部分。轧辊辊身经常在高温、高压、冲击等最繁重的负荷条件下工作,它不仅要承受很大的轧制压力(高达15MN以上),同时还经常承受着冲击负荷与交变负荷,以及在高温下用水冷却而产生内应力与冷热疲劳等。因此,对轧辊辊身的要求如下: 1)要有很高的强度,以承受强大的弯矩和扭矩;
2)要有足够的刚度,以减少变形,保证轧件尺寸和规格的准确性;
3)要有良好的组织稳定性,以抵抗轧件高温的影响;
4)要有足够的表面硬度,以便抵抗磨损和保证轧件的表面质量。
2.辊颈(直径用d、长度用l表示) 辊颈位于辊身的两端,用来将轧辊支持在轧辊轴承内。在轧制过程中,辊颈同样因承受很大的弯矩和扭矩而产生弯曲应力;而且辊颈与轴承之间的单位压力(p)以及单位压力与圆周速度之乘积(即pu值)都很高,而使辊颈发热和磨损;同时辊身与辊颈的交界处还存在应力集中现象。生产中,氧化铁皮容易落入轴承中,擦伤辊颈表面等,因此,辊颈的工作条件是比较恶劣的。对辊颈的要求为: 1)有足够的强度; 2)有一定的耐磨性能;
3)表面应平滑、光洁,无麻点和裂纹。 另外,还必须要有防止氧化铁皮和其它污物落入辊颈转动部位的措施。 1.3 轧辊应符合的技术要求
不论热轧或冷轧,轧辊都是实现轧制过程中金属变形的直接工具,因此,对轧辊质量要求严格。其主要质量要求有强度、硬度、耐热性及耐用性。轧制强度是最基本的指标,在满足强度要求的同时,还必须
有一定的耐冲击韧性。要使轧辊具有足够的强度,主要从选择轧辊材质及确定合理的轧辊结构与尺寸上全面考虑。轧辊强度足够与否,可根据轧辊强度计算确定。 硬度通常是指轧辊工作表面的硬度,也是轧辊的主要质量指标。它决定轧辊的耐磨性,在一定程度上决定轧辊的使用寿命。轧辊的硬度可通过材料选用及对轧辊表面进行某种热处理来满足要求。另外,对于热轧辊来说,它还应具有一定的耐热性,以保证轧制产品的精度,同时也决定轧辊的使用寿命。
随着轧制技术的发展及市场的激烈竞争,对轧辊的技术要求越来越高。提高轧辊的使用寿命,可降低产品的生产成本,对于板带轧机的轧辊来说,对轧辊表面质量提出了更高要求。 1.4 铸铁轧辊的分类
铸铁轧辊的种类很多,没有完全统一的分类方法,但一般习惯上按以下三种方法分类。
1)按用途分类:初轧轧辊、型钢轧辊、板带轧辊。
2)按材质分类:冷硬铸铁轧辊包括普通冷硬铸铁轧辊、低合金冷硬铸铁轧辊、中合金冷硬铸铁轧辊、高合金冷硬铸铁轧辊、特殊冷硬铸铁轧辊。无限冷硬铸铁轧辊包括普通无限冷硬铸铁轧辊、低合金无限冷硬铸铁轧辊、中合金无限冷硬铸铁轧辊、高合金无限冷硬铸铁轧辊。铸铁复合轧辊包括普通冷硬复合轧辊、合金冷硬复合轧辊普通无限冷硬复合轧辊、合金无限冷硬复合轧辊、硬合金轧辊、冷硬铸铁# 球铁复合轧辊、普通球铁复合轧辊、合金(低、中、高合金)球铁复合轧辊、球铁无限冷硬复合轧辊、钢铁复合轧辊。半冷硬铸铁
轧辊包括普通铸铁轧辊、合金铸铁轧辊、普通球铁轧辊、合金球铁轧辊。还有锻造自口铸铁轧辊。
3)按质量分类:大型轧辊,质量大于10t;中型轧辊,质量3\;小型轧辊,质量在3t以下。 1.4.1 板带轧辊
板带轧辊分为薄带轧辊和中厚板轧辊。薄带轧辊又分为热轧薄带轧辊和冷轧薄带轧辊,在热轧薄带轧辊中又有叠轧和热带轧辊之分。
