高硼合金复合轧辊在棒材生产使用研究分析

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1、高硼合金复合轧辊在棒材生产使用研究分析【摘要】高硼轧辊是一种高硬度性能轧辊，能够较好的按工艺要求乳制组织生产、提高负公差控制水平、提高综合成率、提高产能降低乳制成本等指标发挥显著作用，在小型棒材生产线应用性价比高。【关键词】高硼乳辊；性能稳定；低显微组织；硬度高0.引言福建三钢小蕉实业发展有限公司棒材生产线是一条全连续精轧机组4架短应力+2架闭口机架布置的生产线，年设计生产能力30万吨。该生产线主要生产C12、C14为两切分热乳（乳后穿水）轧制带肋螺纹钢，乳制C16以上品种规格生产工艺为单槽过钢。产品为带肋钢筋和圆钢两个品种。粗轧机组轧辊采用AS60铸钢轧辊，中乳机组轧辊均采用镍铬钼

2、球墨无限冷硬铸铁、精轧机组贝氏体轧辊。普通乳辊硬度低，耐磨性差，生产中换槽换辊次数多，产品尺寸、表面质量变化快、不稳定，一定程度上影响生产的作业率、成材率，制约着产能的进一步提高。特别是棒材线2013年产能提升之后，表现尤为明显。为推广应用新技术、新材料，提升产能，充分发挥该生产线的优势，2014年与山东XX轧辊有限公司达成合作协议，提供高硼合金复合乳辊，在生产小螺纹钢C12两切分生产试用。1.工艺流程生产线主要由推钢蓄热式加热炉、乳线、冷床、精整收集等组成。轧制线有十九架轧机，均分为粗轧、中乳、精乳三部分，其中18架、14架、2号架为立式轧机；K1最大乳制线速度14m/s。2.在线

3、乳辊使用出现的问题针对实践生产中，氏体乳辊在的精轧机组乳槽不耐磨，换槽换辊次数多，产品尺寸、表面质量变化快、不稳定等问题。我们对高硼合金复合轧辊与贝氏体轧辗进行了对比分析，高硼复合乳辊由芯轴与合金工作层两部分组成，其中芯轴采用贝氏体乳辊，工作层采用高硼合金。在正常使用过程中，合金工作层不发生破裂、窜动、松动等现象，轧辊工作层在使用中无明显硬度落差，过钢量基本一致。轧辊结构如下图1。2.1高硼合金复合乳辊与贝氏体乳辊化学成分比较、组织比较和性能比较分别见表1-3高硼合金复合乳辊具有较高的硬度和良好的耐磨性，比普通贝氏体材质轧辊可提高单槽过钢量，大大减少换辊时间。高硼合金复合乳辊材质膨胀

4、系数大，导热性能好，较高的热稳定性，生产过程中轧槽变化小，孔型尺寸的一致性保持时间久，有利于稳定螺纹钢负公差和表面质量。高硼合金复合乳辊具有良好的淬透性，从辊身表面到工作层内部的硬度几乎不降，确保轧辊内外有共同的耐磨性，减少乳辊消耗，提高成材率、作业率和产能。2.2组织分析图a到图c为不同硼含量的高硼中碳高速钢凝固组织。可以看出在铸态下高硼中碳高速钢的金相组织由珠光体+少量铁素体基体、碳硼化合物和一定的类似共晶组织组成，其中大块碳硼化合物和鱼骨状共晶组织呈连续网状分布，将基体分隔；珠光体则分布在碳硼化合物之间，其数量与碳含量和其它合金元素的种类与含量有关；铸造组织中的少量铁素体则主要

5、分布在碳硼化合物周围。由Fe-B相图富铁部分的局部可知，只要合金中B的加入量超过0.02%，就会有共晶组织出现，发生L一Y+Fe2B共晶反应，因此B含量在1.7〜2.8%范围内的Fe-C-B合金中必然会有大量共晶组织出现。耐磨铸造Fe-C-B合金铸造组织为硼化物(Fe2B)和珠光体、铁素体基体，可判断图1中的鱼骨状共晶组织即为Fe2B相。通过对图1三组成分的金相组织分析可知：随着硼含量的增加，Fe2B相共晶组织增多，并由亚共晶向过共晶变化；碳硼化合物体积分数也明显增加(表2)，碳硼化合物团簇增多，且团簇尺寸增大。从图(a)、(b)、(C)还可看出：在高倍显微镜下，碳硼化合物团簇基本由

6、3种形态组成，即：蜂窝状、鱼骨状和板块状。硬质相的形态是决定该类材料性能非常重要的因素，组织中大量碳硼化合物硬质相的存在虽然以增加材料的硬度，但是它们对基体的分割必将损害材料的韧性，因此如何改善高硼低合金高速中碳硼化合物的形态是以一个很重要的问题。2.3结论(1)在试验的成分范围内，高硼高速钢的凝固组织由珠光体+少量铁素体基体、碳硼化合物和Fe2B相共晶组织组成。(2)共晶Fe2B相和碳硼化合物在组织中呈连续网状分布，均随硼含量的增加而增多。共晶Fe2B相为鱼骨状组织，碳硼化合物基本由蜂窝状、鱼骨状和板块状3种形态组成。(3)在碳和其它合金成分相似时，随着硼含量的增加，硬质相体积分数

7、增加，材料的硬度提高，而韧性下降。(1)在钢中加入一定量的硼以代替W、Mo等昂贵的合金元素，在组织中生成高硬度的碳硼化合物，可显著提高材料硬。3.高硼钢轧辊加工高硼钢乳辊的切削加工性能差，乳辊车床在车削过程中要选择合理的切削用量，促进高性能乳辊的正常加工。切削用量包含三个方面：切削速度、切削深度、进给量。3.1切削速度确定切削速度在切削用量中是影响乳辊加工的最重要因素。直接影响机床的震动及寿命、刀具的使用及寿命、轧辊加工精度状况等等。切削速度在实际轧辊加工