有谁可以介绍一下复合轧辊的情况

zycwlm · 发表于 2007-4-14 13:48:14

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有谁可以介绍一下复合轧辊的情况,l国内外的情况.

zycwlm · 发表于 2007-4-24 13:07:06

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mideas · 发表于 2007-4-25 08:27:21

铸造复合轧辊的几种新方法

王贵明

摘　要　高速钢用作轧辊材料使冷、热带钢工作辊寿命得到大幅度提高,但是用常规生产方法包括离心铸造法很难生产出高速钢复合轧辊。介绍了几种新的复合轧辊的生产方法，成功地生产出外层与心轴良好结合的高速钢复合轧辊，其中一些方法可方便地复合各种材料。
关键词：复合轧辊　高速钢　电渣重熔　连续浇注　喷射

Several New Ways for Casting Compound Rolls

Wang Guiming
(Beijing Metallugical Equipment Research Institute)

ABSTRACT　The high speed steel as a roll material significantly increased the service life of hot and cold strip mill work rolls.But it is very difficult to produce the HSS compound rolls by conventional methods including centrifugal casting.Several new ways for making HSS compound rolls are introduced.By those methods HSS compound rolls are manufactured with good bonding at the interface of the core cladding alloys.Of the methods the materials with very different chemical composition can be conveniently cladded on the core alloy.
Key Words:Compound Roll,High Speed Steel(HSS),Electroslag Remelting,Continuous Csating,Spary

　　90年代开发的高速钢复合轧辊在冷、热带钢轧机上作为工作辊，使用期限成倍增加，正在获得广泛应用。这种高速钢复合轧辊的外层是高碳高速钢(用于热轧)和半高速钢(用于冷轧)而心部是高强度的铸钢或锻钢，用原先的铸造复合轧辊的方法［1］，包括离心铸造方法难以制造，因而相继开发出一些新的复合轧辊的铸造方法。

1　离心铸造方法遇到的问题及解决途径

1.1　离心铸造遇到的问题
　　用离心铸造方法生产高速钢复合轧辊遇到了三个主要问题。
　　(1) 由于高速钢含有V，Nb,W,Mo等合金元素，它们形成的碳化物密度相差很大容易形成偏析。在离心铸造时，凝固初期析出的VC初晶碳化物由于密度较钢液小，在离心力作用下向内表面集中形成偏析，使组织和成分不均匀。
　　(2) 传统的离心铸造复合轧辊，心部材料是有石墨析出的灰铸铁或球铁。当外层材料为高速钢时，由于含有大量白口倾向的元素，因而使外层与心部结合部位石墨化恶化，加上碳化物的偏析，使结合部变脆，造成复合辊外层剥落。
　　(3) 当轧辊心部材料采用具有高强度和高伸长率的铸钢时，由于其熔点比高速钢高，浇注时将与已经凝固的外层高速钢的内表面熔融混合。这一熔融层的熔点比心部钢液低，成为最后凝固的部位，极易产生铸造缺陷、降低结合部位的强度。当要求心部材料选用锻钢时，离心铸造法更无法做到。

1.2　解决途径
　　由于离心铸造工艺成本低，生产率高，所以铸造工作者力图找到生产高速钢复合轧辊的途径，采取了以下几种方法［2］。
　　(1) 加入合金元素Nb,使Nb与V形成复合碳化物(V，Nb)C。其作为初晶析出时，密度与钢液大致相同，从而避免了在离心力作用下形成偏析。因而在成分设计中Nb与V需有一定量的配比。
　　(2) 离心铸造高速钢复合轧辊的心部仍采用球墨铸铁，为防止浇注球铁时与外层高速钢熔合混入Cr，Mo等引起脆化的元素，在外层和心部之间浇注一层石墨钢，调整中间层的成分，使各层间均达到冶金结合。离心铸造高速钢复合轧辊为三层结构。

2　连续浇注外层法

　　此法简称CPC法。可生产心部为铸钢或锻钢的高速钢复合轧辊。其装置如图1所示［3］。
　　在承接钢液的漏斗状耐火材料制的浇口杯外，装有环状电磁感应加热圈。浇口杯的下部连接着由与其下口内径相同石墨缓冷型及中空水冷却型组成的结晶器。冷却水由水冷型下部入口进入并由上部出口排出。作为复合轧辊心部的铸钢和锻钢制的心轴，与结晶器同轴装于结晶器中。轴的下端装在与升降机构相连的密封托板上。心轴表面涂有硅系玻璃保护膜，防止轴的表面氧化。用电磁感应加热圈预热心轴。在复合轧辊铸造时先向浇口杯中浇入高速钢液。钢液表面覆以渣层防止氧化并保温。电磁感应加热圈加热并搅拌浇口杯中的钢液，使钢液保持适当的温度。此温度使心轴表面的玻璃保护膜熔化并因搅拌作用上浮显露出心轴的清洁表面。钢液在结晶器中冷却、凝固与预热的心轴达到良好的结合。通过升降机构的下降不断地将已凝固部分拉出，外层高速钢水则连续由上部注入，保持一定的液面高度，直到复合轧辊浇注完成。复合辊外层的厚度取决于结晶器的内径与心轴的外径。　　

