高速钢轧辊的特点.doc

高速钢轧辊的特点、制造、应用及研发趋势2013-12-1909:46:001高速钢轧辊特点高速钢轧辊的特点主要体现在以下七个方面：1）碳化物硬度高。以往使用的轧辊，其基体上分布的多为Fe3C型或M7C3型共晶碳化物，组织粗大，硬度较低。高速钢轧辊一般采用高C、高V型高速钢，另外还含有较多的Cr、Mo、W、Nb和Co等合金元素，在凝固和热处理过程中，这些合金元素形成了一次和二次碳化物。高铬铸铁轧辊碳化物是M7C3（2500Hv）和M23C6（1600Hv）。无限冷硬铸铁轧辊中，碳化物是Fe3C（l300Hv）。而高速钢轧辊主要含有MC（3000Hv）、M7C3（2500Hv）和M6C（2000Hv），它能替代一般轧辊，从而提高耐磨性。另外，随着V含量增加，高速钢组织中骨骼状的M6C型碳化物向粒状的VC型转化。2）热稳定性好。高速钢轧辊中含有较多的W、Cr、Mo、V和Nb等元素，具有较好的热稳定性，研究发现，普通轧辊材质的硬度随温度升高而明显下降，而高速钢轧辊在600℃仍保持有500Hv，这必将大大提高轧辊的耐磨性。特别是当添加分布于基体组织的Co元素时，这种倾向更加明显。3）使用中易形成氧化膜。轧制过程中如在轧辊表面形成连续、致密、均匀、粘结性好的氧化膜，不但可降低轧辊与轧材间的摩擦系数，而且可提高轧材尺寸精度和表面质量。普通轧辊使用初期由于无氧化膜保护，磨损较大。高速钢轧辊使用中氧化膜能很快形成，氧化膜的出现，可降低带钢与轧辊表面的摩擦，防止轧辊粘钢，提高轧辊寿命。同普通轧辊相比，高速钢轧辊的初期磨损较低，这对于提高高速钢轧辊耐磨性是十分有利的。4）淬透性好。高速钢轧辊具有良好的淬透性，在室温下，工作层50mm范围内，从辊表面到芯部的硬度降小于3HS，可以确保轧辊从外到内都具有良好的耐磨性。5）优良的强韧性。高速钢轧辊与一般的无限冷硬铸铁、高铬铸铁和半钢轧辊相比较，其基本机械性能抗拉强度和断裂韧性值均优于高铬铸铁轧辊和无限冷硬铸铁轧辊，与半钢轧辊接近。6）良好的抗热裂性。高速钢由于其特有的组织特点，能有效的抑制裂纹的形成和扩展。在实际使用中发现，高速钢轧辊的确具有比高铬铸铁轧辊更好的抗热裂性。因此若发生一般的生产事故，可以通过正常磨削量或附加很小的磨削量就可以消除事故带来的影响，使处理过程更为简化，并且也节约成本。7）良好的耐磨性。与半钢、高铬铸铁和高镍铬无限冷硬铸铁轧辊相比，高速钢轧辊轧制吨位大幅度提高，F1-F4机架约为10000t，F5机架约为6000t，显示高速钢轧辊具有良好的耐磨性。高速钢轧辊轧制吨位的增加，导致其辊耗明显下降，在相同轧钢条件下，高速钢轧辊的辊耗在F1机架是高铬铸铁轧辊的1/5，F2机架是高铬铸铁轧辊的1/7，F4机架是高镍铬无限冷硬铸铁轧辊的1/13，F5机架是高镍铬无限冷硬铸铁轧辊的1/8。2高速钢轧辊制造技术制造高速钢轧辊主要有锻造、铸造、喷射成形、热等静压等技术。锻造高速钢轧辊的推广使用进展缓慢；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、电渣重熔法和液态金属电渣熔接法。2.1铸造高速钢轧辊铸造高速钢轧辊制造技术的改进主要围绕提高钢的纯净度和均匀性，提高轧辊强度和轧辊外层与辊芯的冶金结合。不同的轧机，同一轧机的不同机架，对轧辊性能的要求不同，可以根据所需的轧辊性能、轧辊规格和生产成本选择合适的制造方法。1）离心铸造法。离心铸造轧辊的主要特点是将液态外层材料和芯部材料以一定的时间间隔浇入铸型内。离心旋转时间、辊芯金属液浇注间隔时间、浇注温度及防止外层元素偏析和内外层材料界面氧化是此方法制造轧辊成败的关键。高速钢中含有较多的W、Cr、Mo和V等元素，而这些元素及其形成的碳化物密度差大，在普通离心铸造条件下，高速钢轧辊元素偏析严重。日本川崎制铁公司分析了离心铸造高速钢轧辊偏析主要是MC型碳化物的偏析，严重影响轧辊的耐磨性，研究发现MC型碳化物主要是一次结晶VC的偏析，因VC与钢水的密度相差较大所致。防止VC偏析方法是采取添加Nb元素提高MC型碳化物密度，并限制添加偏析元素W和Mo，选择基本成分2.0%C-6.0%V-7.0%Cr-2.5%Mo，添加1.0%~1.5%Nb进行试验，其结果由于生成密度较大的MC型复合碳化物（V、Mo和Nb系碳化物），其密度与钢水密度相接近，使VC减少，有效地控制了离心铸造高速钢轧辊的碳化物偏析。但是，无W低Mo高速钢轧辊红硬性明显下降，耐磨性降低。此外，Nb提高钢的淬火温度，降低二次硬化峰值出现的温度，高速钢铸造成形过程中Nb系的MC型碳化物较V系的MC型碳化物粗大，导致轧辊使用中易发生剥落。因此，如何确定在给定的工艺条件下V和Nb复合添加的最佳比例，控制产生粗大的NbC，提高轧辊中W和Mo含量，确保高速钢红硬性和耐磨性，同时还要消除高