁或钢，其熔点较低，且过高的奥氏体化温度会使轧辊辊颈变形。在奥氏体化过程中，一些碳化物溶于基体中，其数量取决于奥氏体化温度。结果，基体中富集了大量的合金元素和碳，在回火过程中二次碳化物的析出和残留奥氏体的转变使高速钢的硬度进一步提高。因为轧辊尺寸的因
素，正火速度不可能非常快，因此，在正火过程中就有碳化物析出，这就相当于降低了奥氏体化温度，从而降低了基体硬度。正火的方式要根据轧辊的所需的组织和硬度要
求而定，通常采取空冷或喷雾冷却两种方式。实验表明，回火温度低于 350℃高速钢硬度变化不明显，超过475℃,随回火温度升高，硬度升高，并在 525℃达到最高值，继续提高回火温度，硬度降低。二次回火后硬度变化不大，三次回火后，硬度反而降低[3]。
摩擦系数
有报道指出，当高速钢轧辊替代高铬铸铁轧辊使用时，轧制负荷会增加3-30%，对轧制负荷的影响因厂家各异，一些厂家报道说没有增加任何轧制负荷。在通常情况下，轧制负荷的增加是由于高速钢轧辊的摩擦
系数高于高铬铸铁造成的。对于高速钢轧辊的摩擦系数增加的解释有好多种，一种解释为是由于基体的先期磨损和硬质碳化物的
分离造成的。已经证实提高高速钢轧辊基体组织的热硬性能可降低摩擦系数，可通过加入钴元素和通过热处理回火过程二次硬化
提高基体硬度[4]，也可通过增加结晶过程中M2C和M7C3碳化物含量来提高轧辊表面的光洁度，从而减小轧辊表面的摩擦系数。因轧钢过程环境十分复杂（高温、高变形量、磨损和氧化），有好多不确定因素影响轧辊的使用效果，因此对于轧制负荷的增加很难找到十分确定的原因。
氧化特性
用于轧机前架的高速钢轧辊表面的氧化层是轧辊本身氧化造成的。高速钢的化学成分范围较广，其中各化学元素都有着非常不同的氧化特性。V 和Mo的联合使用会显著增加高速钢的氧化倾向，有的情况下后果甚至是非常严重的。
不同化学成分的高速钢的氧化特性可通过其在氧化环境下不同温度下保温恒定的时间，通过测量其重量的增加来评定。高速钢轧辊是唯一可以通过化学成分调整从而改变其氧化特性来适应不同轧机架次的轧辊材质。如热轧带钢轧制过程至少存在三种不同的氧化区域：粗轧架次、F1-F3精轧前架、F4-F6精轧后架，实际生产中要根据轧辊的具体使用架次来选择不同氧化特性的轧辊。
高速钢轧辊与高铬铸铁相比，剥落的轧辊氧化层表面从外观上很相似，但是，高速钢轧辊的氧化层厚度比高铬铸铁轧辊要薄的多，好多轧钢厂家证实高速钢轧辊氧化层表面的光洁度要明显好于高铬铸铁轧辊，高速钢轧辊表面光洁度和耐磨性能的提高改善了轧钢表面质量。
复合高速钢轧辊的结合层质量问题
由于外层高速钢材质与芯部的球墨铸铁或灰铸铁材质的结晶凝固过程存在较大差异，易在结合层部位产生裂纹、夹渣等缺陷，高速钢轧辊生产初期，因结合层质量问题使得离心复合高速钢轧辊的制造非常困难。随着轧辊制造厂家的不断探索和实践，解决结合层凝固问题的新方法不断产生，包括浇入第三层材质作为缓冲层，加强外层钢水的保护、加强停转和填芯温度的控制等使得结合层质量得到了很大提高。图3为结合层良好和有缺陷结合层的图例。
结合良好
结合存在缺陷
图3
制造方法
目前工业生产中较常见的铸造高速钢轧辊制造方法有：离心铸造法、连续浇注外层成形法（简称CPC法）。其中离心铸造法因其工艺装备简单,国内轧辊厂家多采用此种方法。此方法的最大弊端就是在离心力作用下碳化物偏析严重，造成轧辊组织的不均匀，生产中可通过调整合金成分及电磁搅拌的方法来加以解决。CPC法生产的高速钢复合轧辊在日本应用比较广泛，其基本原理是把作为轧辊外层材质的钢水浇注到垂直竖
立的芯棒铸钢或锻钢和水冷铸型间的空隙里，在钢水逐渐与芯棒熔敷的同时，依次使其凝固，断续向下方拉拔制成复合轧辊。为了使浇铸的外层材质与芯棒完全熔敷，通过电磁感应加热对钢水和芯棒供热。CPC法生产的高速钢复合轧辊辊身组织细小均匀，夹杂物少，几乎没有缩孔、疏松和元素偏析等缺陷发生，综合性能明显优于普通离心铸造高速钢复合轧辊。在我国CPC法生产高速钢复合轧辊正处于研究开发阶段，还未得到实际应用。
轧钢问题及解决办法
高速钢轧辊使用中的问题大致归纳为以下几个方面：
1、辊表面问题
高速钢轧辊与其它材质轧辊比较，对轧制环境非常敏感，其表面易产生氧
化、裂纹、掉块等问题，要针对不同的
轧机架次和轧制环境选择不同化学成
分和金相组织的轧辊。高速钢轧辊冷却
条件需比高铬铸铁轧辊冷却条件强
(>600m'/b)，冷却水量应尽可能充分，
宜采用扁平嘴取代原锥形喷嘴，并且将
3/4冷却水用于轧辊出钢口侧的冷却，
将轧辊表面温度控制在50℃以下。而宝
钢热轧厂认为，辊身中部的冷却水量应
成倍于辊身边部的冷却水量，否则不仅
易造成轧辊裂纹，而且还表现为在过钢
量不太多时出现带钢“三点差”过大
或“飘带”现象[5]。一些轧钢厂家需
要增加40-60%的冷却水，所以，轧钢厂
家在引用高速钢轧辊前应考虑冷却水
量的问题。
2、摩擦系数增加
高速钢轧辊与轧材之间的摩擦系数大，轧制负荷增加，易出现打滑现象，
可通过适当控制各机架压下量，可采取
油润滑、带钢表面冷却、降低坯料温度
的方式来减小摩擦系数，降低坯料温度
可能使带钢边部温度较低，可通过感应
