关键词 5% Cr 支承辊 淬火
T he M anufacturing of 5%C r Backup Roll for 2050 Hot Strip M ill of Baosteel
Zhao Xi chun
Abstract Wit h t he new 5% Cr mater ial, the backup r olls for bo th ho t and co ld ro lling in Baosteel w er e manufact ur ed, fo r w hich the melt ing pro cess w as "A P " pro cess so that t he aliquatio n issues ha ve been better so lv ed. All the technical requir ement s fo r the backup r olls ar e guara nt eed by means of advanced fo rg ing pro cess and met hod of temper ature differ ent ial spr ay quenching .
( 5) 5% Cr 材料的支承辊的各项技术指标均 能满足技术条件要求。
参考文献
1 大锻件热处理. 机械工业出版社. 1974 2 4% Cr 锻 钢支承辊材料及 工艺研究. 机械工业 局鉴定材 料.
1997 3 国外轧钢技术发展方向. 冶金部标准情报研究所. 1991 4 孙以容. 21 世纪轧辊技术发展趋势. 宝钢技术. 1996
/ 350 360/ 370 375/ 365 440/ 445 375/ 370
b, MPa
570/ 575 590/ 580 545/ 600 645/ 645 620/ 615
5, %
32/ 30. 5 29/ 30. 5
19/ 29 25. 5/ 27. 5
30/ 30
400/ 380 3315/ 360 390/ 400 405/ 420 400/ 370
Mo
0. 32 0. 27 0. 36
V
0. 11 0. 11 0. 13
1Z1
2# 辊
1Z3
1Z5
0. 41 0. 45 0. 60
0. 30 0. 45 0. 30
0. 47 0. 009 0. 005 4. 50 0. 48 0. 009 0. 005 4. 59 0. 51 0. 009 0. 005 4. 67
大型铸锻件
验结果见表 3、表 4、表 5。 由表 3 可见水冒口与钢锭中心化学成分偏
析不大, 这说明铸锭时采用 AP 工艺效果特别明 显。
两支支承辊的[ H] 已低于钢的极限氢含量, N 2、O 2 均很低, 说明真空除气效果好, 从而保证 了使用性能, 避免早期时效。
表 3 心部化学成分的质量分数 %
1 支承辊制造技术条件
1. 1 支承辊规格及粗加工取样图
2050 支承辊尺寸为 1630mm ×2050m m× 5385mm , 净重 46. 785t , 见图 1。 1. 2 硬度
支承辊硬度要求见表 1。
辊身硬度 HS
62±3
表 1 硬度要求
辊颈硬度 HS
均匀性 △HS
43±3
4
淬硬层深度 mm ≥95
任意选择一支支承辊进行锻后处理性能检
验, 其检验结果见表 2。可见其塑性指标很高, 为 调质处理打下良好的基础。
表 2 锻后热处理性能
s, M Pa b, M Pa
5, %
310
600
32
370
605
32
,%
73. 5 73
ak, J / cm2 196 198
因 2050 支承辊要求打 100mm 中心通孔, 故套 取了 42mm 芯棒, 以检验其成分偏析、气体含 量、组织、性能等各项指标, 取样位置见图 1, 检
最终热处理仍采用差温炉加热、卧式喷雾淬 火的工艺形式, 见图 3。回火在中低温回火电炉 中进行, 以保证辊面硬度及一定的淬硬层深度, 由于辊面硬度较高, 切取淬硬层试环非常困难, 故我们选取了由工艺保证淬硬层深度, 最终热处 理结果为辊身硬度在 HS59～64。
由整个制造工艺及各项检测结果来看, 两种 类型的支承辊制造是成功的, 各项检验指标满足 技术条件要求。
0. 42 0. 42 0. 44
0. 31 0. 28 0. 34
0. 13 0. 12 0. 12
由表 5 可见, 由于碳的偏析, 冒口碳比水口 高, 所以冒口的强度均高于水口, 水口的塑性高 于冒口, 对于大锻件来讲, 这是不可避免的, 只能 采取特殊的工艺尽量减少偏析。中心组织见图 2。
表 6 辊颈硬度及力学性能
辊颈
力学性能
辊号 硬度 ( HS )
s
MPa
b
5
!k
M Pa %
%
J/ cm2
1# 辊 43- 45 824/ 860 1000/ 1040 17/ 15 62/ 44. 5 75/ 75 2# 辊 42- 46 880/ 910 1080/ 1110 16/ 15 55. 5/ 43 139/ 98
