離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?/h1>
2015-11-01 09:04劉寶存左素敏
中國鑄造裝備與技術(shù) 2015年4期
劉寶存，左素敏
（1.唐鋼重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063000；2.唐山不銹鋼有限公司，河北唐山 063306）
離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?/p>
劉寶存1，左素敏2
（1.唐鋼重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063000；2.唐山不銹鋼有限公司，河北唐山 063306）
離心復(fù)合高鉻鋼軋輥熱處理工藝對軋輥組織和性能有較大的影響，特別是對芯部組織和性能的影響，不恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚂?huì)降低軋輥芯部球墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性，增大了軋輥在使用過程中的事故率。高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に嚳朔烁邷靥幚韺堓佇静壳蚰T鐵組織和性能的影響，大大降低了軋輥使用中的事故率。
高鉻鋼軋輥，差溫?zé)崽幚?，事故?/p>
目前，熱軋帶鋼連軋機(jī)組粗軋機(jī)架工作輥廣泛使用的高鉻鋼離心復(fù)合工作輥，其芯部材質(zhì)為球墨鑄鐵。其熱處理工藝高溫奧氏體化+低溫回火熱處理，高溫奧氏體化溫度多為980～1?080?℃，如此高的奧氏體化加熱溫度勢必對芯部球墨鑄鐵組織和性能將產(chǎn)生不利影響。生產(chǎn)實(shí)踐中雖對輥徑加以各種形式的保護(hù)，但效果并不十分理想。離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?，是對軋輥高鉻鋼外層進(jìn)行快速加熱至奧氏體化溫度，而軋輥芯部和輥徑溫度處在正常溫度范圍內(nèi)，從而保證了軋輥芯部組織和性能的熱處理方法。
1 差溫?zé)崽幚頎t及差溫?zé)崽幚碓?/h2>
差溫?zé)崽幚頎t分立式和臥式，國內(nèi)一般均為臥式開合型，開合式差溫爐主要結(jié)構(gòu)包括爐體、爐體開合傳動(dòng)、燃燒裝置、空、燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)、工件支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)及爐體開合和工件支撐旋轉(zhuǎn)控制等組成。爐體分為可以開合的左右兩部分，分別固定在可移動(dòng)的裝置上，打開后，將軋輥放在三維可調(diào)的支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，合上爐體進(jìn)行加熱。
差溫?zé)崽幚頎t主要是對軋輥進(jìn)行差溫處理，用于大型軋輥的淬火，可使工件表面一定厚度的金屬快速加熱到淬火溫度，而心部仍處于低溫狀態(tài)，使得淬火處理后工件內(nèi)外得到不同組織，既保證了軋輥工作層組織及性能，又保證了軋輥整體的強(qiáng)度與韌性。差溫?zé)崽幚頎t自控系統(tǒng)流程圖如圖1。
圖1 差溫?zé)崽幚頎t自控系統(tǒng)流程圖
圖2 高鉻鋼軋輥熱處理曲線
2 高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?/h2>
2.1工藝設(shè)備
臺(tái)車式電阻爐，燃?xì)馐讲顪責(zé)崽幚頎t，噴淬機(jī)，高壓軸流風(fēng)機(jī)及工裝吊具等。
2.2熱處理工藝設(shè)計(jì)
（1）熱處理工藝過程如下：軋輥先經(jīng)預(yù)熱爐加熱到一定溫度后進(jìn)入差溫爐，燒嘴點(diǎn)火后合住爐體，開始執(zhí)行差溫加熱工藝，工藝結(jié)束打開爐體、吊出軋輥進(jìn)行下一道工序。
