陳國良，李晗蘊(yùn)，呂金英，張海亮，張秀照
( 邢臺正錕機(jī)械軋輥有限公司，河北邢臺055450)
摘要: 介紹了一種通過鑲鑄的鑄造方法制備軋輥。這種軋輥的外層為改進(jìn)型半高速鋼材質(zhì)，內(nèi)層為無縫鋼管，芯軸用圓鋼或廢鋼軋輥車制，通過熱裝配制造成組合式軋輥。采用這種軋輥軋制Φ12 mm 螺紋鋼成品單槽過鋼量可達(dá)到230 ～ 260 t，并且在使用過程中未出現(xiàn)裂紋、掉塊問題。
關(guān)鍵詞: 改進(jìn)型; 半高速鋼; 軋輥; 鑲鑄輥套; 軋輥; 研制
0 引言
軋輥是用于軋鋼生產(chǎn)的重要部件，軋輥的質(zhì)量直接關(guān)系到軋機(jī)的生產(chǎn)效率和軋制產(chǎn)品的質(zhì)量［1］。目前，在棒材成品和切分機(jī)架中，通常使用離心貝氏體軋輥。這種軋輥在長期使用過程中存在以下不足: ( 1) 硬度落差大，軋輥第一次使用與最后一次使用單槽過鋼量下降50 ～ 70 t; ( 2) 抗熱疲勞性能差、韌性差。軋輥長期工作在高溫狀態(tài)下，使用一段時間后，容易出現(xiàn)裂紋和掉塊現(xiàn)象。
邢臺正錕機(jī)械軋輥有限公司組織技術(shù)人員經(jīng)過論證，認(rèn)為采用鑲鑄的方法，生產(chǎn)棒材成品和切分機(jī)架的軋輥能夠徹底解決貝氏體軋輥軋制量低、易出現(xiàn)裂紋及斷輥問題，通過芯軸重復(fù)使用，大大地降低了生產(chǎn)成本。為此，于2009 年成立“改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套”試制小組，并且開始研發(fā)，經(jīng)過長達(dá)6年的研制，生產(chǎn)出了滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套”的產(chǎn)品，完全滿足使用要求，使邢臺正錕機(jī)械軋輥有限公司在此技術(shù)上處于領(lǐng)先優(yōu)勢。改進(jìn)型半高速鋼軋輥由輥套和芯軸兩部分組成，輥套外層由改進(jìn)型半高速鋼鋼水澆鑄而成，內(nèi)層為無縫鋼管，內(nèi)外兩層通過鑲鑄的方式復(fù)合而成，芯軸由圓鋼或廢舊軋輥車制。
1 改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套的生產(chǎn)工藝
1． 1 化學(xué)成分
改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套軋輥的化學(xué)成分如表1 所示。
將配好的優(yōu)質(zhì)生鐵、廢鋼、鎢鐵、鉻鐵、鉬鐵、鎳板加入中頻爐熔化，待鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵;熔清后采用保護(hù)性造渣熔煉，在1 500 ～ 1 520 ℃時取樣化驗; 待成分調(diào)整合格后，加入釩鐵、鈮鐵、硼鐵，合金加入后，爐內(nèi)吹氬氣15 ～ 20 min，快速升溫至1 600 ～ 1 650 ℃出爐。
1． 2． 2 鋼水處理
按配比將稀土、硼鐵、鎳鎂合金( 粒度3 ～ 8mm) 烘烤后置于包底。用包內(nèi)沖入法進(jìn)行變質(zhì)處理，待溫度降到1 500 ～ 1 600 ℃時起包準(zhǔn)備澆鑄。
1． 2． 3 無縫鋼管準(zhǔn)備
按設(shè)備圖加工無縫鋼管，去除表面氧化層，并車出螺旋線。
1． 2． 4 冷型涂料的準(zhǔn)備
按工藝合好鑄型，冷型內(nèi)噴涂2． 5 ～ 4 mm 鋯英粉涂料，噴涂溫度控制在200 ～ 300 ℃。
1． 2． 5 鑲鑄輥套的澆鑄
鑲鑄工裝工具按順序依次合好，底箱放在支架上，用水平尺找正，放入無縫鋼管，合好箱。待鐵水熔化好，鑄型內(nèi)充入一種特殊氣體，以防止鋼管氧化。鋼管下端插入能夠快速升溫的烘烤裝置，在15～ 20 min 內(nèi)鋼管升溫至800 ～ 1 000 ℃，將處理完畢的鋼水澆入鑄型。
1． 2． 6 粗加工探傷
澆鑄完畢15 ～ 24 h 后開箱，對毛坯進(jìn)行粗加工處理。按圖紙預(yù)留5 ～ 7 mm 余量，之后用超聲波探傷檢查結(jié)合情況。
1． 2． 7 熱處理
改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套經(jīng)過熱處理后，可以得到以板條狀馬氏體為主和少量奧氏體及碳硼化合物的基體組織( 見圖1) 。
改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套的熱處理采取粗車后球化退火、高溫淬火和兩次回火，熱處理工藝曲線如圖2 所示。
2 加工裝配
熱處理加工后，將輥套內(nèi)孔加工至圖紙尺寸，熱裝配公差配合選取H7 /P6; 輥套加熱至300 ～ 400 ℃保溫3 h 后進(jìn)行裝配，裝好后包裹輥身，空冷至室溫，加工至成品尺寸。
3 改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套的性能及使用效果
邢臺正錕機(jī)械軋輥有限公司研制開發(fā)的改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套，已經(jīng)山西、河北、河南等多家鋼廠試用，軋制Φ12 mm 螺紋鋼單槽過鋼量可達(dá)到230 ～ 300 t，并且在使用過程中未出現(xiàn)裂紋、掉塊等質(zhì)量問題，軋輥耐磨性好，超過客戶合同要求的使用壽命。該輥套的各項檢測指標(biāo)見表2。
4 結(jié)論
( 1) 改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄軋輥的工作層采用半高速鋼材質(zhì)，內(nèi)層使用無縫鋼管; 采用鑲鑄的鑄造工藝，能夠提高軋輥的耐磨性，解決螺紋鋼成品和切分機(jī)架的裂紋掉塊問題。
( 2) 通過熱裝可使芯軸能夠重復(fù)使用，大大降低了生產(chǎn)成本。
( 3) 改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套、輥身硬度、軋輥表面硬度均勻，硬度落差，輥身沖擊韌性好，能夠滿足螺紋鋼成品和切分機(jī)架的正常使用。
( 4) 改進(jìn)型半高速鋼鑲鑄輥套在使用過程中，軋輥的換輥周期、耐磨性和抗事故性能滿足軋鋼生產(chǎn)線的要求。
參考文獻(xiàn)
［1］黃慶學(xué)． 軋機(jī)軸承與軋輥壽命研究及應(yīng)用［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，2003．