加热器来控制带钢边部的冷却。
3、因轧钢事故造成的损坏
由于高速钢材料冲击韧性较低，脆
性大，抗事故性能差，因此要加强管理，
确保轧机正常运转，减少轧制事故对轧
辊造成的损坏。
总结
随着我国轧钢工业的不断发展，轧钢厂家对轧辊性能的要求不断提高，这
必将给高速钢轧辊的应用提供巨大动
力。只要轧辊制造厂家科学设计高速钢
轧辊成分，选择合适的制造方法及工艺
参数，着重解决高速钢轧辊的偏析和裂
纹难题，在此基础上，完善热处理工艺
参数，确保轧辊的组织和性能均匀化，
进一步提高高速钢轧辊性能，高速钢轧
辊必将得到更广泛的应用。
参考文献：
[1] H. Brandis, E. Haberling, H. H. Welgand, Metallurgical Aspects of Carbides in High Speed Steels,Thyssen Edelstahl, Technische Berichte Special Issue, December 1983. [2]F. Martiny, M. Sinnaeve, “Improved Roughing Work Rolls for the Hot Rolling of Low Carbon and Stainless Steel”43rd Mechanical Working and Steel Processing Conference Proceedings,V ol. XXXIX, 2001.
[3] 符寒光邢建东《高速钢轧辊热处理技术研究》.
[4] M. Hashimoto, H.Takigawa, T. Kawakami. 37thMWSP Conference Proceedings, ISS, 1996, Vol. XXXIII, pp. 275-282.
[5] 宫开令《高速钢轧辊的特性及使用要求》.
高速钢轧辊的耐磨性
高速钢轧辊的耐磨性研究 ————金属材料研究专题结课论文 学院：材料科学与工程学院 班级：10级焊接一班 姓名：王玉玮 学号：100102030018
高速钢轧辊的耐磨性研究 摘要：高速钢轧辊由于其高耐磨性、高硬度和耐氧化性能，在热轧机上表现突出。轧辊在轧制过程中循环受热造成表面氧化，从而显著的改变工作辊与热轧材料之间的接触和摩擦方式。本文中使用高温显微镜观察研究高速钢轧辊材料表面氧化膜的形成和分布。通过表面观测表明，高速钢材料的氧化膜最初在碳化物和基体的晶界处生长，并迅速的覆盖在碳化物表面，随后持续生长至覆盖整个材料的表面。高速钢材料这种特殊的氧化特性对于轧辊表面形态有特别重要的意义。在氧化气氛下，水蒸气同时增加基体和碳化物的氧化速率。通过小型两辊轧机和Gleeble 3500热-力学模拟试验机来研究静态热轧条件下高速钢轧辊与低碳钢试样之间的摩擦行为。试验结果表明，表面光洁和氧化后的轧辊表面具有完全不同的摩擦行为，不管是在不同的压下量还是温度条件下，有氧化膜的轧辊的摩擦力总是比光洁的轧辊要高。工作辊的表面状况对于粗糙度有决定性的影响。 关键词：高速钢表面氧化摩擦性能热轧制 1、绪论 高速钢轧辊由于具有优秀的耐磨性、高的硬度和耐氧化性，无论在热轧机的粗轧或是精轧阶段，都比传统高铬钢轧辊以及无限冷硬铸铁轧辊表现出优势。在热轧过程中与钢坯的瞬时接触，使轧辊表面被加热到接近650℃，随后又冷却至500℃左右。这种循环受热导致辊面氧化膜的产生，显著的改变工作辊和轧制材料之间的摩擦性能。人们在研究轧辊表面氧化膜的摩擦学性能方面做过很多实验和数据研究，这些研究显示，氧化膜的物理性质和机械性能决定了辊面质量，并可能导致轧制材料的表面缺陷。在轧制过程中，接触小于30次/分
轧辊的材料及热处理
轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力，内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度，主要从轧辊材料方面来考虑；硬度通常是指轧辊工作表面的硬度，它决定轧辊的耐磨性，在一定程度上也决定轧辊的使用寿命，通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。 轧辊按工作状态可分为热轧辊和冷轧辊，按所起的作用可分为工作辊、中间辊、支承辊，按材质可分为锻辊和铸辊（冷硬铸铁）。通常轧辊的服役条件极其苛刻，工作过程中承受高的交变应力、弯曲应力、接触应力、剪切应力和摩擦力。容易产生磨损和剥落等多种失效形式。不同的用途、不同类型的轧辊处在各自特定的工况条件，其大致的性能要求如下： 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GCr5、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86CrMoV7、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，
高速钢轧辊