（2）預(yù)熱工藝。由于離心復(fù)合高鉻鋼軋輥鑄造為多層復(fù)合，各層材質(zhì)不同，不同材質(zhì)的熱導(dǎo)率各異，工作層高鉻鋼熱導(dǎo)率為18～23?W/m.K，芯部球墨鑄鐵熱導(dǎo)率為33～38?W/m.K，兩者熱導(dǎo)率相差較大，故設(shè)計(jì)采用較低的升溫速度加熱，避免因加熱速度過快導(dǎo)致軋輥內(nèi)外熱應(yīng)力過大而開裂，預(yù)熱保溫溫度850?℃，保溫時(shí)間20?h。預(yù)熱工藝曲線如圖2。
（3）差溫加熱工藝。預(yù)熱后的軋輥要求快速轉(zhuǎn)移到差溫爐進(jìn)行加熱，時(shí)間不超過5?min，溫降不超過80?℃。在差溫爐內(nèi)加熱速度控制在240?℃/ h，奧氏體化保溫溫度1?030?℃，如此快的加熱速度是為了保證芯部球墨鑄鐵組織和性能不受高溫奧氏體化加熱溫度的影響。奧氏體化保溫時(shí)間一般根據(jù)淬硬層深度確定。淬硬層深度б=［（軋輥直徑φ1－軋輥報(bào)廢直徑φ2）/2］+30。差溫加熱工藝曲線如圖2；差溫爐運(yùn)行曲線如圖3。
圖3 差溫爐運(yùn)行曲線
（4）淬火工藝。差溫爐加熱保溫結(jié)束后，將軋輥吊到噴淬機(jī)工位進(jìn)行快速噴霧淬火。噴淬處理參數(shù)：風(fēng)壓0.4?MPa，水壓0.1～0.2?MPa。噴淬5?min后關(guān)掉一側(cè)水，當(dāng)軋輥溫度達(dá)到600?℃時(shí)停止噴霧，等待約5?min測溫，若軋輥溫度超過600?℃繼續(xù)噴霧，反復(fù)操作，直到停止噴霧溫度不超過600?℃為止。停止噴霧后繼續(xù)吹風(fēng)，直到軋輥溫度降至450?℃，當(dāng)在空氣中自然冷卻溫度不升時(shí)，裝爐回火。
（5）回火工藝。高鉻鋼軋輥工作層奧氏體化淬火后，由于奧氏體中溶解碳和鉻等合金元素含量的增加，Ms點(diǎn)降低，奧氏體穩(wěn)定性增強(qiáng)，淬火后軋輥中殘存較多的奧氏體，最高可達(dá)35%。軋輥中過多的殘余奧氏體對軋輥是有害的，軋鋼過程中軋輥組織中的殘余奧氏體將被誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或索氏體，同時(shí)伴隨體積增大，體積增加約6%，由此產(chǎn)生較大的組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)至輥身掉塊剝落，嚴(yán)重影響軋輥使用。為使軋輥中殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或托氏體及消除應(yīng)力，故設(shè)計(jì)了三段回火工藝，回火溫度依硬度要求確定?；鼗鸸に嚽€如圖2。
3 結(jié)束語
（1）離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?，既保證了軋輥工作層組織和性能，同時(shí)又保證軋輥芯部球墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性，提高了離心復(fù)合高鉻鋼軋輥使用過程中的抗事故能力。
（2）高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砑訜釙r(shí)間短，且僅對輥身工作層進(jìn)行加熱，故節(jié)能效果明顯。
[1] 文鐵錚，郭玉珍.軋輥制造技術(shù)新論[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2014.2.
[2] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì).熱處理手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1.
[3] 秦英方，毛衛(wèi)民.高鉻鑄鋼離心軋輥斷裂原因分析[J]. 特種鑄造及有色合金.2006.26(7):449-451.
[4] 張海峰,王春芬,張永輝,葉宏德.軋輥斷裂原因分析[J].熱加工工藝.2008.37(24):114-116.
[5] 符寒光, 張孝紅.高鉻鑄鐵軋輥熱處理工藝研究[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2005(2).
[6] 胡志剛 .熱帶粗軋高鉻軋輥掉肩原因分析[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2010(5).
