半鋼軋輥

半鋼軋輥大多采用靜態(tài)整體鑄造方法生產(chǎn)，2002年國內(nèi)開發(fā)試制出了離心復(fù)合半鋼支撐輥，輥身外層為半鋼材料，輥身心部和輥頸為球墨鑄鐵材料，并成功地應(yīng)用于熱軋中寬帶鋼精軋機(jī)組。半鋼材質(zhì)輥環(huán)采用離心鑄造方法生產(chǎn)，輥環(huán)外層為高碳半鋼，輥環(huán)內(nèi)層為石墨鋼或球墨鑄鐵材料，在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)上，分別澆入兩種不同材質(zhì)的鋼鐵水復(fù)合鑄造而成

半鋼軋輥一定要經(jīng)過高溫擴(kuò)散退火處理：鉻和碳是形成半鋼軋輥碳化物的重要元素，從而也是提高軋輥耐磨性的重要元素。但是由于軋輥凝固是一個非平衡過程，固溶體從鋼液中結(jié)晶是一個選分結(jié)晶過程，因而在半鋼軋輥鑄態(tài)組織中存在著嚴(yán)重的鉻偏析。奧氏體晶界處為富鉻區(qū)、富碳區(qū)，二次碳化物會在此處析出并形成網(wǎng)狀，這種碳化物對軋輥的組織性能破壞很大。因此要消除軋輥凝固偏析所造成的鉻偏析，必須要對半鋼軋輥進(jìn)行高溫擴(kuò)散退火處理。

非金屬夾雜物對半鋼軋輥組織的影響：鋼液中存在大量的高熔點非金屬夾雜物時，易形成偽共晶碳化物核心，在凝固過程中析出的共晶或偽共晶碳化物優(yōu)先長大，而且極易形成大塊碳化物，巨大的滲碳體易成為熱龜裂的發(fā)生點，并起加速裂紋擴(kuò)展的作用，非金屬夾雜物的存在將使半鋼軋輥的斷裂韌性值和塑性指標(biāo)降低。所以，半鋼軋輥一般要求將非金屬夾雜物總量控制在0.05%以下。

由于原材料控制不嚴(yán)，工藝方案不合理，生產(chǎn)操作不當(dāng)，管理制度不完善等原因，會使合金半鋼軋輥產(chǎn)生如氣孔、粘砂、渣孔、殘渣、縮孔、縮松、裂紋、硬度不均等各種質(zhì)量缺陷。

1、鋼水純凈度控制技術(shù)

軋輥鋼水純凈控制技術(shù)貫穿于配料、初煉、精煉、鑄造等各環(huán)節(jié)，采用全流程夾雜物控制技術(shù)控制內(nèi)生夾雜物和外來夾雜物，明顯減少夾雜物數(shù)量，減少大尺寸夾雜物并改善其在鋼中的分布和形態(tài)。采用錳鐵、硅鈣、稀土鎂等復(fù)合脫氧，含氧量降到（40～60）×10^-6，較以前Al脫氧大幅降低。

2、鋼水化學(xué)成分控制技術(shù)

按照不同用途調(diào)整合金半鋼中碳和合金元素的含量，優(yōu)化合金窄成分控制，添加 V、Ti 元素，起到細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化的作用，在彌散強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的共同作用下，達(dá)到了提高軋輥組織性能的目的。鋼水采用稀土孕育方法使碳化物孤立化與球團(tuán)化，增加耐磨性。珠光體以不同形態(tài)在組織中的存在將影響熱處理產(chǎn)生的組織應(yīng)力及內(nèi)應(yīng)力的形成，片狀或針狀珠光體有可能導(dǎo)致微裂紋的形成，在內(nèi)應(yīng)力的促進(jìn)作用下有可能使裂紋擴(kuò)大并最終造成軋輥開裂，而粒狀珠光體形成后就大大減少了熱裂傾向的發(fā)生，對軋輥的抗事故能力也有所提高。

3、軋輥外在質(zhì)量控制技術(shù)

