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冷軋輥:冷軋用的軋輥一般是平輥,用于軋制板材和帶材。廣義上的冷軋輥包含同軋件接觸的工作輥和起支承作用的支承輥。由于支承輥?zhàn)猿审w系,冷軋輥經(jīng)常被狹義地指冷軋工作輥。冷軋輥必須有足夠的強(qiáng)度、均勻的高硬度和表面質(zhì)量,以承受極高的軋制力,保證足夠的抗磨損能力,滿足軋材精度要求。鍛鋼軋輥中可淬至高硬度者被用作冷軋輥。
1.化學(xué)成分
鍛鋼冷軋輥用鋼主要是高碳鉻鋼,典型成分(%)為:C0.7~1.0,Si0.25~0.5,Mn0.25~0.5,Cr1.5~2.5,Mo0.1~0.3,V0.05~0.2。碳是最主要的強(qiáng)化元素。一部分碳固溶在基體相中,即馬氏體和殘余奧氏體中所含的碳;另一部分以化合態(tài)存在于未溶碳化物中,未溶碳化物則以細(xì)小分散冷拔鋼管生產(chǎn)工藝流程的顆粒形式分布在基體組織中。碳高對(duì)耐磨性是有利的,但使材料脆性增大;同時(shí),碳化物的帶狀、網(wǎng)狀和液析等問題也隨之加重。因此,事故率較高的軋機(jī)應(yīng)選擇含碳量較低的軋輥,而小負(fù)荷軋機(jī)可選配含碳量較高的軋輥。硅和錳一般不作合金元素考慮。它們一部分是由原料帶入的,一部分是為了脫氧和脫硫的目的而加入的。鉻是最重要的合金元素。作為強(qiáng)的碳化物形成元素,鉻促使未溶碳化物的量及硬度上升,利于提高耐磨性;鉻也固溶于基體相中,起強(qiáng)化作用,并增加鋼的淬透性。當(dāng)含常規(guī)鉻量時(shí),輥身最大淬透深度為15mm。含鉻3%或更高(半高速鋼)的冷軋輥業(yè)已問世,有些是為了改善韌性和耐磨性,有些是為了獲得深淬硬層。鉬與鉻的作用相似,軋件在輥縫中變形時(shí)伴隨有很高的變形熱,鉬兼起軋輥的高溫強(qiáng)化作用。釩用來細(xì)化晶粒。視淬火溫度的高低確定其用量。偶爾也選用其他合金元素,如鎳,硅,鎢等。
2.金相組織
冷軋輥輥身淬硬層的金相組織為:含少量殘余奧氏體的馬氏體基體上分布有一定數(shù)量的淬火未溶碳化物;在光學(xué)顯微鏡下馬氏體呈隱晶狀或細(xì)針狀;由于回火溫度很低,馬氏體無明顯回火現(xiàn)象;在電子顯微鏡下,既能看到馬氏體孿晶,也能看到馬氏體板條,但以孿晶馬氏體為主;只有在較低的淬火溫度或高的鉻量下才能出現(xiàn)少量板條馬氏體。伴隨馬氏體相變的應(yīng)變能對(duì)馬氏體相變動(dòng)力學(xué)有決定性的影響,一部分母相(奧氏體)殘留下來形成殘余奧氏體。殘余奧氏體作為不穩(wěn)定相和塑性相,在服役過程中將部分地發(fā)生轉(zhuǎn)變或加工硬化,從而增大內(nèi)應(yīng)力,損害使用性能。不發(fā)生這些變化的殘余奧氏體仍有利于淬硬層的韌性。殘余奧氏體的含量一般控制在5%~10%。冷軋輥鋼中的碳化物顆粒為(Fe,Cr)3C,鉻高時(shí)可出現(xiàn)部分(Fe,Cr)7C3。碳化物顆粒的尺寸約l~3μm,數(shù)量約5%~10%。
3.硬度
硬度是決定金屬磨損行為的重要參數(shù),工程上被視為輥身工作層的首要性能指標(biāo)。軋輥只有輥身工作層是被淬硬的,若不加注明,即指輥身硬度。軋輥硬度通常用肖氏硬度計(jì)測(cè)量。冷帶鋼軋機(jī)工作輥硬度約90~95HS;平整輥硬度約95~100HS。箔材輥硬度約61~64HRC。軋輥硬度受輥身殘余壓應(yīng)力影響,殘余應(yīng)力越高,硬度值越高。因此,負(fù)荷小的軋機(jī)軋輥硬度較高,事故率高的軋機(jī)應(yīng)選硬度較低的軋輥。輥頸硬度通常只有30~50HS,但隨軸承結(jié)構(gòu)的改變,有些冷軋輥已要求輥頸淬硬,輥頸淬火硬度一般在80HS以下。
4.強(qiáng)度
輥身芯部和輥頸等不直接與軋件接觸的部分起傳遞軋制力的作用,其首要性能是強(qiáng)度。若不加注明,軋輥強(qiáng)度即以下輥輥頸強(qiáng)度為準(zhǔn)。冷軋輥的強(qiáng)度取決于淬火前的預(yù)處理。只進(jìn)行球化預(yù)處理者強(qiáng)度約600MPa;進(jìn)行正火預(yù)處理者強(qiáng)度約950MPa;進(jìn)行調(diào)質(zhì)預(yù)處理者強(qiáng)度約1050MPa。
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