高速钢轧辊的特征及使用技术要求 目前人们所称的高速钢轧辊均为高碳高速钢复合轧辊，即轧辊的工作层材料采用高碳高速钢，轧辊的芯部材料采用球墨铸铁、石墨钢或锻钢等，两种不同的材料通过离心铸造或者是采用CPC工艺复合而成，与传统的M2、M4等标准类型钨钼高速钢有着本质上的区别。在正常的轧制条件下，高速钢轧辊的使用寿命是合金铸铁轧辊3倍以上。 一、高速钢轧辊的特点 1、高速钢轧辊含碳量较高，而且含有较高的钒、铬、钨、钼、铌等合金元素，因此，轧辊组织中碳化物的类型以MC型和M2C型为主，碳化物硬度高、耐磨性好。 2、高速钢轧辊具有较好的热稳定性，在轧制温度下，辊面具有较高的硬度和良好的耐磨性。 3、高速钢轧辊具有良好的淬透性，从辊身表面到工作层内部的硬度几乎不降，从而确保轧辊从外到内具有同等良好的耐磨性。 4、轧辊使用过程中，在良好的冷却条件下，辊身表面形成薄而致密的氧化膜，这种均匀、薄而致密的氧化膜长时间存在而不脱落，使得高速钢轧辊耐磨性得到显著提高。 5、高速钢轧辊在轧制时辊面氧化膜的形成，降低了轧材与辊面间的磨擦，因此在轧制过程中易引起打滑现象，使轧机调整难度增加。 6、高速钢材料膨胀系数大，导热性能好，在轧制时易引起辊形变化，影响轧材精度。因此，高速钢轧辊在板带材轧机上使用时，不仅要改变冷却系统的设计，而且还要重新改变辊形的设计。
7、由于高速钢轧辊芯部采用合金球墨铸铁、石墨钢或者是锻钢等材料制成，因此轧辊辊颈强度高。 8、由于高速钢材料耐磨性好、抗事故能力差，因此高速钢轧辊使用效果的好坏不仅取决于高速钢轧辊本身的质量，而且更重要取决于轧辊的使用条件和轧辊的维护保养。 二、高速钢轧辊的加工 轧辊的硬度提高后，轧辊的加工难度相应就增加，对用于线、棒材轧机高速钢轧辊的孔型加工，特别是轧制螺纹钢轧辊在重复使用时的切削加工，由于是断续切削，其加工难度更大，因此选用合理的加工刀具和切削用量是决定高速钢轧辊能否在线棒材轧机上正常使用的先决条件。 在加工刀具选用上，如果有条件可采用进口的立方氮化硼（CBN）或进口的硬质合金K01系列，如瑞典山特维克的HIP等牌号。如果是国产刀具，可选用YD500或YD05或YG6A等硬质合金刀具，对于轧制螺纹钢轧辊重复使用时的车削必须采用硬质合金刀具。 高速钢轧辊的切削用量，如果是平辊外圆加工，车削速度选用10m/min左右，进刀深度选用1-3mm，进给量选用0.2-0.5mm/r；如果是孔型加工或螺纹孔重复车削，车削速度选用5m/min左右，进刀深度选用0.1-0.2mm比较理想。 对于螺纹钢的轧制，轧槽上需铣肋筋，铣床可采用飞刀铣床，铣刀可采用YD500或YD05或YTI等硬质合金铣刀。 总之，对于高速钢轧辊无论是孔型的车削加工，还是螺纹槽的铣削加
钢铁生产工艺流程图
钢铁生产工艺流程 炼焦生产流程：炼焦作业是将焦煤经混合，破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程。资源来源：台湾中钢公司网站。
烧结生产流程：烧结作业系将粉铁矿，各类助熔剂及细焦炭经由混拌、造粒后，经由布料系统加入烧结机，由点火炉点燃细焦炭，经由抽气风车抽风完成烧结反应，高热之烧结矿经破碎冷却、筛选后，送往高炉作为冶炼铁水之主要原料。资源来源：台湾中钢公司网站。
高炉生产流程：高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。资源来源：台湾中钢公司网站。
转炉生产流程：炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理，经转炉吹炼后，再依订单钢种特性及品质需求，送二次精炼处理站(RH真空脱气处理站、Ladle Injection盛桶吹射处理站、VOD真空吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理，调整钢液成份，最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机，浇铸成红热钢胚半成品，经检验、研磨或烧除表面缺陷，或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品。资源来源：台湾中钢公司网站。
连铸生产流程：连续铸造作业乃是将钢液转变成钢胚之过程。上游处理完成之钢液，以盛钢桶运送到转台，经由钢液分配器分成数股，分别注入特定形状之铸模内，开始冷却凝固成形，生成外为凝固壳、内为钢液之铸胚，接着铸胚被引拔到弧状铸道中，经二次冷却继续凝固到完全凝固。经矫直后再依订单长度切割成块，方块形即为大钢胚，板状形即为扁钢胚。此半成品视需要经钢胚表面处理后，再送轧钢厂轧延。资源来源：台湾中钢公司网站。
高速钢轧辊学习资料