1）縮孔、縮（疏）松

軋輥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特殊，橫截面大，軸向長決定了鑄造時不可避免的會產(chǎn)生縮松、疏松等鑄造缺陷?？s孔易產(chǎn)生于大型半鋼軋輥冒口端，縮（疏）松易產(chǎn)生于在下輥頸，出現(xiàn)的縮孔縮松類缺陷在軋輥輥身工作面范圍內(nèi)，影響軋輥質(zhì)量。鑄造工藝設(shè)計采取了下輥頸砂型≤30 mm，輥身冷型掛砂 12 mm~15 mm，冒口砂型≥60 mm 等工藝措施；準(zhǔn)確控制開澆溫度，一般在液相線以上 50℃~60℃；嚴(yán)格控制冷型模溫，一般在 80℃～100℃；用高溫鋼水點鑄冒口時間一般掌握在 30 min 之內(nèi)，溫度超過液相線 80℃~100℃，距冒口上平面以下400 mm 處開始點注冒口，點注時間 6 min 以上，點滿為上，加發(fā)熱劑 2 kg/t，蓋保溫罩；引用自主研發(fā)的電加熱專利技術(shù)，采用合理的電加熱工藝，使冒口的補(bǔ)縮通道仍保持暢通；采用凝固模擬技術(shù)設(shè)計冒口尺寸滿足補(bǔ)縮要求 ，以保證體積收縮所需要的鋼液。

采取以上工藝措施，可以減緩縮孔、縮（疏）松缺陷的產(chǎn)生。

2）夾渣、夾砂

采用專用砂輪器具打磨冷型內(nèi)表面，清除冷型及其他砂箱內(nèi)腔表面臟物，保證表面無粘結(jié)物。砂型采用緩慢升溫至 400℃干燥工藝。合箱前各接合部要求磨平整，吸出內(nèi)腔、澆注管道雜物，嚴(yán)格檢查型腔質(zhì)量，如有損壞要修補(bǔ)烘干后方可使用，冷型內(nèi)壁不允許有裂紋和涂料剝落。用切線型內(nèi)澆道，使雜質(zhì)集中在軋輥中心部位，以利于夾雜物上浮，澆口杯采用平穩(wěn)封閉階梯式設(shè)計。

3） 裂紋、斷輥

鑄造裂紋有熱裂紋和冷裂紋，熱裂產(chǎn)生一般是工藝原因，如果軸向收縮受阻，容易造成熱裂。軋輥能夠自由收縮變形，要有良好的由底至頂?shù)捻樞蚨ㄏ蚰?；模型盡可能與最終軋輥外形接近，表面良好的柱狀晶組織在最終軋輥中能表現(xiàn)出良好的耐磨性。必須嚴(yán)格執(zhí)行澆注工藝參數(shù)，及時撤離插入節(jié)支撐體等。Ni、Mn、Mo 等元素增加了白點的敏感性，容易產(chǎn)生裂紋，必須控制好入爐原料的干燥。熱處理出現(xiàn)裂紋原因：軋輥經(jīng)熱處理高溫擴(kuò)散退火后，在距下輥頸端輥身三分之一處產(chǎn)生橫向裂紋，在熱處理高溫擴(kuò)散退火階段產(chǎn)生，溫度范圍在680℃~1 040℃之間。

軋輥在冷卻和加熱過程中主要有兩種應(yīng)力，即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。熱處理升溫加熱階段，表面受熱膨脹在軸向和徑向產(chǎn)生拉應(yīng)力，溫度相對偏低的地方產(chǎn)生壓應(yīng)力，從軋輥裝爐位置和爐內(nèi)溫度分布來看，爐內(nèi)上部溫度高，下部溫度低，結(jié)合裂紋位置氧化程度分析，軋輥在升溫加熱過程中存在高溫長時間過燒，溫度高，必然加大上下溫度梯度，有可能造成軋輥組織產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，形成微裂紋，并逐漸發(fā)展形成裂紋。

軋輥結(jié)構(gòu)軸向長，橫截面大，半鋼軋輥的導(dǎo)熱性僅為 45 鋼的一半，導(dǎo)熱性差；鑄造時，冒口端溫度高，下端溫度低，客觀上存在上下溫度梯度，其軸向拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切向及徑向應(yīng)力，造成軋輥身產(chǎn)生橫向裂紋的可能性存在；吹風(fēng)冷卻時，風(fēng)機(jī)風(fēng)量小，吹風(fēng)位置調(diào)整不合適，使風(fēng)履蓋軋輥輥身面不完全，軋輥局部膨脹或收縮不一致，也有可能造成軋輥身產(chǎn)生橫向裂紋；加工過程臺肩倒角小或徑向擴(kuò)展。采用熱拆箱，嚴(yán)格控制升溫速度，特別是680℃以后的升溫速度盡可能緩慢升溫，680℃保溫時間延長至 16 h，升溫速度修改為小于或等于 100℃。在升溫和保溫階段，根據(jù)爐內(nèi)溫度變化情況，及時調(diào)整控制溫度；輥身上表面覆蓋硅酸鋁纖維氈防護(hù)；調(diào)整好風(fēng)機(jī)高度，使之對準(zhǔn)輥身中線或轉(zhuǎn)入噴拌機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)吹風(fēng)。

