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河北红旗轧辊-高速钢轧辊在里瓦钢铁冷连轧中的应用
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本文介绍意大利里瓦钢铁诺维利古雷工厂(ILVA Novi Ligure)冷连轧机高速钢轧辊的应用情况,并讨论轧辊材料的改进以及轧辊在轧辊间的重磨工艺。由此提出用高速钢铸造轧辊替代传统的锻钢轧辊是适合的,并分析了其相关性能和对环境的影响。

  1、冷连轧对工作辊的要求

  冷连轧对轧辊的性能要求很高,特别是当轧机与酸洗线和/或连续退火线完全集成时,高生产率对工作辊的要求更高,尤其是轧制期间保持合适的粗糙度的能力。所以,工作辊表面的恶化是冷轧要考虑的主要问题之一,轧辊必须在具备最佳耐磨性的同时,还必须具备保持粗糙度的能力,因为最低级别的粗糙度对于保证轧制所需的摩擦是必不可少的。

  近年来,冷轧工作辊的产量提升强劲,轧制技术和轧辊材料对此都有很大的推进作用。这是一个不断发展的过程,先是半高速钢轧辊应用于热轧,然后是应用于冷轧,现在是将高速钢轧辊(HSS)引入冷轧,这些高合金铸造材料将会成为锻钢轧辊的有效替代者。

  通常,为扩大锻钢轧辊的使用范围,在许多情况下其表面需要镀铬。而高速钢铸造轧辊良好的耐磨性,使其不镀铬也能达到类似的轧制效果,也没有额外的费用和对环境的影响。除了这些性能,高速钢轧辊在磨削过程中还有许多特点。

  2、意大利里瓦钢铁冷连轧试用高速钢轧辊基本情况

  意大利里瓦钢铁的诺维利古雷工厂冷连轧机试验采用的是高速钢轧辊。该轧机组有五台四辊轧机,配备了一条酸洗线,其薄板产品共享镀锌线和退火线(分批和连续)。

  由离心铸造工艺制造的高速钢轧辊表层组织为大量高硬度碳化物,弥散分布在高韧性的铁素体基体上。该钢种含有多种强碳化物形成合金元素,如Cr、Mo、V。通过这些合金元素和C的相对平衡实现了不同的显微组织和性能,并可以根据轧机的特定需求进行调整。典型的高速钢显微组织的实例见图1,表1至表3总结了这种材料与典型锻钢材料的主要特性对比。

  3、高速钢轧辊材料的评价

  将一种新型轧辊引入时,有些方面甚至在轧制之前就得到了证实。冷连轧机工作辊的系统性评价基于以下几点,按重要性排序如下:(1)安全与抗事故性;(2)可磨削性;(3)粗糙度保持能力;(4)带钢清洁度;(5)耐磨性。

  根据上述几点对诺维利古雷工厂目前使用的离心铸造高速钢轧辊进行分析总结,并与锻钢轧辊进行分析比较。

  3.1、安全与抗事故性

  该复合轧辊的心部为球墨铸铁,具有足够的抗冲击韧性以满足冷轧所需的应力。到目前为止还没有灾害性破裂,在裂纹扩展的情况下从未发生过碎裂。

  3.2、可磨削性

  在刚开始试验时,这种类型的材料的磨削出现了一定的困难,即加工后的粗糙度问题。陶瓷砂轮磨削可以获得高粗糙度,但这种粗糙度会给轧辊表面造成不可接受的磨削坑。使用特殊的CBN(立方氮化硼)砂轮后,现在可以达到Ra0.6-0.8μm的粗糙度,且在高速钢轧辊的表面没有出现质量问题。图4给出了图3中的轧辊表面的粗糙度曲线(Ra=0.77μm)。

  3.3、粗糙度保持能力

  粗糙度的降低是影响轧辊更换最重要的因素之一。光滑的轧辊表面意味着更容易打滑,使轧制变得不够稳定。高速钢轧辊显示出了更高的在轧制中保持适当粗糙度的能力。对于相同的轧制过程,高速钢轧辊粗糙度的衰减要比镀铬的锻钢轧辊低大约50%。

  高速钢轧辊的可用轧制时间更长,尽管如此,它的表面粗糙度更好。

  3.4、带钢清洁度

  镀铬有助于改善锻钢轧辊保持表面粗糙度的能力,同时还降低了轧制产品的铁污染程度。带钢清洁度与润滑剂和系统效率密切相关,如果只有轧辊材料影响因素时问题就更加复杂。而该冷连轧机的4个机架使用了离心铸造高速钢轧辊,在没有其他变动的情况下反射率降低了8%左右,带钢表面的铁污染提高了10%左右。

  3.5、耐磨性

  高速钢材料高的耐磨性也在此应用中得到了证明,因为轧制结束时几乎没有多少磨损。其粗糙度保持能力能够允许更长的轧制时间,与锻钢轧辊相比性能大幅提升。表4汇总了薄规格产品轧制的结果(薄板厚度低于1mm)。

  4、结论

  离心铸造高速钢轧辊在意大利里瓦钢铁诺维利古雷冷连轧机上的试验结果表明,其性能达到了锻钢轧辊的两倍而没有安全与抗事故性方面的问题。使用CBN砂轮研磨高速钢轧辊粗糙度可以达到Ra0.6-0.8m。带钢的清洁度与使用镀铬轧辊相比要稍低一些,但在可接受的范围内。对这个问题的深入评估并不容易,因此讨论仍然没有结束。关于新型高速钢材料与磨削操作的反馈在不同冷轧机的其他试验仍在进行中。