摘要：從半高速鋼軋輥的化學(xué)成分、鋼錠質(zhì)量、加熱規(guī)范、變形過程、鍛后熱處理等方面對半高速鋼軋輥的鍛造工藝進(jìn)行了研究。采用“切分鍛造法”、一組上平砧、兩組下V形砧鍛造及“輕-重-輕”鍛造工藝試制成功了兩支輥坯。1前言現(xiàn)代軋機(jī)對軋制工藝及軋材質(zhì)量的要求不斷提高,因此必須進(jìn)一步提高軋輥的質(zhì)量以滿足軋機(jī)的需求。其中,提高軋輥的耐磨性、粗糙度保持性和抗事故能力,以延長換輥周期,是提高軋輥質(zhì)量的重要研究內(nèi)容。由于半高速鋼具有在高溫回火階段出現(xiàn)“二次硬化”現(xiàn)象，并彌散析出Mo、V、W等合金碳化物組織，可以大大提高材料的耐磨性和抗事故能力等優(yōu)良的特性,使高速鋼軋輥在現(xiàn)代軋機(jī)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。邢機(jī)公司自2002年開始進(jìn)行半高速鋼的技術(shù)研究以來，現(xiàn)已擁有生產(chǎn)鍛造半高速鋼軋輥的裝備能力，同時經(jīng)過一系列的科技創(chuàng)新,鍛造水平也有了顯著提高。本文對公司近年來試生產(chǎn)半高速鋼軋輥的經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié),以供讀者參考。2半高速鋼輥坯技術(shù)要求及生產(chǎn)工藝流程(1)化學(xué)成分半高速鋼輥坯的化學(xué)成分見表1。
(2)探傷要求逐支進(jìn)行超聲波檢驗,檢驗標(biāo)準(zhǔn)為GB/T13315-91標(biāo)準(zhǔn)的A級。(3)低倍組織檢驗不允許有裂紋、白點(diǎn)、縮孔、氣泡等缺陷；一般疏松≤1.5級,中心疏松≤1.5級,點(diǎn)狀偏析≤2級。(4)高倍組織檢驗珠光體1～3級；共晶碳化物≤2級。(5)軋輥的生產(chǎn)工藝流程半高速鋼軋輥的生產(chǎn)工藝流程為：熔鑄電極→電渣重熔→鍛造及鍛后熱處理→粗加工探傷及高、低倍檢驗。3鋼錠準(zhǔn)備為滿足半高速鋼化學(xué)成分及鋼錠純凈度的要求,減少鋼中的成分偏析,我們采用雙精煉法,即鋼包精煉+電渣重熔(ESR)冶煉鋼錠?！′撳V質(zhì)量不僅是保證輥坯質(zhì)量的先決條件,更為重要的是它可決定鋼錠的鍛造性能。質(zhì)量不好的鋼錠容易發(fā)生鍛裂,甚至無法成型。因此我們采用雙精煉法煉鋼,利用鋼包精煉真空除氣技術(shù)生產(chǎn)電極,降低材料中的氣體含量,然后采用電渣重熔技術(shù)降低鋼中的夾雜物,實(shí)現(xiàn)對非金屬夾雜物的定量和定性控制,并減少成分偏析。電渣錠脫模后熱送鍛造,以提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,而且避開了低溫階段鋼錠加熱產(chǎn)生內(nèi)裂的可能。4加熱規(guī)范及鍛造工藝半高速鋼軋輥的鍛造工藝難點(diǎn)是：塑性低,易產(chǎn)生鍛造裂紋；變形抗力大,鍛造溫度范圍窄；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高,疏松、偏析及共晶碳化物要求都比國家標(biāo)準(zhǔn)高。針對以上難點(diǎn),我們制定了具體的加熱規(guī)范及鍛造工藝。4.1 加熱規(guī)范鍛造加熱規(guī)范見圖1。加熱規(guī)范是半高速鋼輥坯鍛造生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于半高速鋼中含有大量的能形成碳化物的合金元素且碳含量較高,因此對這類材料加熱時既要滿足均質(zhì)化要求,又要防止過燒。