机械毕业设计11宝钢2050轧机5%Cr支承辊的制造.pdf

生产技术宝钢 2050 轧机 5% C r 支承辊的制造赵席春(中国第一重型机械集团公司 , 黑龙江 161042)摘要 采用新设计的 5%C r 材料制造了宝钢冷热轧支承辊。在制造过程中 , 冶炼采用“ A P”工艺 , 较好地解决了偏析问题 ; 通过先进的锻造手段及差温喷淬的方法保证了支承辊的各项技术要求。关键词 5%C r支承辊淬火T he M anufactu ring of 5% C r B ackup Ro llfo r 2050 Ho t Strip M ill of B ao steelZhao X ichunAbstract W ith the new 5% C r m aterial, the backup ro lls fo r bo th ho t and co ld ro lling in Bao steelw erem anufactured, fo r w h ich the m elting p rocess w as A P p rocess so that the aliquation issues have been bet2ter so lved. A ll the technical requirem ents fo r the backup ro lls are guaranteed by m eans of advanced fo rgingp rocess and m ethod of temperature differential sp ray quench ing.Key W ords 5%C r, Backup Ro ll, M anufacture宝钢 2050 热带钢连轧机是目前国内运行中的板宽最宽的热带钢连轧机 , 是 80 年代投产的具有较先进水平的现代化热带钢连轧机 , 自动化程度及轧辊冷却条件均优于国内第二代轧机。为了提高板形质量 , 2050 轧机精轧前段还推广应用了 CV C 等先进技术 , 所有这些技术的应用都为 2050 轧机能够生产出优质的热轧板卷创造了有利的条件。 2050 轧机精轧区共 7 个机架 , 其支承辊的使用先后经历了使用 C r2 型复合铸钢支承辊 , C r3 型锻钢、铸钢支承辊 , C r4 型锻钢支承辊等阶段。对于 2050 轧机而言 , C r4 型支承辊的使用性能仍显不足 , 因此宝钢、一重共同试制了 5%C r 型锻钢支承辊。由试制结果看 , 各项技术指标均满足技术条件要求 , 达到了国外同类产品的水平 , 挡住了进口。1支承辊制造技术条件1. 1支承辊规格及粗加工取样图2050 支承辊尺寸为 1630mm 2050mm 5385mm , 净重 46. 785t, 见图 1。1. 2硬度支承辊硬度要求见表 1。表 1硬度要求辊身硬度H S辊颈硬度H S均匀性 H S淬硬层深度mm62 3 43 3 4 951. 3超声波探伤按 JB T 4210- 93 标准执行 , 且轴向探伤底波清晰可见。2工艺制造流程备料电炉粗炼钢水钢包精炼 (VD ) 真空铸锭 (V T )水压机锻造锻后热处理粗加72大型铸锻件图 1 2050 轧机支承辊粗加工取样图工 U T调质半精加工差温加热喷雾回火精加工 U T包装、发运。3制造工艺3. 1炼钢由于钢锭尺寸及重量较大 , 根据 YB - 70 支承辊技术条件 , 决定采用双联法炼钢。工艺流程为 : 电炉粗炼钢水 L F 炉升温合金化精炼炉真空 (VD )微调成分真空浇注热送。电炉粗炼钢水兑入精炼炉时 , 采用“倒包法”操作。为降低钢中气体含量 , 主要采取两种措施 :首先控制外来气体进入 , 浇注时注流用氩气保护 ; 其次是钢中气体的去除 , 即采用双真空冶炼工艺。精炼炉上炼钢时进行一次真空操作 , 浇注时再一次抽真空 , 这样可以保证钢中的 H 都在0. 0002% 以下。另外为降低易偏析元素 C、 M o的偏析 , 改善钢锭内部质量 , 我们采用“ A P”工艺浇注 , 这样使得混合钢水在凝固过程中 , 水口和冒口的 C 和 M o 偏析会明显地改善。3. 2锻造支承辊为轴类锻件 , 冷热连轧机支承辊直径通常在 1250 1630mm 之间 , 辊身长度普遍在1400 2300mm 之间 , 锻件直径较大 , 锻件重 20 70t, 所用钢锭在 69 119t。对于支承辊 , 通常采用一次镦粗以增加直径 , 使拔长压实火次锻比大于 2。根据有关试验 ,钢锭的压实主要靠拔长火次完成。因 C r5 型支承辊材料含 C 量及合金量较高 , 在锻造温度下存在大量的二次碳化物 , 锻造时表面很容易产生裂纹 , 且材料的变形抗力较大 , 大变形量锻造时表面极易开裂 , 给压实带来一定的困难。我公司通常采用宽上下 V 型砧、高温大压下量锻造法(KD 法 ) 生产支承辊 , 能够较好地解决表面裂纹与压实的矛盾。理论与实践证明 , 采用 135、1200mm 宽上下 V 型砧 , 当砧宽比 0. 6, 单次压下量 20% 时 , 能够有效锻透压实钢锭内部缺陷。当压实火次锻比达到 2. 0 以上时 , 坯料整体长度上得到充分压实。最终火次锻比为 1. 5 左右 , 以打碎粗大的碳化物 , 细化晶粒。此次生产的支承辊三火锻出成品。