生產(chǎn)技術(shù)寶鋼 2050 軋機(jī) 5% C r 支承輥的制造趙席春(中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司 , 黑龍江 161042)摘要 采用新設(shè)計(jì)的 5%C r 材料制造了寶鋼冷熱軋支承輥。在制造過(guò)程中 , 冶煉采用“ A P”工藝 , 較好地解決了偏析問(wèn)題 ; 通過(guò)先進(jìn)的鍛造手段及差溫噴淬的方法保證了支承輥的各項(xiàng)技術(shù)要求。關(guān)鍵詞 5%C r支承輥淬火T he M anufactu ring of 5% C r B ackup Ro llfo r 2050 Ho t Strip M ill of B ao steelZhao X ichunAbstract W ith the new 5% C r m aterial, the backup ro lls fo r bo th ho t and co ld ro lling in Bao steelw erem anufactured, fo r w h ich the m elting p rocess w as A P p rocess so that the aliquation issues have been bet2ter so lved. A ll the technical requirem ents fo r the backup ro lls are guaranteed by m eans of advanced fo rgingp rocess and m ethod of temperature differential sp ray quench ing.Key W ords 5%C r, Backup Ro ll, M anufacture寶鋼 2050 熱帶鋼連軋機(jī)是目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行中的板寬最寬的熱帶鋼連軋機(jī) , 是 80 年代投產(chǎn)的具有較先進(jìn)水平的現(xiàn)代化熱帶鋼連軋機(jī) , 自動(dòng)化程度及軋輥冷卻條件均優(yōu)于國(guó)內(nèi)第二代軋機(jī)。為了提高板形質(zhì)量 , 2050 軋機(jī)精軋前段還推廣應(yīng)用了 CV C 等先進(jìn)技術(shù) , 所有這些技術(shù)的應(yīng)用都為 2050 軋機(jī)能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的熱軋板卷創(chuàng)造了有利的條件。 2050 軋機(jī)精軋區(qū)共 7 個(gè)機(jī)架 , 其支承輥的使用先后經(jīng)歷了使用 C r2 型復(fù)合鑄鋼支承輥 , C r3 型鍛鋼、鑄鋼支承輥 , C r4 型鍛鋼支承輥等階段。對(duì)于 2050 軋機(jī)而言 , C r4 型支承輥的使用性能仍顯不足 , 因此寶鋼、一重共同試制了 5%C r 型鍛鋼支承輥。由試制結(jié)果看 , 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足技術(shù)條件要求 , 達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平 , 擋住了進(jìn)口。1支承輥制造技術(shù)條件1. 1支承輥規(guī)格及粗加工取樣圖2050 支承輥尺寸為 1630mm 2050mm 5385mm , 凈重 46. 785t, 見(jiàn)圖 1。1. 2硬度支承輥硬度要求見(jiàn)表 1。表 1硬度要求輥身硬度H S輥頸硬度H S均勻性 H S淬硬層深度mm62 3 43 3 4 951. 3超聲波探傷按 JB T 4210- 93 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 , 且軸向探傷底波清晰可見(jiàn)。2工藝制造流程備料電爐粗煉鋼水鋼包精煉 (VD ) 真空鑄錠 (V T )水壓機(jī)鍛造鍛后熱處理粗加72大型鑄鍛件圖 1 2050 軋機(jī)支承輥粗加工取樣圖工 U T調(diào)質(zhì)半精加工差溫加熱噴霧回火精加工 U T包裝、發(fā)運(yùn)。3制造工藝3. 1煉鋼由于鋼錠尺寸及重量較大 , 根據(jù) YB - 70 支承輥技術(shù)條件 , 決定采用雙聯(lián)法煉鋼。工藝流程為 : 電爐粗煉鋼水 L F 爐升溫合金化精煉爐真空 (VD )微調(diào)成分真空澆注熱送。電爐粗煉鋼水兌入精煉爐時(shí) , 采用“倒包法”操作。