图1 连续浇注外层方法示意图
Fig1 The scheme of CPC process unit

　　用此法生产高速钢复合轧辊的成分(见表1)，工艺举例如下。
　　心部为42CrMo锻钢(φ300 mm)。轴的预热温度900 ℃；钢水温度1 300 ℃；复合轧辊尺寸为φ450 mm×700 mm，经1 100 ℃淬火及500～550 ℃三次回火，表面硬度HS为85。此辊用于热轧板，具有耐磨、轧材表面质量好等优点。

表1　外层化学成分
Table 1　Cladded chemical composition

　
wB　/%

元素
C
Si
Mn
Ni
Cr
Mo
V
W
Nb

成分
2.8
0.8
0.4
0.1
4.0
6.2
2.0
4.0
7.0

3　旋转电渣熔铸法

　　此法用于生产心部为锻钢、外层为半高速钢的复合轧辊。由于外层材料经电渣精炼、洁净度高、可满足冷轧的要求。用作冷轧工作辊［4］。
　　用旋转电渣熔铸法生产了尺寸为φ425 mm×1 880 mm复合冷轧工作辊，其化学成分见表2。

表2　化学成分
Table 2　Chemical composition

　
wB　/%

C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
V
W

外层
1.05
3.10
0.70
0.015
0.001
4.45
3.25
1.30
0.37

心部
0.88
0.55
0.41
0.017
0.004
2.95
0.25
0.04
-

　　生产的辊坯经轻锻后，在1 060 ℃淬火500 ℃回火后加工成复合轧辊。表面硬度HS为97。有好的耐磨性和抗事故能力。

4　电渣外层金属液法

　　1997年乌克兰ELMET轧辊集团发表了电渣外层金属液法［5］。图2示出ESS LM法简图。用ESS LM法生产复合轧辊，其外层是在特殊设计的导电水冷铜结晶器中凝固形成的，结晶器不仅使浇入的外层钢水凝固而且也可保持电渣过程中不消耗电极。

图2 ESS LM法示意图
Fig 2 The scheme of ESS LM process

　　过程开始时，先将作为复合辊心部的心轴插入结晶中，并与其同轴。轴的外表面和结晶器的内表面的间隙决定复合辊外层厚度。然后将在另外的熔化装置中熔化的渣液浇入结晶器和心轴的间隙中，渣液形成渣池，它的热量将心轴表面预热。随后再浇入外层所需成分的钢水，可连续浇入也可按预先设定的程序浇入。钢液将熔渣上浮，同时在通过渣池时被渣精炼。钢液与已经预热的心轴表面熔合，并因结晶器的冷却而凝固，形成复合层。借助移动装置不断由结晶器中拉出已经凝固的部分(或结晶器上移)，同时上部钢水不断注入，直至达到预定的复合辊长度为止。
　　已用此法生产了φ344 mm×650 mm的热带钢工作辊，其外层化学成分见表3。

表3　化学成分
Table 3　Chemical compositon

　
wB　/%

元　素
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
V
W

成　分
1.8
0.3
0.7
4.5
1.5
3.5
6.1
4.4

5　喷射成型法

　　喷射成型是将液体金属流雾化后喷射到基体金属上形成堆积层制成复合铸件的一种方法。有多道次法与单道次法。
　　图3为多道次法装置示意图［6］。在喷射舱中进行喷射成形。喷射舱上方与金属熔炉及雾化器相连。作为复合轧辊心部的心轴装在喷射舱内与旋转和往复机构相接。多道次法工作时心轴在喷射流下一边转动一边沿轴线往复移动。经多次喷射达到要求的堆积层即轧辊外层厚度。此法用于生产外层厚但辊身短的轧辊，如单孔型小于钢辊或辊环等。单道次法的装置通常装有两个雾化器，工作时两股射流同时喷向心轴，心轴只做旋转运动，此法堆积层厚度受限制但可生产较长的轧辊，常用于生产带钢工作辊。　　