低溫時,鋼錠應(yīng)緩慢加熱以避免鋼錠表面與中心部分溫度相差太大而產(chǎn)生裂紋。在加熱至相變溫度時要保溫一段時間,使半高速鋼的這種轉(zhuǎn)變逐漸完成。在相變溫度以上可快速加熱至鍛造溫度。半高速鋼屬過共析鋼,結(jié)晶溫度寬。特別是Cr、Mo、W等合金元素的加入,使鋼錠更容易產(chǎn)生成分偏析。因此實(shí)際加熱過程中我們增加了高溫均質(zhì)化階段,為避免出現(xiàn)過熱、過燒,鋼的均質(zhì)化加熱溫度必須低于過熱溫度,并且保溫適當(dāng)時間在爐內(nèi)降至始鍛溫度,我們將始鍛溫度定為1130～1150℃。雖然降低變形溫度可以對碳化物網(wǎng)絡(luò)和堆積團(tuán)進(jìn)行更有力的擠壓、破碎,可是過低的最終變形溫度,會造成鍛造過程中發(fā)生龜裂。所以,鋼錠的終鍛溫度要稍高于再結(jié)晶溫度。我們將終鍛溫度定為850～900℃。4.2 半高速鋼的鍛造工藝根據(jù)現(xiàn)有合同情況,我們采取一支鋼錠鍛兩支輥坯的生產(chǎn)方案。為保證鋼錠中的共晶碳化物能被有效擊碎,在主變形階段我們采用了“切分鍛造法”。這種鍛造方法既能保證鍛透坯料心部,又能保證鍛比不過大。為此我們制定了如下鍛造工藝：兩端壓把→預(yù)拔長→切分→鐓粗→拔長→成型。(1)鍛造型砧的選擇由于半高速鋼即使在高溫狀態(tài)下也很難變形,表現(xiàn)出極高的變形抗力和較低的熱塑性。因此,型砧的選擇對半高速鋼軋輥的鍛造很重要。我們采用一組上平、下V形砧拔長鍛造一支8t電渣錠,經(jīng)探傷發(fā)現(xiàn)輥徑心部開裂。解剖分析認(rèn)為開裂與下V形砧選用不當(dāng)有關(guān)。由于鍛造過程中輥徑不斷減小,若直到最后都用同一個下V形砧鍛造,就相當(dāng)于用上、下平砧鍛造滾圓,并且壓下量較小,所以易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。后來采用兩組下V形砧和一組上平砧鍛造一支12.5t電渣錠,結(jié)果鍛出的兩支輥坯均探傷合格。(2)鍛造火次半高速鋼材料的鍛造溫度范圍窄,應(yīng)適當(dāng)增加鍛造變形火次。隨形變量增大,加工硬化強(qiáng)度也增大,極易將心部鍛裂,而且表面和端面降溫快,也容易產(chǎn)生裂紋。因此,決定采用4火鍛造。(3)鍛造變形量半高速鋼塑性差,鍛造時采用“輕-重-輕鍛造法”。即電渣錠狀態(tài)(始鍛溫度)時,要保證輕打小變形。其作用是初步破碎鑄造組織,焊合皮下氣泡,完成第一火的預(yù)拔長任務(wù)。鐓粗工序要保證鐓粗比,擊碎共晶碳化物,加大鋼坯中心部位的金屬流動,改善心部金相組織。最后一火保留1.5的拔長比。拔長時壓下量不要過大,但要保證心部鍛透。拔長過程中不要出現(xiàn)尖角,以免角上溫度過低而開裂。5半高速鋼軋輥的鍛后熱處理半高速鋼軋輥鍛后熱處理的目的主要是消除鍛造過程中的殘余應(yīng)力、均勻組織、使碳化物球化,降低鍛件硬度,提高加工性能和預(yù)防白點(diǎn)。半高速鋼熱處理工藝曲線一般由三部分組成,正火+球化退火+擴(kuò)氫。鍛后熱處理工藝見圖2。6半高速鋼軋輥的鍛后熱處理兩只輥坯的檢驗結(jié)果見表2。7結(jié)論(1)最終檢驗結(jié)果證明,所試制的兩支半高速鋼輥坯完全符合技術(shù)要求,試制成功。(2)所采取的“切分鍛造法”、一組上平砧、兩組下V形砧鍛造及“輕-重-輕”鍛造工藝對半高速鋼輥坯的鍛造是可行的,不僅擊碎了碳化物,還有效的控制了裂紋的產(chǎn)生。作者：文/邢臺機(jī)械軋輥股份有限公司鍛壓分廠◆葛永勝
2025年04月05日
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