轧钢厂高速钢轧辊学习资料 一、高速钢轧辊特点： 1、高速钢轧辊组织中的碳化物形态好、硬度高，因而耐磨性好； 2、高速钢轧辊具有较好的热稳定性和红硬性，在轧制温度下具有较高的硬度和耐磨性； 3、高速钢轧辊具有良好的淬透性和淬硬性，从辊身表面到工作层内部硬度几乎不降； 4、高速钢轧辊在使用过程中，辊面能够形成氧化膜，使得轧辊耐磨性得到显著提高； 5、高速钢的膨胀系数大，导热性能好，孔型尺寸一致性保持时间长，有利于负偏差轧制； 6、高速钢材料抗事故能力差，轧辊使用效果取决于本身质量、使用条件、维护与保养。 二、在轧制过程中，对轧辊进行冷却有3个目的： 1、防止轧辊过热最终导致剥落； 2、防止辊面温度过高，致使辊面组织发生变化，影响轧辊耐磨性和轧材表面质量； 3、延长热疲劳裂纹形成的时间和阻止热疲劳裂纹扩散。 三、高速钢轧辊的冷却条件与要求： 冷却水量、水压及喷射角度决定了轧辊的冷却效果。 1、采用环形水管冷却，喷嘴能保证向轧槽喷射出持续、充足的水流； 2、喷嘴为扁形，确保整个轧槽被冷却水覆盖，喷射角度为20°~30°，应避免喷嘴向轧辊表 面垂直喷水； 3、喷水方向与轧辊旋转方向相反，冷却水管分布在轧材出口侧，喷水管应该离输出侧轧辊咬 钢处尽可能的近些； 4、水量应该在喷水管中上下分开，建议分配比率为喷水管上部40%，喷水管下部60%； 5、水压控制在0.2~0.5MPa； 6、每组轧槽单辊进水管至少采用2根Φ40mm的水管，以保证充足的冷却水量； 7、定期检测喷水管和喷嘴是否在同一条直线上，是否有堵塞； 8、前架比后架需要更多的水，前面架次轧辊的目标温度在55~80℃之间，成品架次在50~65℃ 之间； 9、冷却水必须全部冲在轧槽内，冷却水要进行沉淀，并尽可能降低固体粒子的含量，水性为 中性偏碱即可，pH值8~9。 四、更换槽孔： 更换槽孔对轧辊和轧机性能以及产品质量的影响是必不可少的。因此，检测槽孔磨损并根据检测记录更换槽孔非常重要。槽孔每隔一段时间就需更换，或者根据轧制量或者根据时间。在轧制过程中，普遍的问题是槽孔“过量轧制”。槽孔过量轧制会产生热裂纹、异常磨损和剥落。 高速钢轧辊换槽后应先给水、后过钢。当喷水管离开槽孔或者没有水的时候，应对高速钢轧辊采取如下措施： （1）停止轧制； （2）移除可能存在于槽孔内的棒材； （3）当轧辊低速转动时，用压缩空气冷却轧辊； （4）当轧辊低速转动时，进一步用水冷却轧辊； （5）换到下一个可用的槽孔，禁止在同一轧制循环内使用同一被损坏的槽孔。 五、高速钢轧辊轧制事故的处理： 1、当出现卡钢或堆钢时，应继续给水冷却，使轧材及轧槽温度冷却下来以后再停水，并将堆积在轧槽内的轧件移开。 2、事故处理后重新生产时如果轧槽温度高于60℃，必须换槽，而且要隔1~2个槽，绝不允
铸造工艺流程图
《铁-石墨自生金属型特种成型技术》的优越性 我公司重点项目为：《铁-石墨自生金属型特种成型技术》 我公司与上海交通大学材料系联合研发该项技术：《铁-石墨自生金属型特种成型技术》，技术水平处于国内领先地位，该技 术及利用该技术生产的产品（FPM件主要用于汽车、机床、压缩机和液压件等）填补了省内空白。该技术是把铁碳合金在金属模中高速冷却，使得微观组织中的石墨形成致密的珊瑚状（具有分支的纤维），均匀分布在基体组织中。这种珊瑚状石墨由于是在合金液凝固过程中通过冷却速度的控制和加入微量元素而得到的，无须外加加入非金属强化材料（纤维或粒子），故被认为是自生复合材料。由于石墨本身具有优良的润滑性能，当该材料用于耐磨件时，一方面，石墨有润滑作用，另一方面，石墨剥落形成的显微凹坑可以在摩擦面上形成储油腔，使得在工件相互运动时可在配合面形成一层均匀的油膜，对材料起到保护作用.因此，铁-石墨自生复合材料作为高强度耐磨材料，具有广泛的用途。 表8典型金属型铸铁化学成分、组织与性能
注：1?表中化学成分含量百分数皆指质量分数。 2.净化球墨铸铁铁液，控制Ti、Pb、S、Mn、Cu等元素对金属型球铁质量也十分重要。 ①Mg :高冷却速度（铜）型薄壁件低硫铁液加MgO.01%即可使石墨完全球化。过高残Mg是造成多种金属型球墨铸铁件废、 次品的主因。 ②P:增加流动性，又可防热裂，有的加到 3.6%［53］。还加Sb0.02%?0.04%53］。磷加于炉料中的效果比加于铁液中明显。 ③Ti对灰铸铁可增加铁液过冷度，促进生成D型石墨。低CE作用明显。为保护机加工刀具Ti V 0.075%。 该技术的主要优越性及先进性体现为：环境与资源是当今世界的两个重大课题。如何保护环境、节约资源是目前各国 铸造工作者迫切追求的目标。为了实现这一目标，人们提出了绿色集约化铸造（绿色材料环境材料）的概念。所谓绿色集约化铸造是指铸造整个生产过程中应满足对环境无害、合理使用和节约自然资源、依靠科学技术得到最大的产出和效 益等几个要求。所谓绿色材料是指资源和能源消耗小、对生态环境影响小、再生循环利用率高或可降解使用的具有优异 实用性能的新型材料。按照这些要求，如前所述“铁-石墨自生金属型特种成型技术”代表了这一趋势。它除了在材料微观组织结构的优点，还摈弃了铁合金铸造中采用的砂型铸造的污染严重，劳动强度大等落后的生产方法。该技术生产的 铸铁可保证致密无气孔、缩孔、缩松，工艺出品率高；铸铁尺寸精度高，表面光洁，加工量少且易加工（退火后）;结晶细，性
高速钢轧辊热处理试验计划