為降低鋼中氣體含量 , 主要采取兩種措施 :首先控制外來(lái)氣體進(jìn)入 , 澆注時(shí)注流用氬氣保護(hù) ; 其次是鋼中氣體的去除 , 即采用雙真空冶煉工藝。精煉爐上煉鋼時(shí)進(jìn)行一次真空操作 , 澆注時(shí)再一次抽真空 , 這樣可以保證鋼中的 H 都在0. 0002% 以下。另外為降低易偏析元素 C、 M o的偏析 , 改善鋼錠內(nèi)部質(zhì)量 , 我們采用“ A P”工藝澆注 , 這樣使得混合鋼水在凝固過(guò)程中 , 水口和冒口的 C 和 M o 偏析會(huì)明顯地改善。3. 2鍛造支承輥為軸類(lèi)鍛件 , 冷熱連軋機(jī)支承輥直徑通常在 1250 1630mm 之間 , 輥身長(zhǎng)度普遍在1400 2300mm 之間 , 鍛件直徑較大 , 鍛件重 20 70t, 所用鋼錠在 69 119t。對(duì)于支承輥 , 通常采用一次鐓粗以增加直徑 , 使拔長(zhǎng)壓實(shí)火次鍛比大于 2。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn) ,鋼錠的壓實(shí)主要靠拔長(zhǎng)火次完成。因 C r5 型支承輥材料含 C 量及合金量較高 , 在鍛造溫度下存在大量的二次碳化物 , 鍛造時(shí)表面很容易產(chǎn)生裂紋 , 且材料的變形抗力較大 , 大變形量鍛造時(shí)表面極易開(kāi)裂 , 給壓實(shí)帶來(lái)一定的困難。我公司通常采用寬上下 V 型砧、高溫大壓下量鍛造法(KD 法 ) 生產(chǎn)支承輥 , 能夠較好地解決表面裂紋與壓實(shí)的矛盾。理論與實(shí)踐證明 , 采用 135、1200mm 寬上下 V 型砧 , 當(dāng)砧寬比 0. 6, 單次壓下量 20% 時(shí) , 能夠有效鍛透壓實(shí)鋼錠內(nèi)部缺陷。當(dāng)壓實(shí)火次鍛比達(dá)到 2. 0 以上時(shí) , 坯料整體長(zhǎng)度上得到充分壓實(shí)。最終火次鍛比為 1. 5 左右 , 以打碎粗大的碳化物 , 細(xì)化晶粒。此次生產(chǎn)的支承輥三火鍛出成品。通過(guò) 4 支 2050 支承輥的鍛造 , 經(jīng)鍛件檢驗(yàn)和超聲波探傷 , 鍛件表面質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量均能滿(mǎn)足支承輥產(chǎn)品質(zhì)量要求 , 證明采用 KD 鍛造法生產(chǎn) C r5 型支承輥是先進(jìn)合理的。3. 3鍛后熱處理鍛后處理工藝采用高溫正火、球化退火及回火的工藝形式。由 1580 支承輥生產(chǎn)及檢驗(yàn)結(jié)果看 , 效果很好 , 故將此種工藝形式做為 5% C r 支承輥的定型工藝。粗加工后探傷 , 8 支毛坯全部合格 , 這說(shuō)明我公司的冶煉手段先進(jìn) , 煉鋼水平過(guò)關(guān) , 完全可以生產(chǎn)國(guó)外高標(biāo)準(zhǔn)要求的支承輥鍛件。任意選擇一支支承輥進(jìn)行鍛后處理性能檢驗(yàn) , 其檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2?？梢?jiàn)其塑性指標(biāo)很高 , 為調(diào)質(zhì)處理打下良好的基礎(chǔ)。822003 年第 2 期 (總 100 期 )表 2鍛后熱處理性能Rs,M Pa Rb,M Pa D5, W, ak, J cm 2310370600605323273. 573196198因 2050 支承輥要求打 100mm 中心通孔 , 故套取了 42mm 芯棒 , 以檢驗(yàn)其成分偏析、氣體含量、組織、性能等各項(xiàng)指標(biāo) , 取樣位置見(jiàn)圖 1, 檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 3、表 4、表 5。由表 3 可見(jiàn)水冒口與鋼錠中心化學(xué)成分偏析不大 , 這說(shuō)明鑄錠時(shí)采用 A P 工藝效果特別明顯。兩支支承輥的 H 已低于鋼的極限氫含量 ,N 2、 O 2 均很低 , 說(shuō)明真空除氣效果好 , 從而保證了使用性能 , 避免早期時(shí)效。表 3心部化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) %輥號(hào) 部位代號(hào) C Si M n P S C r N i M o V1# 輥Z1Z3Z50. 420. 500. 600. 560. 620. 520. 450. 460. 470. 0060. 0110. 0100. 