4）粘砂

軋輥粘砂不僅影響鑄件的外觀質(zhì)量，甚至引起報廢。金屬液滲入砂型或砂芯砂粒間隙中，與砂燒結(jié)并粘附在軋輥表面或金屬液化學(xué)反應(yīng)生成的金屬氧化物與造型材料作用形成的粘著力很強(qiáng)的硅酸鐵浮渣形成粘砂。保證砂型干強(qiáng)度在 70 MPa 以上，澆注過熱度在50℃~60℃；保證石英砂SiO₂純度在 95%以上，用砂粒度 40 目 ~100 目；使用醇基鋯英耐火涂料，涂料厚度2mm～3 mm。

5）氣孔

通常在軋輥內(nèi)部和表面上經(jīng)?？吹揭恍┨〔坏鹊墓饣锥?，常見的有侵入性氣孔、析出性氣孔以及皮下氣孔等。出現(xiàn)氣孔的原因有很多，例如爐料不干或含氧化物、雜質(zhì)多；型砂含水過多或起 模和修型時刷水過多；型芯烘干不充分或型芯通氣孔被堵塞；澆注溫度過低或澆注速度太快等。對侵入性氣孔盡快控制型砂或芯砂中發(fā)氣物質(zhì)的含量，減少發(fā)氣量，而且要降低濕型砂的含水量，保證砂芯的干燥。對皮下氣孔的預(yù)防控制，包括適當(dāng)提高澆注溫度。排氣系統(tǒng)，考慮冒口系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，排氣系統(tǒng)布局合理，使型腔和砂芯排氣順暢，有利于防止產(chǎn)生氣孔和粘砂等缺陷，砂型和砂芯不僅排氣好，還要發(fā)氣量低、透氣性好。

6）砂眼、渣孔

砂眼、渣孔產(chǎn)生原因：型砂的強(qiáng)度過低、或者是砂型和型芯不夠結(jié)實、合箱時砂型出現(xiàn)了局部破壞、澆注系統(tǒng)不合理，合型時型腔或澆口內(nèi)散砂未清理干凈，形狀呈現(xiàn)出不規(guī)則性，且缺陷內(nèi)部填充著夾雜物。盡量提高型砂的強(qiáng)度以及砂型的結(jié)實度，緊實度，減少砂芯的毛刺，從而防止出 現(xiàn)沖砂的現(xiàn)象；合型前將型腔和砂芯表面的浮砂清理干凈，嚴(yán)格避免鋼液對型壁過大的沖刷力。

7）硬度不合

對平輥進(jìn)行粗開孔型再進(jìn)行淬火處理，半鋼軋輥基體組織決定了軋輥的耐磨性和抗事故性能。軋輥顯微組織，基本上可以看作是滲碳體和鐵素體的混合物，尤其是高碳材質(zhì) ，雖然需要滲碳體量來保證其硬度和耐磨性，但在凝固過程中必須控制滲碳體網(wǎng)的發(fā)展，將鑄態(tài)碳化物網(wǎng)切斷并球化，以免過脆。通過優(yōu)化改進(jìn)熱處理工藝，滿足軋輥硬度均勻性。

碳含量小于1.8%的半鋼軋輥含有鉻、鎳、鉬等合金元素，它的顯微組織為回火索氏體，其基體上分布著細(xì)粒狀及棒狀碳化物，其硬度范圍在HS35－55之間。隨著碳含量的增加，半鋼軋輥的組織中出現(xiàn)了越來越多的共晶碳化物。

依據(jù)軋輥用途調(diào)整半鋼軋輥的碳含量、合金元素含量，配合相應(yīng)的熱處理工藝，控制得到不同的基體、碳化物含量及形態(tài)的半鋼軋輥組織，以適應(yīng)不同軋機(jī)的使用要求。因此，半鋼軋輥材質(zhì)已經(jīng)發(fā)展成為系列材質(zhì)，適用于不同類型軋機(jī)的使用要求。

半鋼軋輥輥身工作層的碳化物含量、形態(tài)分布沿輥身半徑方向變化很小，它突出的性能特點在于軋輥使用層內(nèi)硬度降落很少，適合于開孔型較深的大中型型鋼軋機(jī)中軋機(jī)架、鋼坯連軋機(jī)軋輥，采用預(yù)開孔型熱處理工藝生產(chǎn)型鋼半鋼軋輥使用效果更好。