淬火温度和冷却方式对高速钢轧辊的影响 专业：材料科学与工程 1立题的目的和意义 轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件之一，消耗约占轧钢生产成本的5％～15％。如果考虑因轧辊消耗而带来的生产停机、降产和设备维护增加等因素，则其所占生产成本的比重会更高。轧辊质量不仅关系到轧钢生产成本和轧机生产效率，还在很大程度上影响轧材质量【1，2】。近年来引起广泛关注的高速钢轧辊是利用高硬度、高红硬性、较好耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊工作层，用韧性满足要求的锻钢、铸钢或铸铁作为轧辊芯部材料，把工作层和芯部以冶金或套装方式结合起来的高性能轧辊。高速钢轧辊具有碳化物硬度高、热稳定性好、使用中易形成氧化膜及淬透性好等特点。为了更好地利用高速钢轧辊材料的优良性能，研究与其相关的制造工艺具有重要的意义。高速钢轧辊的组织和性能与热处理有直接关系，由于轧辊用高速钢材料与传统高速工具钢在成分和工艺条件等方面存在着较大的差异，所以，本文拟研究淬火温度和冷却方式对高速钢轧辊组织和性能的影响，以期获得优化的高速钢轧辊热处理工艺。 2国内外研究概况 生产轧辊的关键在于热处理，尤其是大型轧辊。因为与各种冷、热模具相比，轧辊的工作条件较好，故对性能要求低于模具。但轧辊尺寸远大于模具，大大增加了热处理的难度。轧辊热处理的要点是在保证性能的前提下防止开裂。国内已有不少涉及轧辊热处理及防止热处理开裂的文章【3-7】，但与国外外研究的差距仍然十分巨大。 横满雄三等人【8】研究了具有不同碳含量的多元白口铸铁的连续冷却转变特性，获得了多元自口铸铁的连续冷却转变曲线，可以用于指导高速钢轧辊的热处理。Lee等人【9】研究了回火温度对高速钢轧辊耐磨性和抗表面粗糙性的影响，高速钢轧辊540℃回火尽管具有最好的耐磨性，但抗表面粗糙性差，增加了轧制力，而采用570℃回火抗表面粗糙性好，耐磨性也较好。Kiln等人【10,11】研究了热处理对离心铸造高速钢轧辊力学性能的影响，发现淬火温度的适当增加有利于提高高速钢轧辊的断裂韧性，回火温度增加，有利于提高高速钢轧辊硬度。Pellizzari 等人【12】研究了淬火冷却方式和回火次数对高速钢轧辊使用性能的影响，发现高速钢轧辊经风冷淬火和两次回火，具有良好的使用效果。 为了解决高速钢轧辊高温处理时辊芯强度明显下降的问题，符寒光【13】发明了高速钢复合轧辊热处理方法。首先将轧辊进行退火处理，退火温度：870-890℃，保温时间6--10 h。再在50 H沈50 Hz双频淬火机床上进行感应淬火，轧辊在感应淬火前进行预热处理，预热温度280--350℃，预热保温时间6—10h。淬火加热时，轧辊需要旋转和沿轴向垂直下移。轧辊加热后快速水冷，然后在520-560℃进行第一次回火处理，随后空冷。再将轧辊重新加热至500-540℃进行第二次回火处理，然后炉冷至小于200℃后空冷。该工艺处理高速钢复合轧辊，工艺简便、能耗低、生产周期短、轧辊强度高、使用效果好。日本Kontoku公司开发的热带精轧机前段机架用离心铸造高速钢轧辊，通过改变铸造条件和应用锻钢的淬火技
(完整版)国内外热轧辊材料研究进展
国内外热轧辊材料研究进展 轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件之一，轧辊消耗约为轧钢生产成本的5%-15%。如果考虑因轧辊消耗而带来的生产停机、降产和设备维护增加等因素，则其所占生产成本的比重会更高。轧辊质量不仅关系到轧钢生产成本和轧机生产作业率，还在很大程度上影响轧材质量。随着轧钢技术的发展，轧机速度和自动化程度不断提高，对轧辊质量特别是轧辊的耐磨性、强度及韧性等提出了更高的要求。进一步提高轧辊性能以适应轧机的需要，是轧辊研制者面临的新课题。目前，我国轧辊的生产、研究与使用水平，与发达国家相比，仍有相当大的差距。为了满足轧钢生产的实际需要，我国每年都需要花费大量的外汇进口轧辊。如果我国的轧辊消耗能降低30%-40%，不仅能节省大量外汇，而且还可以节省大量的轧辊材料。 改变轧辊材质是提高轧辊性能的重要措施。轧辊材质发展的明显趋势是广泛使用合金元素且逐渐提高合金化程度。如热轧带钢精轧前段由20世纪30年代的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊发展到60年代的半钢工作轧辊，70年代开始使用高铬铸铁轧辊和高铬铸钢轧辊，80年代末开始使用高速钢轧辊。冷轧带钢工作辊材质由2%Cr钢发展到3%Cr、5%Cr钢，到了90年代开始使用半高速钢，近来也开始使用高速钢。棒线材和型材轧机轧辊材质也由普通冷硬铸铁、合金球墨铸铁、高镍铬无限冷硬铸铁、高铬铸铁、锻造合金工具钢发展到硬质合金。目前，高速线材轧机和棒材轧机上使用高速钢轧辊也获得了满意的效果。 1热轧辊材料研究概况 热轧生产中，轧辊使用条件非常恶劣，主要是因为热轧辊常与温度高达900-1100℃的轧材接触，辊面温度高达500℃，轧辊使用中除了承受强大的轧制力，辊面受轧材的强力磨损外，在高温的作用下，辊面易产生氧化，氧化膜易脱落，加剧轧辊的失效。此外，轧辊还反复被轧材加热及冷却水冷却，经受温度变化幅度较大的激冷激热，产生很大的热应力，逐渐导致热疲劳裂纹的产生，热疲劳裂纹在轧制力的作用下不断扩展，最终导致轧辊表面破裂甚至剥落，促进轧辊失效。热轧辊除了应具有高的耐磨性和强韧性外，还应具有优良的抗氧化能力和抗热疲劳能力。 随着热轧技术的发展，热轧辊材料也在不断地改进和发展，从早期使用的冷硬铸铁轧辊，发展到半钢轧辊，高铬铸铁（钢）和高速钢轧辊。早期使用的冷硬铸铁轧辊以M3C型碳化物为主，如Fe3C等。后来加入合金元素铬、镍等，碳化物形态仍以M3C 为主，变化不大，呈网状分布，但碳化物由Fe3C变成了（Fe，Cr）3C，硬度提高，而