內(nèi)蒙古烏海市海勃灣區(qū)亨通鑄造產(chǎn)業(yè)園招商公告
內(nèi)蒙古烏海市海勃灣區(qū)地處黃河上游，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，東臨鄂爾多斯高原，南與寧夏石嘴山市隔河相望，西接阿拉善草原，北靠肥沃的河套平原，為全國重要的煤焦化工基地和自治區(qū)西部區(qū)域中心城市。
本地礦產(chǎn)資源豐富，其中煤炭資源儲(chǔ)量24.97億噸，焦煤占自治區(qū)儲(chǔ)量的70%，為我國重要的焦煤基地。其他已探明的金屬、非金屬礦產(chǎn)26種，尤其是鑄造行業(yè)所需的石灰石、石英砂、高嶺土、磁鐵礦、硅石等儲(chǔ)量相當(dāng)可觀，鑄造工業(yè)利用價(jià)值潛力巨大。
烏海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)海勃灣工業(yè)園于1998年開始建設(shè)，是自治區(qū)20個(gè)重點(diǎn)開發(fā)區(qū)之一。園區(qū)緊臨包蘭鐵路、京藏高速、110國道及烏海機(jī)場，交通十分便利。園區(qū)共累計(jì)投入8.95億元進(jìn)行水、電、路、通信、生態(tài)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目前園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施完善，服務(wù)功能齊全。
園區(qū)提供15萬噸／年優(yōu)質(zhì)鑄造生鐵鐵水的短流程鑄造支持項(xiàng)目平臺(tái)，可同時(shí)滿足供應(yīng)多家鑄造企業(yè)的熔煉直接需求，入駐鑄造企業(yè)享受蒙西電網(wǎng)國家特殊電力優(yōu)惠政策。這里是鑄造企業(yè)的福地、鑄造成本的谷地。
歡迎來函來電咨詢洽談！
地址：烏海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)海勃灣工業(yè)園
聯(lián)系人：18647328450 張工
13847322686 周工
Poor warm treatment of centrifugal compound high-chromium steel roll
LIU?BaoCun1，ZUO?SuMin2
（1.?Tangshan?Iron?and?Steel?Group?Heavy?Machinery?Co.Ltd.，?Tangshan?063000，?Hebei，?China?；2?.Tangshan?Stainless?Steel?Co.Ltd.，?Tangshan?063306，Hebei，China）
The?centrifugal?compound?high-chromium?steel?roll?heat?treatment?process?on?the?microstructure?and?mechanical?properties?of?roll?has?a?great?influence，?especially?the?influence?on?the?microstructure?and?mechanical?properties?of?core，?improper?heat?treatment?process?can?reduce?core?nodular?cast?iron?roll?strength?and?toughness，?increases?the?roll?in?the?accident?rate?in?the?process?of?use.High?chromium?steel?roll?is?poor?warm?treatment?technology?to?overcome?the?high?temperature?treatment?on?the?microstructure?and?mechanical?properties?of?ductile?cast?iron?roll?core，?greatly?reduce?the?accident?rate?in?the?roll?to?use.
High?chromium?steel?roll；Pool?warm?processing；Accident?rate
TG156;
A；
1006-9658（2015）04-0018-03
10.3969/j.issn.1006-9658.2015.04.005
2015-02-012
稿件編號:1502-818
劉寶存（1966—），男，高級工程師，主要從事軋輥鑄造、熱處理工藝的研究與開發(fā).
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劉寶存，左素敏
（1.唐鋼重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063000；2.唐山不銹鋼有限公司，河北唐山 063306）
離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?/p>
劉寶存1，左素敏2
（1.唐鋼重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063000；2.唐山不銹鋼有限公司，河北唐山 063306）