通过 4 支 2050 支承辊的锻造 , 经锻件检验和超声波探伤 , 锻件表面质量及内部质量均能满足支承辊产品质量要求 , 证明采用 KD 锻造法生产 C r5 型支承辊是先进合理的。3. 3锻后热处理锻后处理工艺采用高温正火、球化退火及回火的工艺形式。由 1580 支承辊生产及检验结果看 , 效果很好 , 故将此种工艺形式做为 5% C r 支承辊的定型工艺。粗加工后探伤 , 8 支毛坯全部合格 , 这说明我公司的冶炼手段先进 , 炼钢水平过关 , 完全可以生产国外高标准要求的支承辊锻件。任意选择一支支承辊进行锻后处理性能检验 , 其检验结果见表 2。可见其塑性指标很高 , 为调质处理打下良好的基础。822003 年第 2 期 (总 100 期 )表 2锻后热处理性能Rs,M Pa Rb,M Pa D5, W, ak, J cm 2310370600605323273. 573196198因 2050 支承辊要求打 100mm 中心通孔 , 故套取了 42mm 芯棒 , 以检验其成分偏析、气体含量、组织、性能等各项指标 , 取样位置见图 1, 检验结果见表 3、表 4、表 5。由表 3 可见水冒口与钢锭中心化学成分偏析不大 , 这说明铸锭时采用 A P 工艺效果特别明显。两支支承辊的 H 已低于钢的极限氢含量 ,N 2、 O 2 均很低 , 说明真空除气效果好 , 从而保证了使用性能 , 避免早期时效。表 3心部化学成分的质量分数 %辊号 部位代号 C Si M n P S C r N i M o V1# 辊Z1Z3Z50. 420. 500. 600. 560. 620. 520. 450. 460. 470. 0060. 0110. 0100. 0050. 0050. 0054. 634. 674. 760. 420. 410. 430. 320. 270. 360. 110. 110. 132# 辊1Z11Z31Z50. 410. 450. 600. 300. 450. 300. 470. 480. 510. 0090. 0090. 0090. 0050. 0050. 0054. 504. 594. 670. 420. 420. 440. 310. 280. 340. 130. 120. 12由表 5 可见 , 由于碳的偏析 , 冒口碳比水口高 , 所以冒口的强度均高于水口 , 水口的塑性高于冒口 , 对于大锻件来讲 , 这是不可避免的 , 只能采取特殊的工艺尽量减少偏析。中心组织见图2。由金相检验可知支承辊全部为球化体组织 ,组织比较均匀 , 碳化物呈颗粒状 , 即球化效果非常好。晶粒度全部为 7 8 级 , 没有混晶现象。探伤时超声波穿透性较好 , 底波反射次数多 , 未发现超标缺陷 , 且轴向探伤底波清晰可见。3. 4预备热处理预备热处理采用调质的工艺形式 , 即台车炉加热 , 油淬。台车炉回火 , 其目的是保证辊颈硬度及综合力学性能 , 结果全部满足技术要求 , 工艺曲线见图 2, 检验结果见表 6。3. 5最终热处理表 4心部气体含量的体积分数 %卡号 N 2 H 2 O 21# 辊2# 辊0. 00210. 00180. 000180. 000150. 00200. 0075表 5不同部位力学性能辊号 位置代号 Rs,M Pa Rb,M Pa D5, % W, % Ak, J cm 21# 辊Z1Z2Z3Z4Z5365 350360 370375 365440 445375 370570 575590 580545 600645 645620 61532 30. 529 30. 519 2925. 5 27. 530 3073 73. 562 61. 532 58. 556 5661 65. 5199 18491 8365 7474 55163 1482# 辊1Z11Z21Z31Z41Z5400 3803315 360390 400405 420400 370590 590595 595615 610640 640620 61531 3130. 5 28. 526 2825. 5 2629 2973 72. 566. 5 6660 6055 54. 559 64125 126218 22995 10038 6070 10492大型铸锻件图 2预备热处理曲线图 3最终热处理曲线表 6辊颈硬度及力学性能辊号辊颈硬度(H S)力学性能RsM PaRbM PaD5%W%AkJ cm 21# 辊2# 辊43- 4542- 46824 860880 9101000 10401080 111017 1516 1562 44. 555. 5 4375 75139 98最终热处理仍采用差温炉加热、卧式喷雾淬火的工艺形式 , 见图 3。回火在中低温回火电炉中进行 , 以保证辊面硬度及一定的淬硬层深度 ,由于辊面硬度较高 , 切取淬硬层试环非常困难 ,故我们选取了由工艺保证淬硬层深度 , 最终热处理结果为辊身硬度在 H S59 64。由整个制造工艺及各项检测结果来看 , 两种类型的支承辊制造是成功的 , 各项检验指标满足技术条件要求。4结语根据试制结果 , 可以得出以下结论 :(1)冶炼采用“ A P”工艺是可行的 , 水冒口成分偏差较小。(2) 锻后热处理工艺是可行的 , 组织准备非常好。(3)调质处理工艺满足了较高的综合力学性能 , 提高了抗事故能力。(4)最终热处理采用差温炉加热、卧式喷雾、电炉回火的工艺形式 , 使支承辊残