图3 多道次法生产轧辊示意图
Fig3 Scheme of reciprocation technique for rolls

　　喷射成形生产复合轧辊的过程大致是，先将心轴装在喷射舱内，用氮气清扫喷射舱，为避免心轴表面氧化，尽量减少舱中氧含量，用心轴在感应圈中往复移动的方法对心轴预热，以减少冷却时喷射堆积层的收缩应力。与此同时，熔炉开始熔化外层钢，当钢液达到要求的出炉温度时，心轴的预热需达到规定的温度。开启雾化器，浇注钢液进行喷射，当达到预定厚度时，停止浇注，机构关闭，将复合辊坯由舱中取出转入下道工序。
　　喷射成形轧辊的横断面如图4示。
　　喷射成型轧辊的组织均匀、无偏析，外层与心部有好的结合强度。
　　目前英国Osprey公司的装置可在φ320 mm×2.15 m的心轴上喷射铸造φ450 mm的复合轧辊。可喷射Cr3,Cr5,高Cr铸铁以及高速钢等冷、热轧辊材料。

图4 喷射成形工作辊的断面
Fig4 Cross-Scetion of spray formed work roll

6　几种复合轧辊铸造方法技术经济性能比较

　　表4示出前述5种铸造方法的比较。其中外层材质的洁净度主要决定于是否经电渣精炼。内、外层之间如有互相渗透则形成一过渡层，有利于提高使用性能，如ESS LM法的内、外层之间有50～90 μm的熔合层。旋转电渣熔铸法，由于要先将外层材料制成管状自耗电极或制成丝、带，因而增加了成本并使材料的选择受一定的限制。此外应当提到的是ESS LM法所使用的设备可用传统的电渣炉进行改装，因而可减少设备的投资。

表4　几种铸造方法的比较
Table 4　Comparison of several casting methods

　
铸造方法

离心
铸造
CPC
法
旋转电
渣熔铸
ESSLM
法
喷射
成型

外层材料成分
变化的适应性
差
强
差
强
强

外层材料的洁净度
低
低
高
高
低

外层材料的致密度
低
一般
一般
一般
高

外层金属生产
的复杂程度
易
易
难
易
难

心部材料成分
变化的适应性
差
强
强
强
强

内外层结合的强度
低
高
高
高
低

内外层厚度的均匀性
不好
好
不好
好
好

内外层间有无相互渗透
有
无
有
有
无

设备的复杂程度
简单
复杂
复杂
简单
复杂

生产工艺的复杂程度
简单
复杂
复杂
简单
复杂

生产率
最高
低
低
高
低

成　本
低
低
高
低
高

*王贵明，男，1936年出生，高级工程师，北京朝阳区胜古庄2号（100029）
作者单位：北京冶金设备研究院

参　考　文　献

1　王贵明.复合轧辊的铸造方法.现代铸造，1982(3)：1～5
2　市野，健司，片冈义等.远心铸造(ニさろ热延仕上シル用高耐摩耗ロ-ルの开祭).川崎制铁技报，1996.28(2)：84～94
3　服部，敏幸，绳田等.热间压延用耐摩耗复合ロ-ル及じその制造方法.特开平7-70692，1～7
4　王贵明，李德福.半高速钢复合冷轧工作辊的性能及制造.特种铸造及有色合金，1998(2)：27～29
5　Medovar B I,Medorar L B,Chemets A V.Electroslag Surfacing by Liquid Metal -A New Way for HSS Rolls Manufacturing.in:38TH MWSP CONF.PROCISS 1997(34):83～87
6　Forest J,Price R,Hanlon D.Manufactureing Clad Products by Spary Forming.The International Journal of Powder Metallurgy.1997,33(3):21～29

(编辑：刘　卫）
收稿日期：1998-11-12

mideas · 发表于 2007-4-25 08:29:32

高速钢复合轧辊辊套热处理新工艺研究
收录：《中国冶金》 - 2005年,04期
作者：符寒光
关键词：高速钢
高碳高速钢是取代普通耐磨合金制造轧辊的新材质,淬火高速钢辊套硬度高,内孔加工性能差.采用控制辊套内层冷却技术,在热处理条件下,获得了内外层组织和性能呈梯度分布的高速钢复合辊套.利用神经网络对保温板的厚度和导热系数、保温涂料的厚度和导热系数与辊套内层硬度样本集的学习,采用改进的BP网络算法,建立了复合辊套热处理保护工艺人工神经网络模型,具有较高的精度和很好的泛化能力,且运算速度快,可方便用于指导实际生产.