轧辊用高速钢材料的研究现状
轧辊用高速钢材料的研究现状 提高轧材内在质量和尺寸精度、降低生产成本一直是轧钢工作者不懈追求的目标。应用轧制新技术可以有效提高轧材的质量,但同时也对轧辊质量特别是轧辊的耐磨性、强度及韧性等提出了更高的要求。改变轧辊材质是提高轧辊性能的重要措施,轧辊材质发展的趋势是广泛使用合金元素且逐渐提高合金化程度,以在轧辊辊身表面形成较多较硬的碳化物,提高轧辊的耐磨性。为适应这一要求,20世纪80年代末日本首先开发出了铸造高速钢轧辊并将其正式用于带钢热连轧机上。之后不久,欧美各国钢铁企业也纷纷开发使用高速钢轧辊。目前,高速钢轧辊已在带钢热连轧机粗、精轧机架,冷轧带钢轧机,高速线材轧机的预精轧机架和棒材轧机上获得了广泛的应用。其综合使用寿命是传统轧辊材料的3~10倍,经济效益十分显著。 1高速钢轧辊的特点高速钢轧辊是利用具有高硬度,尤其是具有很好红硬性、耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊的工作层,用韧性满足要求的高强度灰铁、球铁、铸钢及锻钢作为轧辊的芯部材料,把工作层和芯部以冶金结合的方式复合的高性能轧辊。 1.1 高速钢轧辊的化学成分特点 (1)含有较多的C和V。C和V可以形成高硬度的MC型碳化物,提高轧辊耐磨性。 (2)有较高的Cr含量。Cr含量高,可在轧辊组织中形成一定数量的M7C3型碳化物,有利于降低轧制力和改善轧辊辊面的抗粗糙性。 (3)含有一定量的Co(不超过10%)。Co可提高高速钢轧辊的红硬性,从而提高轧辊耐磨性。 (4)离心铸造高速钢轧辊中含有不超过5%的Nb。Nb不但可以降低因合金元素密度差大而引起的偏析,还可细化凝固组织,减少网状碳化物,提高轧辊的热疲劳抗力。因轧制钢种、轧机条件及轧辊制造方法的不同,高速钢轧辊的化学成分也有所差异,常用的高速钢轧辊化学成分。 1.2 高速钢轧辊的组织特点碳化物的种类、形状、体积分数及分布是决定高速钢轧辊性能的主要因素。高速钢轧辊材料的微观组织结构与合金成分设计和工艺条件等因素有关,因材料成分和工艺条件不同,可出现了各种不同的研究结果。与传统的高铬铸铁轧辊中的M7C3型共晶碳化物相比,高速钢轧辊中除含有MC型碳化物外,还含有M2C、M6C和M7C3型碳化物。典型高速钢轧辊组织,不同材质轧辊中碳化物的形态、硬度及使用性能的比较见。 2 高速钢轧辊的生产工艺及其特点围绕着轧辊外层与芯部的冶金结合问题,高速钢轧辊的制造技术不断发展,从最早的离心铸造法(CF)发展到现在的连续浇铸复合法(CPC)、电渣熔铸法(ESR)、热等静压法(HIP)和喷射成型法(Osprey)。目前,国外主要采用离心铸造法、连续浇铸复合法和电渣熔铸法制造轧辊,而热等静压法和喷射成型法仍在完善和发展中。连续浇铸复合法制造的轧辊组织细小、均匀、夹杂物少,几乎没有缩孔、疏松等缺陷,但因生产设备、工艺复杂,我国仍无法生产;电渣熔铸法制造轧辊成本较高,且难以制造较大的轧辊;离心铸造法生产的高速钢轧辊尽管存在着合金元素易产生偏析而严重影响轧辊使用寿命的不足,但由于生产装备简单、工艺稳定、效率高、生产成本低,通过合理设计合金成分和工艺参数,生产出的轧辊仍可以满足大多数轧机的需要,因而在相当长一段时间内仍将处于主导地位。上述几种高速钢轧辊生产工艺的技术经济性能比较。 3 变质处理高速钢轧辊材料的研究现状
铸造工艺流程介绍
铸造生产的工艺流程 铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序： 1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图； 2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备； 3）造型与制芯； 4）熔化与浇注； 5）落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。 图1 铸造成形过程
铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。 4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法： 手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种： 1．整模造型 对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图2）。
回火工艺对高速钢轧辊残余奥氏体和硬度的影响.