钢板按厚度分为薄板和中厚板。国外习惯上把厚度小于4mm 的钢板叫薄板,厚度由4\的钢板叫厚板,厚度大于60mm 的钢板叫特厚板,也属于厚板范围。我国习惯上把厚度4.5\的钢板叫做中板,中板和厚板统称为中厚板。由于钢板厚度的不同,用于轧制厚度不同的钢板的轧机和轧辊便由此而得名。下面重点介绍热带钢轧辊。
热带钢轧机分为半连续轧机,3/4连轧和全连续轧机。仅有可逆式粗轧机和一组精轧机架所组成的叫做半连续式;具有数台粗轧机,其中有一台可逆式的称为3/4 连轧机;具有数台粗轧机及一组精轧机架的称为全连续式。一般半连续式在粗轧部分设有一台二辊轧机和一台可逆式万能轧机,精轧机组设六台精轧机架。而全连续式的粗轧部分分为前段(1\座二辊轧机)和后段(3\座四辊轧机)所构成。在精轧部分一般设置7\个机架。
热连轧机轧制速度高,各机架轧辊均承受着较大的机械应力、摩擦应力、热应力以及很大的冲击负荷,往往由于轧辊不适应这种繁重的工作条件而产生各种损坏,所以准确地分析使机架轧辊损坏的原因,是
有效地选择轧辊材质和防范措施的前提。粗轧机架和精轧机组的前后机架的使用条件不同,对轧辊的性能要求也有所不同,必须针对各架次轧制中所存在的问题和以轧辊使用性能的基本要求来适当地选取轧辊材质,才能提高轧机轧制效率和钢材质量。
粗轧前段机架的轧辊与板坯开坯机轧辊的使用条件相似,辊身磨损很大,由于轧制压力较大,钢坯温度很高,容易产生较大较深的热龟裂和折断,而且热龟裂相交后经常出现局部剥落,造成板材表面的周期性缺陷。因此采用铸钢、锻钢等材质轧辊,有时也使用特殊的复合铸钢轧辊,粗轧后段机架的工作辊,因为有大型支撑辊,所以不论是连续式粗轧机,还是半连续式的可逆式粗轧机的工作辊的工作强度几乎不是太大的问题,它的主要问题是辊身表面粗糙度。国内曾经使用过锻钢轧辊和无限冷硬铸铁轧辊,由于硬度低,耐磨性不好而被淘汰,后来创造性地采用了球墨复合铸铁轧辊,与锻钢轧辊相比,使用寿命提高了几倍,至今仍在继续使用。国外这种轧机一般采用半钢和高硬度特殊半钢材质,对克服表面粗糙和抗磨损都很有效。 为了确保带钢的误差和提高轧机的生产率,将精轧机组的轧辊在使用和制造上严格分为精轧前后两段是合理的。精轧前段一般属于1\架,后3(4)机架属于后段。根据机组的大致条件,前段轧机轧辊容易产生斑带,使钢材表面粗糙化。对于这种机架轧辊产生斑带的原因,有的认为是氧化铁被啄印,有的认为是由于辊身组织中存在着巨大的渗碳体在受力后剥落而形成坚硬物磨削造成的。其根据是检验坚硬物质的成分与辊身的成分一致,而与钢板成
分根本不相同。国外的大量实践证明,这种机架使用半钢、复合半钢轧辊和高铬铸铁轧辊对解决斑带缺陷相当有效,一般冷硬铸铁轧辊在这种机架上均满足不了使用要求。
精轧后段工作辊存在的主要问题是辊身掉皮,该段轧辊辊身也极易磨损。因此,精轧后段工作辊必须具有抗剥落、抗磨损的特性。实践证明,渗碳体是产生集体剥落的主要原因,所以,精轧后段工作辊不能靠增加碳化物的含量来提高辊身硬度,而应该用合金和热处理改变机体组织来提高机体的强度和硬度。
总之,精轧机组轧制条件要求轧辊内外层相变残余应力小,辊身刚性好、压扁度小、中心弹性系数均匀、抗剥落、中心强度较高和表面抗粗糙化、抗磨损,这样高性能的铸铁轧辊目前只有采用离心铸造工艺才能生产。