生產技術寶鋼 2050 軋機 5% C r 支承輥的制造趙席春(中國第一重型機械集團公司 , 黑龍江 161042)摘要 采用新設計的 5%C r 材料制造了寶鋼冷熱軋支承輥。在制造過程中 , 冶煉采用“ A P”工藝 , 較好地解決了偏析問題 ; 通過先進的鍛造手段及差溫噴淬的方法保證了支承輥的各項技術要求。關鍵詞 5%C r支承輥淬火T he M anufactu ring of 5% C r B ackup Ro llfo r 2050 Ho t Strip M ill of B ao steelZhao X ichunAbstract W ith the new 5% C r m aterial, the backup ro lls fo r bo th ho t and co ld ro lling in Bao steelw erem anufactured, fo r w h ich the m elting p rocess w as A P p rocess so that the aliquation issues have been bet2ter so lved. A ll the technical requirem ents fo r the backup ro lls are guaranteed by m eans of advanced fo rgingp rocess and m ethod of temperature differential sp ray quench ing.Key W ords 5%C r, Backup Ro ll, M anufacture寶鋼 2050 熱帶鋼連軋機是目前國內運行中的板寬最寬的熱帶鋼連軋機 , 是 80 年代投產的具有較先進水平的現代化熱帶鋼連軋機 , 自動化程度及軋輥冷卻條件均優于國內第二代軋機。為了提高板形質量 , 2050 軋機精軋前段還推廣應用了 CV C 等先進技術 , 所有這些技術的應用都為 2050 軋機能夠生產出優質的熱軋板卷創造了有利的條件。 2050 軋機精軋區共 7 個機架 , 其支承輥的使用先后經歷了使用 C r2 型復合鑄鋼支承輥 , C r3 型鍛鋼、鑄鋼支承輥 , C r4 型鍛鋼支承輥等階段。對于 2050 軋機而言 , C r4 型支承輥的使用性能仍顯不足 , 因此寶鋼、一重共同試制了 5%C r 型鍛鋼支承輥。由試制結果看 , 各項技術指標均滿足技術條件要求 , 達到了國外同類產品的水平 , 擋住了進口。1支承輥制造技術條件1. 1支承輥規格及粗加工取樣圖2050 支承輥尺寸為 1630mm 2050mm 5385mm , 凈重 46. 785t, 見圖 1。1. 2硬度支承輥硬度要求見表 1。表 1硬度要求輥身硬度H S輥頸硬度H S均勻性 H S淬硬層深度mm62 3 43 3 4 951. 3超聲波探傷按 JB T 4210- 93 標準執行 , 且軸向探傷底波清晰可見。2工藝制造流程備料電爐粗煉鋼水鋼包精煉 (VD ) 真空鑄錠 (V T )水壓機鍛造鍛后熱處理粗加72大型鑄鍛件圖 1 2050 軋機支承輥粗加工取樣圖工 U T調質半精加工差溫加熱噴霧回火精加工 U T包裝、發運。3制造工藝3. 1煉鋼由于鋼錠尺寸及重量較大 , 根據 YB - 70 支承輥技術條件 , 決定采用雙聯法煉鋼。工藝流程為 : 電爐粗煉鋼水 L F 爐升溫合金化精煉爐真空 (VD )微調成分真空澆注熱送。電爐粗煉鋼水兌入精煉爐時 , 采用“倒包法”操作。為降低鋼中氣體含量 , 主要采取兩種措施 :首先控制外來氣體進入 , 澆注時注流用氬氣保護 ; 其次是鋼中氣體的去除 , 即采用雙真空冶煉工藝。精煉爐上煉鋼時進行一次真空操作 , 澆注時再一次抽真空 , 這樣可以保證鋼中的 H 都在0. 0002% 以下。另外為降低易偏析元素 C、 M o的偏析 , 改善鋼錠內部質量 , 我們采用“ A P”工藝澆注 , 這樣使得混合鋼水在凝固過程中 , 水口和冒口的 C 和 M o 偏析會明顯地改善。3. 2鍛造支承輥為軸類鍛件 , 冷熱連軋機支承輥直徑通常在 1250 1630mm 之間 , 輥身長度普遍在1400 2300mm 之間 , 鍛件直徑較大 , 鍛件重 20 70t, 所用鋼錠在 69 119t。對于支承輥 , 通常采用一次鐓粗以增加直徑 , 使拔長壓實火次鍛比大于 2。根據有關試驗 ,鋼錠的壓實主要靠拔長火次完成。因 C r5 型支承輥材料含 C 量及合金量較高 , 在鍛造溫度下存在大量的二次碳化物 , 鍛造時表面很容易產生裂紋 , 且材料的變形抗力較大 , 大變形量鍛造時表面極易開裂 , 給壓實帶來一定的困難。我公司通常采用寬上下 V 型砧、高溫大壓下量鍛造法(KD 法 ) 生產支承輥 , 能夠較好地解決表面裂紋與壓實的矛盾。理論與實踐證明 , 采用 135、1200mm 寬上下 V 型砧 , 當砧寬比 0. 6, 單次壓下量 20% 時 , 能夠有效鍛透壓實鋼錠內部缺陷。當壓實火次鍛比達到 2. 0 以上時 , 坯料整體長度上得到充分壓實。最終火次鍛比為 1. 5 左右 , 以打碎粗大的碳化物 , 細化晶粒。此次生產的支承輥三火鍛出成品。通過 4 支 2050 支承輥的鍛造 , 經鍛件檢驗和超聲波探傷 , 鍛件表面質量及內部質量均能滿足支承輥產品質量要求 , 證明采用 KD 鍛造法生產 C r5 型支承輥是先進合理的。