高速钢复合轧辊是利用具有高硬度,尤其是具有很好的红硬性、耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊的工作层,用韧性满足要求的高强度球墨铸铁作 为轧辊的芯部材料,把工作层和芯部以冶金结合的方式复合起来的高性能轧辊。 高速钢的基体中固溶有大量合金元素,使得淬火后高速钢中有大量的残余奥氏体,过多的残余奥氏体使得轧辊在冷热疲劳过程中产生裂纹的倾向增大。因此,通过热处理将淬火组织中的残余奥氏体转变为马氏体是提高热稳定性能的一个重要途径。另一方面,通过热处理可以使固溶在基体中的合金元素析出,形成高熔点、高硬度的MC型碳化物颗粒,提高二次硬化能力[1]。本文研究了1050℃空淬下,不同回火工艺对高速钢轧辊显微组织中残余奥氏体和硬度的影响,通过对热处理后轧辊中残余奥氏体和碳化物含量的测量和分析,确定最优的高速钢回火工艺参数,为工业生产提供了科学依据。 1试验材料和测试方法 1.1实验材料来自国内某轧辊厂,复合轧辊高速钢工作层的成分见表1。 1.2淬火工艺 本实验所用材料是从大块高速钢铸态试样用钼切割的方法切成 15mm×12mm×12mm的试样块,用高温电阻炉加热(精度±5℃,在1050℃保温1h 后出炉空淬。1050℃空淬保温1h的显微组织如图1。1050℃空淬后试样的硬度如表2。 1.3回火工艺及其显微组织 为减少试验次数,设计了三因素(回火温度、保温时间和回火次数三水平回火工艺正交表,选用正交表L9(34表格[2],其因素和水平选择的依据如下。 (1回火温度的选择。200~300℃时残余奥氏体转变为下贝氏体或回火马氏体,到300℃时残余奥氏体分解基本结束[3]。当回火温度低于350℃时,只
熔模铸造工艺流程-图文.
熔模铸造工艺流程 模具制造 制溶模及浇注系 统 模料处理 模组焊接 模组清洗 上涂料及撒砂 涂料制备 重
复 型壳干燥(硬化 多 次 脱蜡 型壳焙烧 浇注 熔炼 切 割 浇 口 抛 光 或 机
工 钝化 修整焊补 热处理 最后清砂 喷丸或喷砂 磨内
口 震 动 脱 壳 模料 制熔模用模料为日本牌号：K512模料 模料主要性能： 灰分≤0.025% 铁含量灰分的10% ≤0.0025% 熔点 83℃-88℃（环球法）60℃±1℃ 针入度 100GM（25℃）3.5-5.0DMM 450GM（25℃）14.0-18.0DMM 收缩率 0.9%-1.1% 比重 0.94-0.99g/cm3 颜色新蜡——兰色、深黄色 旧蜡——绿色、棕色
蜡（模）料处理 工艺参数： 除水桶搅拌时温度 110-120℃ 搅拌时间 8-12小时 静置时温度 100-110℃ 静置时间 6-8小时 静置桶静置温度 70-85℃ 静置时间 8-12小时 保温箱温度 48-52℃ 时间 8-24小时 二、操作程序 1、从脱蜡釜泄出的旧蜡用泵或手工送到除水桶中，先在105-110℃下置6-8小时沉淀，将水分泄掉。 2、蜡料在110-120℃下搅拌8-12小时，去除水份。 3、将脱完水的蜡料送到70-85℃的静置桶中保温静置桶中保温静置8-12小时。 4、也可将少量新蜡加入静置桶中，静置后清洁的蜡料用手工灌到保温箱蜡缸中，保温温度48-52℃，保温时间8-24小时后用于制蜡模。
5、或把静置桶中的回收蜡料输入到气动蜡模压注机的蜡桶中，保温后压制浇道。 三、操用要点 1、严格按回收工艺进行蜡料处理。 2、除水桶、静置桶均应及时排水、排污。 3、往蜡缸灌蜡时，蜡应慢没缸壁流入，防止蜡液中进入空气的灰尘。 4、蜡缸灌满后应及时盖住，避免灰尘等杂物落入。 5、经常检查每一个桶温，防止温度过高现象发生。 6、作业场地要保持清洁。 7、防止蜡液飞溅。 8、严禁焰火，慎防火灾。 压制蜡（熔）模 一、工艺参数 室温20-24℃压射蜡温50-55℃ 压射压力0.2-0.5Mpa 保压时间10-20S 冷却水温度15±3℃ 二、操作程序
轧辊材料及热处理工艺
轧辊材料及热处理工艺 轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力，内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度，主要从轧辊材料方面来考虑；硬度通常是指轧辊工作表面的硬度，它决定轧辊的耐磨性，在一定程度上也决定轧辊的使用寿命，通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。概述了传统的轧辊选材及其热处理工艺，同时，对轧辊材料及其热处理工艺的发展进行了展望。 传统冷轧辊材料及其热处理方式 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，
高速钢轧辊的铸造技术新
高速钢轧辊的铸造技术 摘要：铸造高速钢轧辊最早是在19世纪80年代末90年代初期开始使用，因其极低的磨损率和出色的轧钢表面质量深受轧钢厂家的青睐。近年来，我国好多轧辊厂家也都相继开发并生产出了高速钢轧辊，并在热轧带钢、线棒材轧机上得以应用，并取得了较好的效果，但在其制造和轧钢过程中产生的一些问题阻碍了高速钢轧辊的普及。问题主要有：制造过程中的轧辊内部高应力导致轧辊断裂，结合层缺陷导致的轧辊工作层剥落、在轧制过程中易产生辊面热裂纹及轧制冲击力造成的辊面破裂，轧制摩擦力增加等。本篇文章将主要描述高速钢轧辊的冶金特性及其在制造和轧钢过程中产生的一些问题及解决办法。 