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冶炼 20世纪50年代以前,锻钢轧辊用钢基本上采用碱性平炉或碱性电炉冶炼。质量要求高者,则用酸性平炉冶炼。自20世纪50年代起,真空技术逐渐应用于炼钢,电炉、平炉或转炉冶炼的钢水,经真空处理和真空浇注后,生产出含氢量低、夹杂少的钢,用于生产要求较高的冷轧工作辊和支承辊。自60年代起,钢包精炼炉也开始用于轧辊钢的冶炼。电炉、平炉或转炉提供的低磷、化学成分接近成品钢的粗炼钢水,在精炼炉中脱硫,调成分,经真空处理后排除氢、氮、脱氧和排除夹杂,可获得较纯净的钢水。铸锭在氩气保护下或在真空下浇注。
钢包精炼炉为生产质量高、吨位大的支承辊创造了条件。与此同时,真空白耗和电渣重熔钢也由于其洁净度高、偏析小和结晶细密,开始用来制造轧制高碳钢、合金钢、金属箔材用的高硬度工作辊。



例如,轧辊表面和芯部间的温差在70℃时轧辊会增加100MPa的纵向热应力,温差越大,增加的热应力越大。与产生脆性断口的轧辊相比较,产生韧性断口的轧辊的芯部材料韧性更好,更不容易出现断裂。
导致轧辊失效的应力共有四种:
一、制造过程中的残余应力;
二、轧制过程中的机械应力;
三、轧制过程中轧辊的组织应力;
四、轧辊内外温差造成的热应力。如果是因为制造残余应力过大产生断裂,断辊通常发生在轧辊初始上机使用的前几次,且为开轧的前几块轧材。此次断裂的轧辊已经上机轧制了四次,工作层消耗了14mm,因此不应是因制造残余应力形成的断裂。


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使钢水凝固后与锻钢轴形成冶金结合。随着钢液不断注入,不断凝固,结晶器向上移动,最终形成外层为高速钢,辊芯和辊颈为锻钢的复合轧辊。由于外层材料经电渣精炼,洁净度高,可满足冷轧的要求,用作冷轧工作辊。日本日立公司用ESR法生产了尺寸为φ425 mm × 1880 mm的冷轧半高速钢轧辊。ESR法存在的 问题是成本较高,且难以制造较大的轧辊,另外,电渣渣料中含较多的CaF,会逸出HF、SiF4、SF6等有害气体,危害工人健康,造成环境污染。ESR法生产的半高速钢辊坯经轻锻后,在1060℃淬火和500℃回火后加工成轧辊,表面硬度为97 HS,有良好的耐磨性和抗事故能力。 我国科学家也发明了电渣熔铸制造复合轧辊方法。以预先制造好的辊芯为电渣熔铸的内结晶器,以需复合的轧辊外套层材料为电渣熔铸的自耗电极。该装置外结晶器的内径和连体双U形坩埚金属液出口的直径等于需复合的复合轧辊的外径;自耗电极的熔化速率控制在100-1000 kg/h。自耗电极可为一根或两根以上。该方法可使复合轧辊获得较窄的过渡层和良好的复合性能。


3)使用中易形成氧化膜。轧制过程中如在轧辊表面形成连续、致密、均匀、粘结性好的氧化膜,不但可降低轧辊与轧材间的摩擦系数,而且可提高轧材尺寸精度和表面质量。普通轧辊使用初期由于无氧化膜保护,磨损较大。高速钢轧辊使用中氧化膜能很快形成,氧化膜的出现,可降低带钢与轧辊表面的摩擦,防止轧辊粘钢,提高轧辊寿命。同普通轧辊相比,高速钢轧辊的初期磨损较低,这对于提高高速钢轧辊耐磨性是十分有利的。
4)淬透性好。高速钢轧辊具有良好的淬透性,在室温下,工作层50mm范围内,从辊表面到芯部的硬度降小于3HS,可以确保轧辊从外到内都具有良好的耐磨性。
5)优良的强韧性。高速钢轧辊与一般的无限冷硬铸铁、高铬铸铁和半钢轧辊相比较,其基本机械性能抗拉强度和断裂韧性值均优于高铬铸铁轧辊和无限冷硬铸铁轧辊,与半钢轧辊接近。


