钢管连轧机轧辊的制造

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

2、一种传统的铸造方式，其优点是一次成型，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配模烘型造型浇注球化孕育处理化学分析熔炼配料精加工检测热处理粗加工清铲包装发运成品检验图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

3、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.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

4、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：合金化或改变轧辊的冷却条件。由于轧辊生产均采用金属型铸造，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

5、高性能1。因此选择合适的化学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。.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，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。

6、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。.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500550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

7、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。 工艺流程(见图3)粗加工包装发运成品检验精加工检测热处理清铲浇注球化孕育处理化学分析熔炼配料配模烘型造型 图3 卧式离心铸造连轧机辊工工艺流程图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，单次修磨量由原来的常法铸造轧辊的46mm降低为现在24mm/次，过管量大幅增加，得到了用户的好品。 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