关键词：高速钢轧辊；磨损率；断裂；摩擦系数 The Casting Tecnology of High Speed Steel Rolls DONG Jun ，ZHANG Xiu Qin (Tang shan zhong da mechanical roll Ltd ) Abstract: High Speed Steel (HSS) rolls were first used in the late 1980s and early 1990s. The combination of extremely low wear rates and excellent surfaces were very desirable for rolling mills.in recent years,many rollmakers in china have also produced some High Speed Steel rolls and used well in hot strip mill and hot bar mill. There were, however, problems associated with the use of these rolls that slowed the rate of general acceptance. These were high manufacturing stresses leading to catastrophic failures, spalling from bond defects and mill problems connected to higher rolling friction and hot cracks and Spalling generated in the rolling process. This chapter will describe the metallurgy of HSS rolls and how it influences manufacturing and mill problems. Key words: High Speed Steel (HSS) rolls; wear rates; Fracture; Friction coefficient 高速钢轧辊的定义 高速钢轧辊与工具钢轧辊在使用上非常相似。高速钢一般定义为高速切削时具有保持硬度能力的工具钢。作为轧辊工作层材质在热轧时具有高的红硬性、高的耐磨性，高速钢轧辊中的碳元素以及其它形成碳化物合金元素的含量一般都大于15％，而在工具钢轧辊中则小于15％。一个更加科学的定义为高速钢轧辊是在热处理回火过程中能 表现出显著二次硬化的工具钢。 化学成分及机械性能 高速钢轧辊与其它类型轧辊的化学成分见表一。 表一
轧辊材料及热处理工艺
轧辊材料及热处理工艺 轧辊材料及热处理工艺 轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力，内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度，主要从轧辊材料方面来考虑；硬度通常是指轧辊工作表面的硬度，它决定轧辊的耐磨性，在一定程度上也决定轧辊的使用寿命，通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。概述了传统的轧辊选材及其热处理工艺，同时，对轧辊材料及其热处理工艺的发展进行了展望。传统冷轧辊材料及其热处理方式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。在镀锡板轧机的实际操作中，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。
高速钢轧辊使用建议
邯钢2250高速钢使用小结1、水冷条件 国外高速钢使用厂家水冷条件(ｍ３/Ｈｒ)： 通常来说，高速钢使用时冷却水量越多越好。但对国外使用比较成熟的厂家冷却水进行分析，2250线水量与加拿大Dofasco非常相似，可以满足高速钢材质使用需求。但现阶段轧辊下机后辊温较高，下机20分钟测辊温在70℃，与高速钢最佳要求60-65℃还有差距。 2、下机辊面情况 2250线高速钢轧辊初次使用，都出现了氧化膜严重脱落的情况，如下图： 8201/8202 8203/8204 通过对轧辊上机情况分析，我方认为上述问题属轧辊磨削后，在无防锈措施的情况下放置了较长时间，导致上辊辊面锈蚀较严重，带锈上机后产生上述问题。
第三对高速钢8205、8206上机辊面正常。 在正常投入使用2、3次后，下机后辊面氧化膜情况较好，如下图： 通过下机冷却后检测，上述辊面情况完全满足再次上机要求：1、辊面表面光洁度良好。2、测量辊身曲线满足上机要求。3、辊身过钢区氧化膜致密。 与邯钢CSP线高速钢使用情况比较： 2011.4.27下机国外高速钢2522、2523 通过对比，可以看出正常下机高速钢轧辊，2250线表面质量明显优于CSP 线：CSP线高速钢轧辊表面不平整，存在较多麻点及走刀痕，氧化膜磨损较严重，上述轧辊需磨削才可再次上机。 同时，上述轧辊在辊身过钢区有存在氧化膜不均匀产生的环状深色带，通过对多家厂家高速钢使用情况进行了解得知，上述问题是冷却水喷洒不均匀所致，经检测不影响辊型，对实际使用无影响，可正常上机使用。 3、轧制吨位分析 现阶段高速钢轧辊轧制周期轧制最高吨位为4800t，下机后上辊辊面出现大面积氧化膜剥落：
砂型-压铸铸造工艺详解1
铸造（founding） 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。 金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。 不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，速度快。 造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。 铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处