喷射成形复合轧辊的显微组织

孙德生徐寒冰* 章靖国吴建生*
(上海钢铁研究所，上海 200940)6 D: _( O+ N2 C: H/ @0 _+ u' E
*(上海交通大学国家教育部高温材料及高温测试开放实验室，上海200030)

摘要 用喷射成形法制造Cr12MoV钢－碳钢复合轧辊，检验其表面沉积层显微组织，以研究喷射成形工艺的影响。通过金相、透射电镜、电子探针和X射线衍射等方法检查了Cr12MoV钢的组织特征。研究表明，喷射成形Cr12MoV钢的显微组织与传统方法加工的不同。喷射成形材料的晶粒为均匀、细小的等轴晶，平均粒度约为18 μm，组织致密，无宏观偏析。在马氏体基体上，观察到相当数量的残余奥氏体。钢中碳化物的类型未变，仍为Cr7C3碳化物，但是，它的形貌、尺寸和分布方式均发生变化，致使显微组织的均匀程度明显提高。
关键词 喷射成形复合轧辊    沉积层显微组织
中图法分类号    TG174.44
上海市新材料研究中心资助项目收稿日期：1999-01-15       孙德生，男，58岁，高级工程师
MICROSTRUCTURE OF A CLAD ROLL PREPARED BY SPRAY FORMINGSun Desheng, Xu Hanbing*, Zhang Jingguo and Wu Jiansheng*
Shanghai Iron and Steel Research Institute, Shanghai 200940, P. R. China* L% y0 G' ^9 n$ U
*Open Laboratory of State Education Ministry for High Temperature Materials and Testing,
7 n* |2 E& c8 k4 B  Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, P. R. China
ABSTRACT: A Cr12MoV steel-carbon steel clad roll was prepared by spray forming . The microstructure of its surface layer was examined to investigate the effect of spray forming process. The structural characteristic of Cr12MoV steel surface layer was studied by OM, TEM, Electron probe and X-ray diffractometer. The results showed that spray formed steel was found different from that prepared by conventional methods, i.e., it is of homogeneous, fine equiaxial crystal with average g rain size of 18μm, and it is very concentrated and no macro-segregation; an equal sum of Austenite is remained on Martensite matrix; the carbide in steel was still Cr7C3, but its appearance, size and distribution are all changed, leading to the great improvement of microstructural homogeneity.
Key words: spray forming; clad roll; microstructure

离心铸造高速钢复合轧辊外层材料性能的研 [/td]
	[/td]
作者：	寇国军;张西鹏;吴春京;宋瑞涛;甘宅平;赵晚子;钏相昭;马烨 [/td]
[/td]
单位：	北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083；武汉钢铁(集团)公司，湖北武汉 430082 [/td]
[/td]
发表于：	铸造<2005.10> [/td]
[/td]
其它：	摘要：研究了稀土变质和稀土加钒变质对离心铸造高速钢轧辊的显微组织及力学性能的影响，测定了其最终热处理后的碳化物类型，结果表明，采用0.3％稀土变质处理对碳化物的形状、分布改善效果不明显，但可以促进加热过程中网状碳化物的球团化；采用稀土加钒变质对碳化物的形状、大小和分布改善情况较好。经过最终热处理后，高速钢中的碳化物类型为MC和M6C型。 0 t7 C/ b7 i j8 \|4 v/ Z关键词：高速钢轧辊；离心铸造；变质处理 8 k" F- E. k; v% v& \|: [ l中图分类号：TG249.4；TG142.45 ( e( c [) r3 V3 _. H( r* P$ L文献标识码：A ( p2 b$ X# J5 c文章编号：1001-4977（2005）10-0971-04 1 j' O9 U3 l0 r; P% Q( o2 T f6 L

河南科技大学投资建设复合轧辊高新技术项目
                     (发布日期：2006-9-23)


                     近日，河南科技大学在济源市投资兴建耐高温耐磨损的复合轧辊(环)项目。据介绍，该项目已获国家专利，具有自主知识产权。
                     　　该项目以生产具有优质耐高温耐磨性的复合轧辊(环)和相关耐磨材料及其制品为主，由河南科技大学投资兴建，总投资800万元，占地3878平方米，总建筑面积2700平方米。项目获国家专利，拥有自主知识产权，其制作工艺在国内外都处于领先地位，市场竞争力强。目前，该项目已开工建设，预计年底可投产运营。

[ 本帖最后由 mideas 于 2007-4-25 08:31 编辑 ]

zycwlm · 发表于 2007-5-1 12:09:41

我也看了许多网上的论文,介绍了很多研究状态,但有没有大批量的生产是关键,可能有一些技术较成熟,但有一些还只是实验室阶段.

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