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CPC法生产的高速钢轧辊组织细小、均匀且夹杂物少,几乎没有缩孔和疏松等缺陷发生,综合性能明显优于普通离心铸造高速钢轧辊。它不仅克服了离心铸造轧辊的偏析缺陷,轧辊心部可采用高强度锻钢,辊芯具有较高的强度,这也是离心铸造方法所做不到的。目前国外CPC法已实现了工业化,日本新日铁公司设计的一套CPC装置,其能力如下:轧辊辊身直径:250~850mm;辊身长度:≤3000mm;外层厚度:≤100mm;轧辊长度:≤5700mm;轧辊重量:≤15000Kg。
我国科学家也发明了一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置,由操作平台、钢液浇铸系统、坩埚、分离环、水冷结晶器、振动器、定位导向装置、感应加热装置、拉坯系统组成。其主要技术特征体现在水冷结晶器和坩埚处于操作平台之上,两个振动器处于操作平台之下,水冷结晶器通过分离环与坩埚相连,钢液浇铸系统配置在坩埚上方的一侧,辊芯感应加热装置和定位导向装置位于坩埚的上方,拉坯系统位于操作平台之下,引锭板正对结晶器的下端。目前已应用该技术生产了W、V含量高、偏析轻、耐磨性好的复合高速钢轧辊,可以降低轧制中换辊频率,大幅度提高轧机的作业率,降低生产成本,提高经济效益。
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钢液与已经预热的芯轴表面熔合,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,直至达到预定的轧辊长度为止。目前国外ESSLM法已实现了工业化,采用ESSLM工艺生产的高速钢复合轧辊外层致密,无缩孔、裂纹、疏松等缺陷,外层金属与芯轴熔合良好,主要合金元素、硬度及显组织在高度方向及横断面上的分布均匀。
2.2喷射成形(Osprey)高速钢轧辊
Osprey技术是在粉末冶金惰性气体雾化制粉的基础上发展起来的一种近终成形技术,它是充分利用已精炼的液态金属,用高压惰性气体将合金液流雾化成细小的熔滴,熔滴在高速气流的作用下飞行并被雾化气体冷却,
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2、 铸造高铬钢轧辊
高铬钢轧辊是以其高铬钢(C:0.5-1.5%、Cr:8-15%)为辊身外层材质,以球墨铸铁为芯部材质,采用离心复合浇注工艺生产的,由于其辊身外层具有比高铬复合铸铁材质更加富铬的基体组织,耐磨性极好,此外,由于高铬钢轧辊辊身工作层基体组织中的碳化物含量较低,使其具有优良的抗热裂性,基于此,高铬钢轧辊是目前热连轧机粗轧辊选材的发展趋势。
3、离心复合高速钢轧辊
高速钢轧辊不仅具有高的抗热裂性,同时其高的耐磨性及红硬性可大大延长轧辊寿命,提高轧材质量,可用于热带连轧机精轧前段工作辊。
4、 半钢轧辊
半钢轧辊含碳量通常为1.4-2.4%,机械性能处于处于铸钢和铸铁之间,具有硬度降落小,耐磨性能高等特点,广泛用于型钢轧机粗轧和中轧机架、热轧带钢连轧机粗轧和精轧前段工作辊,当半钢含碳量大于1.9%时,称之为高碳半钢,高碳半钢由于碳含量较高,
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式中D为工作辊辊径;μ为摩擦系数;K为金属平面变形抗力;E为机械弹性模量。为了轧制出更薄的板带材,必须减小工作辊辊径,采用高效的工艺润滑剂(见塑性加工工艺润滑),减小金属的变形抗力,增加轧辊的弹性模量,有效地减小轧辊的弹性压扁。现代20辊轧机上采用直径小达10mm的碳化钨轧辊,可轧制厚度小到0.001mm的极薄带钢。
工程上,一般可按下式确定工作辊辊径与成品带材厚度的比例关系 D≤1000h
当增加中间退火和轧制道次时 D≤2000h
采用异步轧制技术可突破上述最小可轧厚度的限制,其原理已不同于一般的轧制理论。
不论热轧或冷轧,轧相都是实现轧制过程中金属变形的直接工具,因此,对轧辊质量要求严格。
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应用粉末冶金技术中喷雾制粒与热等静压的配合工艺,生产的高速钢较之传统方法生产的钢材具有许多优点,如优良的机加工性能、韧性、硬度和热处理后的形状稳定性。应用HIP工艺生产的高速钢轧辊,与相同成分的铸造高速钢轧辊相比,碳化物更细小、均匀,而碳化物的形貌及分布对轧辊的热疲劳性能、抗剥落性能及韧性起决定性作用,因此HIP高速钢轧辊的综合性能明显优于铸造轧辊。此外,为了进一步提高耐磨性,HIP高速钢轧辊可采用更高的含碳量和合金含量,仍保持良好的碳化物形貌。用HIP工艺生产高速钢轧辊时,一般是用铸、锻钢材料制成辊芯,在辊芯外填充好辊身外层所用的高速钢粉末,抽真空后在1000℃以上高温和100 MPa以上压力下烧结成轧辊。由于HIP工艺设备需要耐高压,受设备限制,HIP工艺还只能生产小直径的高速钢轧辊。
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