( 2003 年 3 月 5 日收稿) 责 任编辑 肖红原
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4 结语
根据试制结果, 可以得出以下结论:
( 1) 冶炼采用“AP”工艺是可行的, 水冒口成 分偏差较小。
( 2) 锻后热处理工艺是可行的, 组织准备非 常好。
( 3) 调质处理工艺满足了较高的综合力学性 能, 提高了抗事故能力。
( 4) 最终热处理采用差温炉加热、卧式喷雾、 电炉回火的工艺形式, 使支承辊残余应力小, 辊 面硬度及硬度均匀性较好。
60/ 60 55/ 54. 5
59/ 64
!k, J/ cm 2
199/ 184 91/ 83 65/ 74 74/ 55
163/ 148
125/ 126 218/ 229 95/ 100
38/ 60 70/ 104
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2003 年第 2 期( 总 100 期)
图 2 预备热处理曲线
图 3 最终热处理曲线
1. 3 超声波探伤 按 JB/ T 4210- 93 标准执行, 且轴向探伤底
波清晰可见。
2 工艺制造流程
备料→电炉粗炼钢水→钢包精炼( VD) →真 空铸锭( VT ) →水压机锻造→锻后热处理→粗加
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2003 年第 2 期( 总 100 期)
图 1 2050 轧机支承辊粗加工取样图
工→UT →调质→半精加工→差温加热喷雾→回 火→精加工→UT →包装、发运。
辊号 部位代号 C
Si
Mn
P
S
Cr
Z1
1# 辊
Z3
Z5
0. 42 0. 50 0. 60
0. 56 0. 62 0. 52
0. 45 0. 006 0. 005 4. 63 0. 46 0. 011 0. 005 4. 67 0. 47 0. 010 0. 005 4. 76
Ni
0. 42 0. 41 0. 43
由金相检验可知支承辊全部为球化体组织, 组织比较均匀, 碳化物呈颗粒状, 即球化效果非 常好。晶粒度全部为 7～8 级, 没有混晶现象。探 伤时超声波穿透性较好, 底波反射次数多, 未发 现超标缺陷, 且轴向探伤底波清晰可见。 3. 4 预备热处理
预备热处理采用调质的工艺形式, 即台车炉 加热, 油淬。台车炉回火, 其目的是保证辊颈硬度 及综合力学性能, 结果全部满足技术要求, 工艺 曲线见图 2, 检验结果见表 6。 3. 5 最终热处理
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辊材料含 C 量及合金量较高, 在锻造温度下存 在大量的二次碳化物, 锻造时表面很容易产生裂 纹, 且材料的变形抗力较大, 大变形量锻造时表 面极易开裂, 给压实带来一定的困难。我公司通 常采 用 宽上 下 V 型砧、高温 大 压下 量锻 造法 ( KD 法) 生产支承辊, 能够较好地解决表面裂纹 与 压实 的矛 盾。理 论与实 践证 明, 采用 135°、 1200mm 宽上下 V 型砧, 当砧宽比 > 0. 6, 单次 压下量> 20% 时, 能够有效锻透压实钢锭内部缺 陷。当压实火次锻比达到 2. 0 以上时, 坯料整体 长度上得到充分压实。最终火次锻比为 1. 5 左 右, 以打碎粗大的碳化物, 细化晶粒。此次生产的 支承辊三火锻出成品。
Key Words 5%Cr , Backup Ro ll, M anufactur e
宝钢 2050 热带钢连轧机是目前国内运行中 的板宽最宽的热带钢连轧机, 是 80 年代投产的 具有较先进水平的现代化热带钢连轧机, 自动化 程度及轧辊冷却条件均优于国内第二代轧机。为 了提高板形质量, 2050 轧机精轧前段还推广应 用了 CVC 等先进技术, 所有这些技术的应用都 为 2050 轧机能够生产出优质的热轧板卷创造 了有利的条件。2050 轧机精轧区共 7 个机架, 其 支承辊的使用先后经历了使用 Cr2 型复合铸钢 支承辊, Cr3 型锻钢、铸钢支承辊, Cr4 型锻钢支 承辊等阶段。对于 2050 轧机而言, Cr4 型支承辊 的使用性能仍显不足, 因此宝钢、一重共同试制 了 5% Cr 型锻钢支承辊。由试制结果看, 各项技 术指标均满足技术条件要求, 达到了国外同类产 品的水平, 挡住了进口。
支承辊为轴类锻件, 冷热连轧机支承辊直径 通常在 1250～1630mm 之间, 辊身长度普遍在 1400～2300mm 之间, 锻件直径较大, 锻件重 20 ～70t , 所用钢锭在 69～119t 。
对于支承辊, 通常采用一次镦粗以增加直 径, 使拔长压实火次锻比大于 2。根据有关试验, 钢锭的压实主要靠拔长火次完成。因 Cr 5 型支承