半钢轧辊

合金半钢轧辊的碳含量通常为1.5%~2.3%，包括 Cr、Ni、Mo、V 等合金元素，一般游离碳化物的质量分数在 6左右%～10%硬度下降小、耐磨性能高、韧性良好、消耗显著降低，型材和轨梁表面质量显著提高广泛用于替代铸钢轧辊和普通低合金铸铁轧辊，如大断面型钢粗轧辊、型钢轧机初轧和中间轧制机架、热轧带钢连轧机初轧和精轧前级工作辊。

path/path

碳含量小于1.8%半钢轧辊含有铬、镍、钼等合金元素，其显微组织为回火索氏体，基体上分布着细晶和棒状碳化物，硬度范围为HS35－55之间。随着碳含量的增加，半钢轧辊组织中出现越来越多的共晶碳化物。

根据轧辊用途调整半钢轧辊的碳含量、通过相应的热处理工艺，控制合金元素的含量以获得不同的基材、半钢轧辊组织的碳化物含量和形态，以满足不同轧机的要求。因此，半钢轧辊材料已经发展成为适合不同类型轧机使用要求的系列材料。

半钢辊身工作层中的碳化物含量、形状分布沿辊身半径变化不大，其突出表现是轧辊工作层硬度下降很小，适用于大中型深孔钢厂的轧机机座、对于小方坯连轧机的轧辊，最好采用预开口热处理工艺生产半钢轧辊。

半钢轧辊也广泛应用于小规模的粗轧棒材和线材；热轧带钢连轧机的四辊粗轧、精轧前架工作辊、小立辊。热轧中窄带钢精轧用支撑辊等。

半钢轧辊大多采用静态整体铸造法生产2002年，我国开发并试制了离心复合半钢支承辊辊身外层采用半钢材料，辊身和辊颈采用球墨铸铁，成功应用于热轧中宽带钢精轧机。半钢辊环是通过离心铸造生产的辊环的外层为高碳半钢，内层为石墨钢或球墨铸铁在高速旋转离心机上，将两种不同材质的钢和水倒入辊环中进行复合铸造

半钢轧辊必须经过高温扩散退火处理：铬和碳是形成半钢轧辊碳化物的重要元素，也是提高轧辊耐磨性的重要元素。然而，由于轧辊的凝固是一个非平衡过程，钢液固溶体的结晶是一个选择性结晶过程，半钢轧辊铸态组织中存在严重的铬偏析。奥氏体晶界是富铬区、在富碳区，二次碳化物会在此析出并形成网络，这将极大地破坏轧辊的组织和性能。因此，为了消除轧辊凝固偏析造成的铬偏析，需要对半钢轧辊进行高温扩散退火处理。

非金属夹杂物对半钢轧辊组织的影响：当钢液中存在大量高熔点非金属夹杂物时，容易形成伪共晶碳化物核心，凝固时析出的共晶或伪共晶碳化物优先长大，容易形成大块碳化物巨大的渗碳体容易成为热裂纹的发生点，起到加速裂纹扩展的作用非金属夹杂物的存在会降低半钢轧辊的断裂韧性值和塑性指数。所以半钢轧辊一般要求非金属夹杂物总量控制在0.05%以下。

由于原材料控制不严，工艺方案不合理，生产操作不当，管理制度不完善，合金半钢轧辊会产生诸如气孔等缺陷、粘砂、渣孔、残渣、缩孔、缩松、裂纹、硬度不均等各种质量缺陷。

1、钢水纯净度控制技术

轧制钢水纯控制技术贯穿配料始终、初炼、精炼、在铸造等环节采用全程夹杂物控制技术，控制内生夹杂物和外来夹杂物，明显减少夹杂物数量，减少大尺寸夹杂物，改善其在钢中的分布和形态。采用锰铁、硅钙、稀土镁复合脱氧等氧气含量减少到（40～60）×10 ，比之前的Al脱氧大大降低。

2、钢水化学成分控制技术

根据不同用途调整合金半钢中碳及合金元素含量，优化控制合金窄成分，增加 V V、Ti 元素起到细化晶粒和弥散强化的作用在弥散强化和沉淀强化的共同作用下，达到改善轧辊组织和性能的目的。钢水采用稀土孕育的方法，使碳化物隔离和球化，增加耐磨性。显微组织中以不同形式存在的珠光体会影响热处理引起的组织应力和内应力的形成片状或针状珠光体可导致微裂纹的形成，微裂纹可在内应力的促进下扩展并最终导致轧辊开裂粒状珠光体形成后，热裂倾向的发生大大减少，轧辊的抗事故能力也得到提高。