離心復(fù)合高鉻鋼軋輥熱處理工藝對軋輥組織和性能有較大的影響，特別是對芯部組織和性能的影響，不恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚂?huì)降低軋輥芯部球墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性，增大了軋輥在使用過程中的事故率。高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に嚳朔烁邷靥幚韺堓佇静壳蚰T鐵組織和性能的影響，大大降低了軋輥使用中的事故率。
高鉻鋼軋輥，差溫?zé)崽幚?，事故?/p>
目前，熱軋帶鋼連軋機(jī)組粗軋機(jī)架工作輥廣泛使用的高鉻鋼離心復(fù)合工作輥，其芯部材質(zhì)為球墨鑄鐵。其熱處理工藝高溫奧氏體化+低溫回火熱處理，高溫奧氏體化溫度多為980～1?080?℃，如此高的奧氏體化加熱溫度勢必對芯部球墨鑄鐵組織和性能將產(chǎn)生不利影響。生產(chǎn)實(shí)踐中雖對輥徑加以各種形式的保護(hù)，但效果并不十分理想。離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?，是對軋輥高鉻鋼外層進(jìn)行快速加熱至奧氏體化溫度，而軋輥芯部和輥徑溫度處在正常溫度范圍內(nèi)，從而保證了軋輥芯部組織和性能的熱處理方法。
1 差溫?zé)崽幚頎t及差溫?zé)崽幚碓?/h2>
差溫?zé)崽幚頎t分立式和臥式，國內(nèi)一般均為臥式開合型，開合式差溫爐主要結(jié)構(gòu)包括爐體、爐體開合傳動(dòng)、燃燒裝置、空、燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)、工件支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)及爐體開合和工件支撐旋轉(zhuǎn)控制等組成。爐體分為可以開合的左右兩部分，分別固定在可移動(dòng)的裝置上，打開后，將軋輥放在三維可調(diào)的支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，合上爐體進(jìn)行加熱。
差溫?zé)崽幚頎t主要是對軋輥進(jìn)行差溫處理，用于大型軋輥的淬火，可使工件表面一定厚度的金屬快速加熱到淬火溫度，而心部仍處于低溫狀態(tài)，使得淬火處理后工件內(nèi)外得到不同組織，既保證了軋輥工作層組織及性能，又保證了軋輥整體的強(qiáng)度與韌性。差溫?zé)崽幚頎t自控系統(tǒng)流程圖如圖1。
圖1 差溫?zé)崽幚頎t自控系統(tǒng)流程圖
圖2 高鉻鋼軋輥熱處理曲線
2 高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?/h2>
2.1工藝設(shè)備
臺(tái)車式電阻爐，燃?xì)馐讲顪責(zé)崽幚頎t，噴淬機(jī)，高壓軸流風(fēng)機(jī)及工裝吊具等。
2.2熱處理工藝設(shè)計(jì)
（1）熱處理工藝過程如下：軋輥先經(jīng)預(yù)熱爐加熱到一定溫度后進(jìn)入差溫爐，燒嘴點(diǎn)火后合住爐體，開始執(zhí)行差溫加熱工藝，工藝結(jié)束打開爐體、吊出軋輥進(jìn)行下一道工序。
（2）預(yù)熱工藝。由于離心復(fù)合高鉻鋼軋輥鑄造為多層復(fù)合，各層材質(zhì)不同，不同材質(zhì)的熱導(dǎo)率各異，工作層高鉻鋼熱導(dǎo)率為18～23?W/m.K，芯部球墨鑄鐵熱導(dǎo)率為33～38?W/m.K，兩者熱導(dǎo)率相差較大，故設(shè)計(jì)采用較低的升溫速度加熱，避免因加熱速度過快導(dǎo)致軋輥內(nèi)外熱應(yīng)力過大而開裂，預(yù)熱保溫溫度850?℃，保溫時(shí)間20?h。預(yù)熱工藝曲線如圖2。
（3）差溫加熱工藝。預(yù)熱后的軋輥要求快速轉(zhuǎn)移到差溫爐進(jìn)行加熱，時(shí)間不超過5?min，溫降不超過80?℃。在差溫爐內(nèi)加熱速度控制在240?℃/ h，奧氏體化保溫溫度1?030?℃，如此快的加熱速度是為了保證芯部球墨鑄鐵組織和性能不受高溫奧氏體化加熱溫度的影響。奧氏體化保溫時(shí)間一般根據(jù)淬硬層深度確定。淬硬層深度б=［（軋輥直徑φ1－軋輥報(bào)廢直徑φ2）/2］+30。差溫加熱工藝曲線如圖2；差溫爐運(yùn)行曲線如圖3。
圖3 差溫爐運(yùn)行曲線
（4）淬火工藝。差溫爐加熱保溫結(jié)束后，將軋輥吊到噴淬機(jī)工位進(jìn)行快速噴霧淬火。噴淬處理參數(shù)：風(fēng)壓0.4?MPa，水壓0.1～0.2?MPa。噴淬5?min后關(guān)掉一側(cè)水，當(dāng)軋輥溫度達(dá)到600?℃時(shí)停止噴霧，等待約5?min測溫，若軋輥溫度超過600?℃繼續(xù)噴霧，反復(fù)操作，直到停止噴霧溫度不超過600?℃為止。停止噴霧后繼續(xù)吹風(fēng)，直到軋輥溫度降至450?℃，當(dāng)在空氣中自然冷卻溫度不升時(shí)，裝爐回火。
