大型鍛鋼支承輥制造技術(shù)的研究①

李世輝

(寶鋼軋輥科技有限責(zé)任公司，江蘇 常州　213019)

引　言

日本JCFC公司提供給寶鋼公司的鍛鋼支承輥不論用在冷連軋機(jī)組還是熱連軋機(jī)組上，在國(guó)內(nèi)、外供應(yīng)商中其使用質(zhì)量最佳，其耐磨性好、耐腐蝕好、抗事故性好、輥型保持性好、換輥周期長(zhǎng)、磨削量小等優(yōu)點(diǎn)在熱連軋機(jī)組上體現(xiàn)得尤為突出，被寶鋼公司公認(rèn)為JCFC公司鍛鋼支承輥代表了世界范圍內(nèi)的最高水平。

1　支承輥解剖試驗(yàn)

1.1　解剖試驗(yàn)方案

JCFC公司2050熱連軋機(jī)支承輥規(guī)格為Φ1630 mm /Φ1440 mm×2050 mm×5385 mm，單重46.75 t，當(dāng)前輥身直徑Φ1447 mm，解剖試驗(yàn)方案見圖1所示。按圖1,2所示位置取兩塊圓柱試樣，每塊試樣上做好標(biāo)記①和②。

1.2　超聲波探傷

參照J(rèn)B/T 4120-2006檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)支承輥進(jìn)行探傷，輥身內(nèi)未發(fā)現(xiàn)超出評(píng)判要求的缺陷，探傷合格。

1.3　化學(xué)成分

表1,2為2050JCFC支承輥的化學(xué)成分及氣體含量，各項(xiàng)指標(biāo)均符合Cr5支承輥的要求。

圖1　2050JCFC支承輥解剖方案

圖2　2050JCFC支承輥解剖圖片

部位w(C)w(Si)w(Mn)w(Cr)w(Mo)w(V)w(Ni)w(P)w(S)輥面0.440.540.535.060.980.350.220.0100.003輥頸0.440.390.570.230.580.0085.100.0041.00

表2　2050JCFC支承輥氣體含量/10-6

1.4　低倍組織

圖3，4分別為支承輥輥頸及輥身的低倍形貌。輥頸處低倍組織很好，存在輕微的一般疏松，按GB/T1979-2001標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，一般疏松<1.0級(jí)；輥身也存在程度較輕的一般疏松和一般斑點(diǎn)狀偏析，1.0級(jí)左右。

1.5　硬度檢測(cè)

1.5.1輥身、輥頸表面硬度分布

圖5為肖氏硬度計(jì)測(cè)得的支承輥輥身及輥頸表面硬度分布，輥身表面的硬度比較均勻，保持在75 HSD左右，輥身兩端存在約50 mm的軟帶；輥頸處表面硬度在45 HSD左右，滿足技術(shù)要求。

圖3　2050JCFC支承輥輥頸低倍照片

圖4　2050JCFC支承輥輥身低倍照片

圖5　2050JCFC支承輥輥身、輥頸表面硬度分布

1.5.2輥身、輥頸斷面硬度

支承輥輥頸斷面硬度如圖6所示。表面約31.5 HRC，心部約28 HRC。

圖6　2050JCFC支承輥輥頸斷面硬度

圖7為支承輥輥身斷面硬度曲線，從輥面至心部可以分為3個(gè)區(qū)域，分別為工作層、過渡區(qū)和心部。此支承輥已經(jīng)用到接近報(bào)廢直徑Φ1447 mm，(報(bào)廢直徑為Φ1440 mm)，所剩余的工作層不多。從斷面硬度推斷此支承輥的工作層深度達(dá)到單邊115 mm左右，工作層的硬度基本保持在50 HRC左右。

圖7　2050JCFC支承輥輥身徑向斷面硬度

1.6　力學(xué)性能

1.6.1輥頸

表3為支承輥輥頸處的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到1020 MPa，符合輥頸強(qiáng)度要求，但沖擊功略低，不到10 J。

表3　2050JCFC支承輥輥頸力學(xué)性能

1.6.2輥身

表4為支承輥輥身徑向的力學(xué)性能分布，其趨勢(shì)與斷面硬度一致。

表4　2050JCFC支承輥輥身力學(xué)性能分布

1.7　輥身斷面、輥頸金相組織

圖8～10為支承輥輥身沿徑向分布的微觀組織，從工作層到心部微觀組織由貝氏體向珠光體過渡，圖11輥頸處為珠光體組織。

圖8　2050JCFC支承輥輥身斷面金相組織(500X)

圖9　2050JCFC支承輥輥身SEM組織(2000X)

圖10　2050JCFC支承輥輥身SEM組織(5000X)

圖11　2050JCFC支承輥輥頸組織

2　工藝分析

2050JCFC支承輥的生產(chǎn)制造采用了當(dāng)前世界上最先進(jìn)的整體感應(yīng)加熱技術(shù)對(duì)輥身進(jìn)行加熱淬火，其工藝特點(diǎn)是：淬硬層深、表面硬度均勻性好、加熱效率高、生產(chǎn)成本低；但前提是必須完全解決感應(yīng)加熱時(shí)輥身端部效應(yīng)的控制方法及感應(yīng)線圈內(nèi)孔與輥身外圓之間的間隙產(chǎn)生空氣對(duì)流引起的“煙囪”效應(yīng)問題。

3　結(jié)束語(yǔ)

JCFC支承輥以潔凈的鋼水、足夠的鍛造比、輥身淬火采用整體感應(yīng)加熱技術(shù)和完善的檢測(cè)手段保證了優(yōu)質(zhì)軋輥的制造，因此，在寶鋼公司2050熱軋機(jī)上得到了很好的使用效果，上機(jī)使用周期為差溫加熱工藝的一倍，而磨削量?jī)H為差溫加熱工藝的1/2，充分體現(xiàn)了其優(yōu)異的性價(jià)比。