半鋼軋輥還廣泛用于小型型鋼棒線材粗軋機(jī)架；熱帶連軋機(jī)4輥粗軋、精軋前架工作輥、小立輥。熱軋中窄帶鋼精軋支撐輥等。

a、半鋼軋輥抗熱裂性能差，對冷卻水要求較高，孔槽底部冷卻水量少，容易形成熱裂紋，應(yīng)調(diào)整冷卻水給水位置和方向，保證充足的冷卻水。

b、生產(chǎn)時嚴(yán)格按工藝規(guī)程，正確控制壓下量，避免軋制黑頭鋼、冷鋼，減少軋制事故，增加輥面粗糙度；軋完高合金鋼后，應(yīng)使軋輥在沒有冷卻水的情況下空轉(zhuǎn)，進(jìn)行緩慢冷卻，待軋輥溫度下降到一定程度時再進(jìn)行軋制。正確安裝導(dǎo)板，并做到經(jīng)常檢查，防止錯位。

c、加工車時應(yīng)將肉眼可見的周向裂紋車削干凈，再次上機(jī)要進(jìn)行裂紋檢測，確保無殘余裂紋。

d、軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計上加以改進(jìn)，合理確定輥環(huán)寬度，鋼軋輥的輥環(huán)寬度一般大于孔型深度的一半；減少輥頸與輥身連接處的應(yīng)力集中，如加大過渡圓弧半徑。

半鋼軋輥起源于美國，20世紀(jì)40年代末期，熱軋帶鋼連軋機(jī)在美國迅速發(fā)展，當(dāng)時軋機(jī)的精軋前段使用的是合金冷硬鑄鐵軋輥，帶鋼表面出現(xiàn)大量的“斑帶”缺陷，嚴(yán)重影響軋機(jī)效率。為解決這一問題，美國冶金學(xué)家研制出兼有鑄鋼軋輥的高強(qiáng)度和韌性、類似鑄鐵軋輥的良好耐磨性的半鋼軋輥。半鋼軋輥在國外被稱為Adamite軋輥，20世紀(jì)70年代在國外得到廣泛的應(yīng)用，在一定程度上代表r當(dāng)時軋輥生產(chǎn)的國際水平和發(fā)展方向。這種軋輥的碳含量在1.4%～2.4%之間，日本將其歸屬于鑄鐵類，稱其為“特殊高碳鉻鎳耐磨鑄鐵”軋輥；前蘇聯(lián)及東歐將其歸屬于鑄鋼類，稱其為“過共析鋼”軋輥；我國稱其為半鋼軋輥。半鋼中游離碳化物的體積分?jǐn)?shù)約為6%～10%，共析成分以外的碳可以是碳化物或石墨。

以碳化物為主要存在形式的稱做半鋼，以石墨為主要存在形式的稱做球墨鑄鋼或石墨鋼。半鋼中常加入Si、Mn、Ni、Mo等合金元素，其加入量根據(jù)期望的組織與性能而定。半鋼的強(qiáng)韌性接近于鋼輥而優(yōu)于鐵輥，其硬度與耐磨性接近于鐵輥而優(yōu)于鋼輥，它綜合了鋼與鑄鐵兩者的優(yōu)點。

半鋼軋輥的另一特點是斷面硬度落差小，能切削較深的孔型。半鋼軋輥最適于工作繁重的鋼坯軋機(jī)、大型型材軋機(jī)、中型軋機(jī)、萬能型鋼軋機(jī)、熱連軋粗軋機(jī)及熱連軋精軋機(jī)（前段）等。

近年來，國內(nèi)也開展了離心鑄造半鋼復(fù)合軋輥的研究，其外層材質(zhì)的化學(xué)成分設(shè)計為高碳、中合金鋼。這樣，可以得到較多的一次碳化物和二次碳化物，可提高輥身的耐磨性。由于半鋼與球鐵液相線的溫度相差很大，如果采用一次復(fù)合的方法，在臥式離心機(jī)的條件下，因合箱時間的耽擱，填心鐵水溫度稍低便會結(jié)合不好；鐵水溫度過高，既增加外層鋼水回熔，又使心部組織粗大，二者均會降低輥心性能。因此，添加合適的中間層及并控制其厚度，可減少輥身和輥心不同材質(zhì)之間的線膨脹系數(shù)差；可有效防止外層鉻等碳化物形成元素凹熔造成的不利影響，從而實現(xiàn)內(nèi)外層材質(zhì)的冶金結(jié)合。