0050. 0050. 0054. 634. 674. 760. 420. 410. 430. 320. 270. 360. 110. 110. 132# 輥1Z11Z31Z50. 410. 450. 600. 300. 450. 300. 470. 480. 510. 0090. 0090. 0090. 0050. 0050. 0054. 504. 594. 670. 420. 420. 440. 310. 280. 340. 130. 120. 12由表 5 可見(jiàn) , 由于碳的偏析 , 冒口碳比水口高 , 所以冒口的強(qiáng)度均高于水口 , 水口的塑性高于冒口 , 對(duì)于大鍛件來(lái)講 , 這是不可避免的 , 只能采取特殊的工藝盡量減少偏析。中心組織見(jiàn)圖2。由金相檢驗(yàn)可知支承輥全部為球化體組織 ,組織比較均勻 , 碳化物呈顆粒狀 , 即球化效果非常好。晶粒度全部為 7 8 級(jí) , 沒(méi)有混晶現(xiàn)象。探傷時(shí)超聲波穿透性較好 , 底波反射次數(shù)多 , 未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷 , 且軸向探傷底波清晰可見(jiàn)。3. 4預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理采用調(diào)質(zhì)的工藝形式 , 即臺(tái)車(chē)爐加熱 , 油淬。臺(tái)車(chē)爐回火 , 其目的是保證輥頸硬度及綜合力學(xué)性能 , 結(jié)果全部滿(mǎn)足技術(shù)要求 , 工藝曲線見(jiàn)圖 2, 檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 6。3. 5最終熱處理表 4心部氣體含量的體積分?jǐn)?shù) %卡號(hào) N 2 H 2 O 21# 輥2# 輥0. 00210. 00180. 000180. 000150. 00200. 0075表 5不同部位力學(xué)性能輥號(hào) 位置代號(hào) Rs,M Pa Rb,M Pa D5, % W, % Ak, J cm 21# 輥Z1Z2Z3Z4Z5365 350360 370375 365440 445375 370570 575590 580545 600645 645620 61532 30. 529 30. 519 2925. 5 27. 530 3073 73. 562 61. 532 58. 556 5661 65. 5199 18491 8365 7474 55163 1482# 輥1Z11Z21Z31Z41Z5400 3803315 360390 400405 420400 370590 590595 595615 610640 640620 61531 3130. 5 28. 526 2825. 5 2629 2973 72. 566. 5 6660 6055 54. 559 64125 126218 22995 10038 6070 10492大型鑄鍛件圖 2預(yù)備熱處理曲線圖 3最終熱處理曲線表 6輥頸硬度及力學(xué)性能輥號(hào)輥頸硬度(H S)力學(xué)性能RsM PaRbM PaD5%W%AkJ cm 21# 輥2# 輥43- 4542- 46824 860880 9101000 10401080 111017 1516 1562 44. 555. 5 4375 75139 98最終熱處理仍采用差溫爐加熱、臥式噴霧淬火的工藝形式 , 見(jiàn)圖 3?；鼗鹪谥械蜏鼗鼗痣姞t中進(jìn)行 , 以保證輥面硬度及一定的淬硬層深度 ,由于輥面硬度較高 , 切取淬硬層試環(huán)非常困難 ,故我們選取了由工藝保證淬硬層深度 , 最終熱處理結(jié)果為輥身硬度在 H S59 64。由整個(gè)制造工藝及各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果來(lái)看 , 兩種類(lèi)型的支承輥制造是成功的 , 各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)滿(mǎn)足技術(shù)條件要求。4結(jié)語(yǔ)根據(jù)試制結(jié)果 , 可以得出以下結(jié)論 :(1)冶煉采用“ A P”工藝是可行的 , 水冒口成分偏差較小。(2) 鍛后熱處理工藝是可行的 , 組織準(zhǔn)備非常好。(3)調(diào)質(zhì)處理工藝滿(mǎn)足了較高的綜合力學(xué)性能 , 提高了抗事故能力。(4)最終熱處理采用差溫爐加熱、臥式噴霧、電爐回火的工藝形式 , 使支承輥殘余應(yīng)力小 , 輥面硬