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周勤忠:不断研发轧辊新产品服务钢企高效生产

来源:FUN官网    发布时间:2024-11-08 06:30:10

  4月18日,江苏共昌轧辊股份有限公司(下称共昌轧辊)总工程师周勤忠在第二届中国轧钢与轧辊新技术推进大会做题为《共昌热轧高速钢轧辊新技术的发展和应用》的报告,并介绍了该公司的优质产品。

  高速钢材质轧辊,因其合金含量高、晶粒细小、硬度高、耐磨性高、抗热裂性能好等优点,逐渐成了热轧板带工作辊发展的方向。慢慢的变多的钢铁企业在不同的机架上使用高速钢材质的轧辊,为钢铁企业的轧材表面上的质量、降低综合辊耗、产能提升等做出贡献。

  “高速钢材质轧辊始终没统一的成分和性能标准。各个轧辊生产企业通过你自己的经验和理解,以及不同的轧制工况和要求,开发出了不同的高速钢材质工作辊,性能差别很大。”周勤忠说。

  为了适应不一样轧线、轧材及机架的要求,共昌轧辊在充分调研和交流后,结合客户真正的需求,不断研发,逐步形成高速钢材质轧辊体系,以实现用户要求。

  周勤忠介绍了共昌轧辊高速钢材质轧辊的分类及应用情况。第一代具有高耐磨、抗热裂的性能特点,主要使用在在早期精轧前段机架,由于打滑、抗事故性差等缺点目前已淘汰;第二代具有高耐磨、高强度、抗热裂的性能特点,目前主要使用在在热轧板带精轧前段,并被大范围应用;第三代具有高耐磨、高硬度、表面光洁度高、辊型曲线稳定的性能特点,主要使用在在热轧板带精轧前段及后段前架,目前正在全面推广中;第四代具有强度高、韧性好、耐磨性好,抗冲击和抗热裂性能好的特点,主要使用在在热轧板带粗轧机架上,目前正在全面推广;第五代是第四代的改良版,进一步增加了抗热裂性能和高温红硬性,主要使用在在热轧板带粗轧和ESP(无头轧制工艺)、CSP(薄板坯连铸连轧)前段机架上。此外,近几年来,针对后段精轧成品机架,新开发的石墨高速钢具有高耐磨性以及表面光洁度高的性能特点,主要使用在在热轧板带精轧后段替代传统无限冷硬轧辊,目前正在慢慢地试用推行,并取得优异的轧制效果,实现了较高的性价比。

  周勤忠表示,与精轧机架相比,粗轧机架具有以下轧制缺点:一是轧制速度慢,辊面受热时间长,钢板表面氧化皮生成速度快;二是通常为往复轧制,轧辊辊面受往复的摩擦及切应力冲击;三是钢板通常从200毫米以上压下至30毫米左右,整体压下量大(连铸连轧除外);四是辊面氧化皮更多,表面摩擦力更大;五是咬入角较大,更容易发生打滑现象;六是板坯较软,更容易发生局部粘钢现象。

  “综合上述特点,粗轧机架工作辊,必须有较高的抗扭强度、抗弯强度,以及良好的抗热裂性能、较低的摩擦系数,以便更好地咬入。同时,鉴于单次上机周期慢慢的变长的要求,轧辊必须有良好的耐磨性能和抗疲劳性能等。”周勤忠认为,“对于3/4连轧机来说,R1机架一般设置为两辊轧机,因此轧辊需要具有更高的强度与刚度。R2机架有支承辊,一般更加偏重于轧辊的抗热裂和耐磨性能等。”

  共昌轧辊粗轧高速钢工作辊具有独特的设计与生产的基本工艺。在设计理念上有五大特点:一是硬度较高,主要具备优良的耐磨性能、高温红硬性、辊型保持能力等;二是强度、韧性较高,成分设计必须形成断续网状的一次合金碳化物、弥散分布的二次颗粒状碳化物,耐磨粒子依靠一次合金碳化物及弥散分布的二次合金碳化物,一次碳化物主要设计以高耐磨的铬、弥散分布的钒的碳化物为主;三是高温红硬性以钼的碳化物提供保障,另外配有一定量的镍,增强材料强韧性;四是含碳量设计按照铬/碳比进行,合适的碳含量是材料残奥含量少、淬透性高的保证;五是淬火性上要求比较高的钼、钒、铬含量,保证较好的淬透性,减小表面与心部的硬度落差。因此,共昌轧辊的成分设计以高铬、高钼、高钒为主,配以合适的碳含量。

  第四代高速钢轧辊在生产的基本工艺设计上采用立式离心复合铸造;内层材质为高强度高韧性球墨铸铁(QT400或QT450),双线四丝球化技术;外层安全厚度设计不低于15毫米(半径方向),上下辊身外层厚度差小于30毫米;在热处理工艺设计上采用高温淬火(正火)+三次回火(去应力)工艺。

  该轧辊在热处理设计上具有5个特点:一是高温保温阶段温度高、保温时间长,使所有外层充分奥氏体化,促进偏析组织充分熔解;二是淬火冷却速度快,均匀旋转淬火,整体冷却均匀,得到细小的马氏体组织;三是三次回火得到细小弥散分布的二次颗粒状碳化物,促进残奥充分转变,得到回火马氏体+少量回火贝氏体组织,精准控制辊身硬度;四是计算机自动测温、控温,温度控制精准;五是淬火后及回火区间进行皮下(避开脱碳层)硬度检测和金相检测,灵活微调热处理参数。