半鋼復(fù)合軋輥用于本鋼1700 mm熱軋機(jī)精軋前段Fi～F3機(jī)架，毫米軋制量為3800 t。 由于半鋼軋輥的硬度不及冷硬鑄鐵軋輥，以及它受熱時易膨脹等特點，它一般不用于精軋機(jī)及成品機(jī)架。半鋼軋輥還存在一些問題，如熱處理周期長，工藝和生產(chǎn)技術(shù)較復(fù)雜，質(zhì)量要求嚴(yán)，硬度與韌性的配合還沒有達(dá)到更理想的境地，成本較高。自20世紀(jì)80年代以來，在許多場合它逐漸被高鉻鑄鐵軋輥和鍛造白口鑄鐵軋輥替代。

公司的主要銷售產(chǎn)品有軋輥、輥環(huán)、軸承座、爐底輥、耐材等冶金產(chǎn)品。

公司生產(chǎn)的每支軋輥都是按照客戶的具體要求進(jìn)行制造，通過豐富的制造經(jīng)驗為客戶提供滿意的產(chǎn)品。不斷完善的售后服務(wù)確保了產(chǎn)品的使用和改進(jìn)。2007年銷售軋輥TOP4：無限冷硬鑄鐵軋輥，無限冷硬球墨鑄鐵軋輥，高合金鑄鋼軋輥，半鋼軋輥。2008年，無限冷硬鑄鐵軋輥，高合金鑄鋼軋輥，無限冷硬球墨鑄鐵軋輥，半鋼軋輥和鑄鋼輥。年產(chǎn)量突破20000噸。應(yīng)用于無縫鋼管軋機(jī)和高速線材軋機(jī)的輥環(huán)，是公司的優(yōu)勢產(chǎn)品，因其優(yōu)良性能和操作安全性而備受國內(nèi)外客戶的贊揚(yáng)。供應(yīng)國內(nèi)鋼鐵廠的爐底輥，如舞陽鋼鐵廠、武鋼（集團(tuán)）。在試驗測試和實際生產(chǎn)中，贏得了客戶的好評?？七~還能夠提供全線的耐火材料，以支持要求最苛刻的煉鐵應(yīng)用，亮點之一是為中間包設(shè)計的水口，這是一個專利產(chǎn)品，它很容易滿足保護(hù)澆鑄和各地12.5毫米噴嘴快速變化的要求。產(chǎn)品滿足獨(dú)特的材料規(guī)格和鋼包以及中間包的要求。我們的工程師將樂意為您提供中間包改造提出建議，更有效地為客戶當(dāng)前的系統(tǒng)進(jìn)行升級設(shè)計。

高鉻鑄造軋輥高鉻鐵和高鉻鋼鑄造軋輥的采用，是最近年繼采用復(fù)合鑄造的高合金無限冷硬鑄鐵軋輥和半鋼軋輥之后軋輥制造技術(shù)的一大革新。新材質(zhì)高鉻鋼復(fù)合鑄造軋輥正在取代超高碳的鑄鋼軋輥、針狀球墨鑄鐵軋輥及復(fù)合澆注的無限冷硬鑄鐵軋輥。

高鉻鋼軋輥具有以下特點：

（1）較好的淬硬深度。有效使用直徑可增大到100mm以上。軋輥外層徑向硬度穩(wěn)定在HV760-780。

（2）熱硬性好。表面受熱450℃時輥身硬度不下降，具有良好的抗回火性，因此高鉻鋼的回火溫度為400℃-500℃。高溫回火，為了活化奧氏體隨后冷卻中轉(zhuǎn)變?yōu)槎务R氏體。為了最有效地消除殘余奧氏體可進(jìn)行幾次回火?；鼗鹬胁⒂卸斡不?yīng)的作用。含10%鉻的高格鋼軋輥的殘奧含量為3%-4%，而鍛鋼軋輥則為7%-10%。

（3）高鉻鋼軋輥身硬度高，不容易磨傷，軋輥硬度綜合反映了材料的彈性、塑性和應(yīng)力狀態(tài)。高鉻鋼粗軋作輥的交貨硬度為HS73-83，冷軋工作輥為HS90以上。經(jīng)過噴丸處理容易得到高度發(fā)毛的輥面，具有良好的抗打滑性能。

（4）經(jīng)過噴丸處理容易得到高度發(fā)毛的輥面，具有良好的抗打滑性能。

（5）高鉻鋼軋輥的冷水條件不像高鉻鑄鐵軋輥那樣要求苛刻。

（6）采用高鉻鋼軋輥時，由于高的鉻含量，高鉻鋼軋輥粗糙度具有良好的保持性，軋鋼量達(dá)1000t/h粗糙度仍能保持在0.2μm以上'。軋輥表面粗糙度大，因而事故性打滑可以得到防止。