（5）回火工藝。高鉻鋼軋輥工作層奧氏體化淬火后，由于奧氏體中溶解碳和鉻等合金元素含量的增加，Ms點(diǎn)降低，奧氏體穩(wěn)定性增強(qiáng)，淬火后軋輥中殘存較多的奧氏體，最高可達(dá)35%。軋輥中過多的殘余奧氏體對軋輥是有害的，軋鋼過程中軋輥組織中的殘余奧氏體將被誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或索氏體，同時(shí)伴隨體積增大，體積增加約6%，由此產(chǎn)生較大的組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)至輥身掉塊剝落，嚴(yán)重影響軋輥使用。為使軋輥中殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或托氏體及消除應(yīng)力，故設(shè)計(jì)了三段回火工藝，回火溫度依硬度要求確定?；鼗鸸に嚽€如圖2。
3 結(jié)束語
（1）離心復(fù)合高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砉に?，既保證了軋輥工作層組織和性能，同時(shí)又保證軋輥芯部球墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性，提高了離心復(fù)合高鉻鋼軋輥使用過程中的抗事故能力。
（2）高鉻鋼軋輥差溫?zé)崽幚砑訜釙r(shí)間短，且僅對輥身工作層進(jìn)行加熱，故節(jié)能效果明顯。
[1] 文鐵錚，郭玉珍.軋輥制造技術(shù)新論[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2014.2.
[2] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì).熱處理手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1.
[3] 秦英方，毛衛(wèi)民.高鉻鑄鋼離心軋輥斷裂原因分析[J]. 特種鑄造及有色合金.2006.26(7):449-451.
[4] 張海峰,王春芬,張永輝,葉宏德.軋輥斷裂原因分析[J].熱加工工藝.2008.37(24):114-116.
[5] 符寒光, 張孝紅.高鉻鑄鐵軋輥熱處理工藝研究[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2005(2).
[6] 胡志剛 .熱帶粗軋高鉻軋輥掉肩原因分析[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2010(5).
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本地礦產(chǎn)資源豐富，其中煤炭資源儲(chǔ)量24.97億噸，焦煤占自治區(qū)儲(chǔ)量的70%，為我國重要的焦煤基地。其他已探明的金屬、非金屬礦產(chǎn)26種，尤其是鑄造行業(yè)所需的石灰石、石英砂、高嶺土、磁鐵礦、硅石等儲(chǔ)量相當(dāng)可觀，鑄造工業(yè)利用價(jià)值潛力巨大。
烏海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)海勃灣工業(yè)園于1998年開始建設(shè)，是自治區(qū)20個(gè)重點(diǎn)開發(fā)區(qū)之一。園區(qū)緊臨包蘭鐵路、京藏高速、110國道及烏海機(jī)場，交通十分便利。園區(qū)共累計(jì)投入8.95億元進(jìn)行水、電、路、通信、生態(tài)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目前園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施完善，服務(wù)功能齊全。
園區(qū)提供15萬噸／年優(yōu)質(zhì)鑄造生鐵鐵水的短流程鑄造支持項(xiàng)目平臺(tái)，可同時(shí)滿足供應(yīng)多家鑄造企業(yè)的熔煉直接需求，入駐鑄造企業(yè)享受蒙西電網(wǎng)國家特殊電力優(yōu)惠政策。這里是鑄造企業(yè)的福地、鑄造成本的谷地。
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Poor warm treatment of centrifugal compound high-chromium steel roll
LIU?BaoCun1，ZUO?SuMin2
（1.?Tangshan?Iron?and?Steel?Group?Heavy?Machinery?Co.Ltd.，?Tangshan?063000，?Hebei，?China?；2?.Tangshan?Stainless?Steel?Co.Ltd.，?Tangshan?063306，Hebei，China）
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High?chromium?steel?roll；Pool?warm?processing；Accident?rate
TG156;
A；
1006-9658（2015）04-0018-03
10.3969/j.issn.1006-9658.2015.04.005
2015-02-012
稿件編號:1502-818
劉寶存（1966—），男，高級工程師，主要從事軋輥鑄造、熱處理工藝的研究與開發(fā).
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