  共昌轧辊生产出的粗轧高速钢工作辊的物理性能优越,其中辊身材质抗拉强度指标800兆帕、硬度指标在78HSC(肖氏硬度)~86HSC范围内,外层安全厚度设计20毫米,硬度落差5HSC,硬度均匀性3HSC,辊颈材质抗拉强度指标450兆帕,硬度指标在35HSC~45HSC。该轧辊微观组织为回火马氏体+合金碳化物(M7C3型、M3C型、M2C型、MC型、M23C6、M6C型),碳化物以弥散颗粒状为主;材质残奥量控制5%,残余应力控制好。

  周勤忠介绍,共昌精轧前段高速钢轧辊为共昌开发的第二代高速钢轧辊,材质工艺优化良好稳定,工艺成熟,化学成分设计以高铬、高钒、高钨为主要特征,总体合金含量近20%,材质特点为高温红硬性好、耐磨性强,适合轧材温度比较高的精轧前段机架。

  共昌精轧前段高速钢工作辊已经在国内和国外稳定供货多年,得到了客户的一致认可和好评。

  第二代高速钢轧辊物理性能优势突出,辊身的抗拉强度为800兆帕~1050兆帕,硬度为78HSC~85HSC,冲击韧性在0.3焦耳/平方厘米左右,其基体组织为回火马氏体,碳化物主要为钨、钒、钼和铬形成共晶碳化物及弥散分布的颗粒状碳化物。良好的高淬透性马氏体组织意味着轧辊从使用到正常报废,辊面硬度基本上没有落差,在轧辊整个服役期间内保持性能一致。“均匀充分的共晶碳化物保证了材质的红硬性,弥散分布的颗粒状碳化物保证了基体硬度均匀性及高耐磨性能。”周勤忠说。

  精轧后段高速钢轧辊是共昌轧辊近年来主推的一种新型高速钢材质,大多数都用在热轧板带工作辊的精轧后段前机架,用来替代部分传统高镍铬无限冷硬材质。该材质的主要特征是硬度较高、抗热裂能力较好,且磨损均匀、辊型保持能力高,板形稳定能力、抗辊印及辊斑能力强等特点,因此轧辊具有高耐磨、高表面光洁度、低的硬度落差、好的硬度均匀性、抗冲击性能等。

  精轧后段机架工况特点(包括连铸连轧和无头轧制):一是过钢速度快,咬入时冲击大;二是钢板温度低,边部磨损更明显;三是轧辊辊面温度低,不易形成表面氧化膜;四是板材厚度薄,更容易发生甩尾、叠轧、跑偏等轧制事故。

  精轧后段高速钢轧辊在性能设计上,要求具有高硬度(硬度达到78HSC~83HSC),在机耐磨性能大幅改善,辊型保持能力良好;材质均匀,晶粒细小,辊身硬度均匀性2HS,内外部硬度落差3HS;合金碳化物弥散分布,偏析倾向小,保证材质的抗亮斑、辊印能力强;选用超高含量贵重合金,较好的抗事故性能和较高表面光洁度;在成分设计上主要是采用高铬、高钒、高钼,外加变质剂。

  该轧辊在热处理工艺设计上,采用高温保温淬火,充分奥氏体化后风淬处理,保证完全得到马氏体基体;三次回火工艺设计,得到回火马氏体基体及细颗粒状的弥散分布的颗粒状碳化物,保证了基体硬度;第一次、第二次回火后,及时测量辊身硬度,灵活调整回火温度,保证材质的硬度稳定性和均匀性。

  精轧后段高速钢轧辊硬度均匀性2HSC,辊身硬度落差3HSC;硬度测量时不易跳点;辊面剩磁小,涡流检测整体值低,假信号少;超声检测结合层回波低,内外层结合良好,无杂波。从组织上看,具有碳化物含量较高(20%~25%)、碳化物分布较为弥散、均匀、颗粒状碳化物含量高的特点。

  精轧后段高速钢工作辊自开发以来,先后在日照钢铁ESP、首钢京唐、首钢迁安、浦项控股集团、广青科技、包钢、中国宝武等热轧精轧后段前架投入到正常的使用中,取得了良好的使用效果。高速钢轧辊的毫米轧制量是高镍铬材质的2.5倍以上。

  与普通高镍铬轧辊使用轧制板材的光洁度对比,精轧后段高速钢轧辊表面辊型维持度高,辊面组织均匀,板材更光洁,手感更好。

  在会上,周勤忠特别介绍了GSI(GongchangSuperICDP,石墨高速钢)耐磨合金精轧轧辊。GSI是共昌轧辊近年开发的新一代超级ICDP辊,特征是含有大量的MC型碳化物、渗碳体、游离石墨及高度合金化的基体。其类似高速钢的碳化物,使得GSI具有优越的耐磨性。均匀分布的游离石墨,使得GSI保持改进型ICDP的高韧性及抗裂纹能力,甚至更优。该轧辊抗拉强度更高、韧性更强,满足新的钢种轧制需要(高强汽车外板、酸洗薄板等)。

  GSI优越的耐磨性,在各机架的每毫米使用次数相当,避免了在磨损较大机架(F5)常常会出现的周转数量不足的现象,给用户更好的备辊体验。GSI的材料韧性、耐磨性均较好,通过对辊面及亚表面的分析,确认可以对GSI减少磨削道次、减少磨削量,取得更优的使用数据。

  由于较好的石墨形态、分布及强韧性,GSI较改进型无限冷硬具有相当的抗事故性,甚至更强。

  某用户在F6机架出现两次相同的粘钢事故(冷却水缺失导致该机架工作辊局部异常膨胀,带钢跑偏轧破),GSI磨削5毫米后恢复使用,另外一对直径相当的改进型无限冷硬辊裂纹延伸至结合层报废。

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