3、轧辊外观质量控制技术

1）缩孔、缩（疏）松

滚子产品的特殊结构大截面和长轴向决定了在铸造过程中不可避免地会产生缩孔、疏松等铸造缺陷。大型半钢轧辊冒口端易出现缩孔，缩松（疏）下辊颈易出现疏松，辊身工作面内有缩孔疏松缺陷，影响轧辊质量。铸造工艺设计采取了下辊颈砂型≤30 mm，辊身冷型挂砂 12 mm~15 mm，冒口砂型≥603356mm 3356mm等工艺措施；精确控制浇注温度，一般在液相线以上335650℃ ~ 60℃；严格控制冷模温度，一般为335680℃ ~ 100℃；用高温钢水点浇冒口的时间一般在 30 min 以内，温度超过 80℃~100℃的液相线，在冒口上表面以下4003356mm处开始点浇冒口，点浇时间在3356  min 3356以上，当点满时，加入335mm的加热剂/t，盖保温罩；引用自主研发的电加热专利技术，采用合理的电加热工艺，使冒口补缩通道保持畅通；利用凝固模拟技术设计的冒口尺寸满足补缩要求，保证体积收缩所需的钢水。

采取上述工艺措施可以减缓缩孔、缩（疏）松缺陷的产生。

2）夹渣、夹砂

用专用砂轮打磨冷模内表面，清除冷模及其他砂箱内表面的污垢，并保证表面无粘合剂。砂型采用缓慢升温至 400℃的干燥工艺。合箱前，所有接头都要磨平，吸出内腔、在管道内倾倒杂物时，应严格检查空腔的质量如有损坏，可修复晾干后再使用冷模内壁不允许有裂纹和脱漆。切线内浇道用于将杂质集中在轧辊中心，有利于杂质的浮动浇口杯以稳定和封闭的阶梯方式设计。

3）裂纹、断辊

铸件有热裂纹和冷裂纹热裂纹通常是由工艺引起的如果轴向收缩受阻，容易造成热裂纹。轧辊能自由收缩变形，自下而上应有良好的定向凝固；模型尽可能接近最终辊型，表面良好的柱状晶组织能在最终辊中表现出良好的耐磨性。必须严格执行浇筑工艺参数，并及时撤离嵌缝支撑体。Ni、Mn、Mo 等元素增加了白点的敏感性，容易产生裂纹，所以要控制好入炉原料的干燥。热处理中产生裂纹的原因：热处理和高温扩散退火后，下辊颈端辊身13处出现横向裂纹，裂纹出现在热处理高温扩散退火阶段，温度范围为680 ~ 133，356，040℃。

在冷却和加热的过程中主要有两种应力，即热应力和组织应力。在热处理的加热阶段，表面热膨胀产生轴向和径向的拉应力，在相对较低的温度下产生压应力从炉内滚筒装料位置和温度分布来看，炉内上部温度高，下部温度低结合裂纹位置的氧化程度分析，轧辊长时间高温烧损，必然加大上下温度梯度，可能在轧辊结构中引起内应力，形成微裂纹，并逐渐发展为裂纹。

辊结构在轴向上较长，并且具有大的横截面半钢轧辊的导热系数只有 453356钢的一半，导热性能差；铸造时，冒口端温度高，下端温度低客观上存在上下温度梯度，其轴向拉应力远大于切向和径向应力，可能造成辊身横向裂纹；吹风冷却时，风机风量小，吹风位置调整不当，使空气鞋套的辊体表面不完整，辊体局部膨胀或收缩不一致，也可能造成辊体横向裂纹；在加工过程中，肩部的倒角较小或径向扩大。采用热开箱，严格控制升温速率，特别是680℃后，升温速率尽可能缓慢升高，680℃保温时间延长至 163356 h，升温速率修改为小于等于 100℃。在加热保温阶段，根据炉内温度变化及时调节和控制温度；辊体上表面覆盖硅酸铝纤维毡进行保护；调整风机的高度，使其与辊体中心线对齐，或转移到喷雾混合器进行旋转吹风。