半高速钢轧辊的锻造工艺研究-江苏省钢铁行业协会

摘要：从半高速钢轧辊的化学成分、钢锭质量、加热规范、变形过程、锻后热处理等方面对半高速钢轧辊的锻造工艺进行了研究。采用“切分锻造法”、一组上平砧、两组下V形砧锻造及“轻-重-轻”锻造工艺试制成功了两支辊坯。1前言现代轧机对轧制工艺及轧材质量的要求不断提高,因此必须进一步提高轧辊的质量以满足轧机的需求。其中,提高轧辊的耐磨性、粗糙度保持性和抗事故能力,以延长换辊周期,是提高轧辊质量的重要研究内容。由于半高速钢具有在高温回火阶段出现“二次硬化”现象，并弥散析出Mo、V、W等合金碳化物组织，可以大大提高材料的耐磨性和抗事故能力等优良的特性,使高速钢轧辊在现代轧机上得到了越来越广泛的应用。邢机公司自2002年开始进行半高速钢的技术研究以来，现已拥有生产锻造半高速钢轧辊的装备能力，同时经过一系列的科技创新,锻造水平也有了显著提高。本文对公司近年来试生产半高速钢轧辊的经验进行了总结,以供读者参考。2半高速钢辊坯技术要求及生产工艺流程(1)化学成分半高速钢辊坯的化学成分见表1。

(2)探伤要求逐支进行超声波检验,检验标准为GB/T13315-91标准的A级。(3)低倍组织检验不允许有裂纹、白点、缩孔、气泡等缺陷；一般疏松≤1.5级,中心疏松≤1.5级,点状偏析≤2级。(4)高倍组织检验珠光体1～3级；共晶碳化物≤2级。(5)轧辊的生产工艺流程半高速钢轧辊的生产工艺流程为：熔铸电极→电渣重熔→锻造及锻后热处理→粗加工探伤及高、低倍检验。3钢锭准备为满足半高速钢化学成分及钢锭纯净度的要求,减少钢中的成分偏析,我们采用双精炼法,即钢包精炼+电渣重熔(ESR)冶炼钢锭。　钢锭质量不仅是保证辊坯质量的先决条件,更为重要的是它可决定钢锭的锻造性能。质量不好的钢锭容易发生锻裂,甚至无法成型。因此我们采用双精炼法炼钢,利用钢包精炼真空除气技术生产电极,降低材料中的气体含量,然后采用电渣重熔技术降低钢中的夹杂物,实现对非金属夹杂物的定量和定性控制,并减少成分偏析。电渣锭脱模后热送锻造,以提高生产效率,降低生产成本,而且避开了低温阶段钢锭加热产生内裂的可能。4加热规范及锻造工艺半高速钢轧辊的锻造工艺难点是：塑性低,易产生锻造裂纹；变形抗力大,锻造温度范围窄；技术标准要求高,疏松、偏析及共晶碳化物要求都比国家标准高。针对以上难点,我们制定了具体的加热规范及锻造工艺。4.1　加热规范锻造加热规范见图1。加热规范是半高速钢辊坯锻造生产中的关键环节。由于半高速钢中含有大量的能形成碳化物的合金元素且碳含量较高,因此对这类材料加热时既要满足均质化要求,又要防止过烧。低温时,钢锭应缓慢加热以避免钢锭表面与中心部分温度相差太大而产生裂纹。在加热至相变温度时要保温一段时间,使半高速钢的这种转变逐渐完成。在相变温度以上可快速加热至锻造温度。半高速钢属过共析钢,结晶温度宽。特别是Cr、Mo、W等合金元素的加入,使钢锭更容易产生成分偏析。因此实际加热过程中我们增加了高温均质化阶段,为避免出现过热、过烧,钢的均质化加热温度必须低于过热温度,并且保温适当时间在炉内降至始锻温度,我们将始锻温度定为1130～1150℃。虽然降低变形温度可以对碳化物网络和堆积团进行更有力的挤压、破碎,可是过低的最终变形温度,会造成锻造过程中发生龟裂。所以,钢锭的终锻温度要稍高于再结晶温度。我们将终锻温度定为850～900℃。4.2　半高速钢的锻造工艺根据现有合同情况,我们采取一支钢锭锻两支辊坯的生产方案。为保证钢锭中的共晶碳化物能被有效击碎,在主变形阶段我们采用了“切分锻造法”。这种锻造方法既能保证锻透坯料心部,又能保证锻比不过大。为此我们制定了如下锻造工艺：两端压把→预拔长→切分→镦粗→拔长→成型。(1)锻造型砧的选择由于半高速钢即使在高温状态下也很难变形,表现出极高的变形抗力和较低的热塑性。因此,型砧的选择对半高速钢轧辊的锻造很重要。我们采用一组上平、下V形砧拔长锻造一支8t电渣锭,经探伤发现辊径心部开裂。解剖分析认为开裂与下V形砧选用不当有关。由于锻造过程中辊径不断减小,若直到最后都用同一个下V形砧锻造,就相当于用上、下平砧锻造滚圆,并且压下量较小,所以易产生内部裂纹。后来采用两组下V形砧和一组上平砧锻造一支12.5t电渣锭,结果锻出的两支辊坯均探伤合格。(2)锻造火次半高速钢材料的锻造温度范围窄,应适当增加锻造变形火次。随形变量增大,加工硬化强度也增大,极易将心部锻裂,而且表面和端面降温快,也容易产生裂纹。因此,决定采用4火锻造。(3)锻造变形量半高速钢塑性差,锻造时采用“轻-重-轻锻造法”。即电渣锭状态(始锻温度)时,要保证轻打小变形。其作用是初步破碎铸造组织,焊合皮下气泡,完成第一火的预拔长任务。镦粗工序要保证镦粗比,击碎共晶碳化物,加大钢坯中心部位的金属流动,改善心部金相组织。最后一火保留1.5的拔长比。拔长时压下量不要过大,但要保证心部锻透。拔长过程中不要出现尖角,以免角上温度过低而开裂。5半高速钢轧辊的锻后热处理半高速钢轧辊锻后热处理的目的主要是消除锻造过程中的残余应力、均匀组织、使碳化物球化,降低锻件硬度,提高加工性能和预防白点。半高速钢热处理工艺曲线一般由三部分组成,正火+球化退火+扩氢。锻后热处理工艺见图2。6半高速钢轧辊的锻后热处理两只辊坯的检验结果见表2。7结论(1)最终检验结果证明,所试制的两支半高速钢辊坯完全符合技术要求,试制成功。(2)所采取的“切分锻造法”、一组上平砧、两组下V形砧锻造及“轻-重-轻”锻造工艺对半高速钢辊坯的锻造是可行的,不仅击碎了碳化物,还有效的控制了裂纹的产生。作者：文/邢台机械轧辊股份有限公司锻压分厂◆葛永胜