3. 3鍛后熱處理鍛后處理工藝采用高溫正火、球化退火及回火的工藝形式。由 1580 支承輥生產及檢驗結果看 , 效果很好 , 故將此種工藝形式做為 5% C r 支承輥的定型工藝。粗加工后探傷 , 8 支毛坯全部合格 , 這說明我公司的冶煉手段先進 , 煉鋼水平過關 , 完全可以生產國外高標準要求的支承輥鍛件。任意選擇一支支承輥進行鍛后處理性能檢驗 , 其檢驗結果見表 2?？梢娖渌苄灾笜撕芨?, 為調質處理打下良好的基礎。822003 年第 2 期 (總 100 期 )表 2鍛后熱處理性能Rs,M Pa Rb,M Pa D5, W, ak, J cm 2310370600605323273. 573196198因 2050 支承輥要求打 100mm 中心通孔 , 故套取了 42mm 芯棒 , 以檢驗其成分偏析、氣體含量、組織、性能等各項指標 , 取樣位置見圖 1, 檢驗結果見表 3、表 4、表 5。由表 3 可見水冒口與鋼錠中心化學成分偏析不大 , 這說明鑄錠時采用 A P 工藝效果特別明顯。兩支支承輥的 H 已低于鋼的極限氫含量 ,N 2、 O 2 均很低 , 說明真空除氣效果好 , 從而保證了使用性能 , 避免早期時效。表 3心部化學成分的質量分數 %輥號 部位代號 C Si M n P S C r N i M o V1# 輥Z1Z3Z50. 420. 500. 600. 560. 620. 520. 450. 460. 470. 0060. 0110. 0100. 0050. 0050. 0054. 634. 674. 760. 420. 410. 430. 320. 270. 360. 110. 110. 132# 輥1Z11Z31Z50. 410. 450. 600. 300. 450. 300. 470. 480. 510. 0090. 0090. 0090. 0050. 0050. 0054. 504. 594. 670. 420. 420. 440. 310. 280. 340. 130. 120. 12由表 5 可見 , 由于碳的偏析 , 冒口碳比水口高 , 所以冒口的強度均高于水口 , 水口的塑性高于冒口 , 對于大鍛件來講 , 這是不可避免的 , 只能采取特殊的工藝盡量減少偏析。中心組織見圖2。由金相檢驗可知支承輥全部為球化體組織 ,組織比較均勻 , 碳化物呈顆粒狀 , 即球化效果非常好。晶粒度全部為 7 8 級 , 沒有混晶現象。探傷時超聲波穿透性較好 , 底波反射次數多 , 未發現超標缺陷 , 且軸向探傷底波清晰可見。3. 4預備熱處理預備熱處理采用調質的工藝形式 , 即臺車爐加熱 , 油淬。臺車爐回火 , 其目的是保證輥頸硬度及綜合力學性能 , 結果全部滿足技術要求 , 工藝曲線見圖 2, 檢驗結果見表 6。3. 5最終熱處理表 4心部氣體含量的體積分數 %卡號 N 2 H 2 O 21# 輥2# 輥0. 00210. 00180. 000180. 000150. 00200. 0075表 5不同部位力學性能輥號 位置代號 Rs,M Pa Rb,M Pa D5, % W, % Ak, J cm 21# 輥Z1Z2Z3Z4Z5365 350360 370375 365440 445375 370570 575590 580545 600645 645620 61532 30. 529 30. 519 2925. 5 27. 530 3073 73. 562 61. 532 58. 556 5661 65. 5199 18491 8365 7474 55163 1482# 輥1Z11Z21Z31Z41Z5400 3803315 360390 400405 420400 370590 590595 595615 610640 640620 61531 3130. 5 28. 526 2825. 5 2629 2973 72. 566. 5 6660 6055 54. 559 64125 126218 22995 10038 6070 10492大型鑄鍛件圖 2預備熱處理曲線圖 3最終熱處理曲線表 6輥頸硬度及力學性能輥號輥頸硬度(H S)力學性能RsM PaRbM PaD5%W%AkJ cm 21# 輥2# 輥43- 4542- 46824 860880 9101000 10401080 111017 1516 1562 44. 555. 5 4375 75139 98最終熱處理仍采用差溫爐加熱、臥式噴霧淬火的工藝形式 , 見圖 3。回火在中低溫回火電爐中進行 , 以保證輥面硬度及一定的淬硬層深度 ,由于輥面硬度較高 , 切取淬硬層試環非常困難 ,故我們選取了由工藝保證淬硬層深度 , 最終熱處理結果為輥身硬度在 H S59 64。由整個制造工藝及各項檢測結果來看 , 兩種類型的支承輥制造是成功的 , 各項檢驗指標滿足技術條件要求。4結語根據試制結果 , 可以得出以下結論 :(1)冶煉采用“ A P”工藝是可行的 , 水冒口成分偏差較小。(2) 鍛后熱處理工藝是可行的 , 組織準備非常好。(3)調質處理工藝滿足了較高的綜合力學性能 , 提高了抗事故能力。(4)最終熱處理采用差溫爐加熱、臥式噴霧、電爐回火的工藝形式 , 使支承輥殘余應力小 , 輥面硬