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如何选择刀具加工修复后的轧辊

2015年01月30日 09:01中国机床商务网点击:5940

  【中国机床商务网 科技动态】轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件,利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷,磨损和温度变化的影响。
  
  一、轧辊是如何分类的?
  
  轧辊是使(轧材)金属产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件,利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷,磨损和温度变化的影响。
  
  轧辊种类很多,常用的轧辊材料分类有铸钢轧辊,铸铁轧辊和锻造轧辊三种。其中铸钢轧辊和铸铁轧辊均属于铸造轧辊,都是铸造成型,只是铸造材料不同罢了。
  
  铸造轧辊:是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。
  
  锻造轧辊:是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的轧辊的加工方法。
  
  二、轧辊都用于哪些机器?
  
  轧辊根据辊身不同的硬度,所用场合也不同:(1)轧辊辊身硬度约为HRC30-40,用于开胚机、大型型钢轧机的粗轧机等;(2)轧辊辊身硬度约在HRC60-85,用于薄板、中板、中型型钢和小型型钢轧机的粗轧机及四辊轧机的支撑辊;(3)轧辊辊身硬度约在HRC85-100,就用于冷轧机
  
  三、各种材料的轧辊的加工工艺是什么?
  
  (1)铸铁轧辊的加工工艺:冶炼—铸造—软化处理—粗加工—热处理(提高硬度)—精加工—探伤检验—成品。
  
  (2)铸钢轧辊的加工工艺:以合金铸钢轧辊为例:冶炼—铸造—粗加工—热处理—精加工—性能、探伤等检测—成品。
  
  (3)锻钢轧辊的加工工艺:以冷轧工工作辊为例:精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→电渣重熔→锻造→球化退火→粗加工→调质(淬火+高温回火)→半精加工→探伤检测→预热处理→双频淬火→冷处理→低温回火→精加工→硬度、超声波及金相→包装出厂。
  
  四、加工轧辊时常出现的问题?
  
  目前,轧辊企业为了获得轧机的工作效率和降低轧辊的消耗,多采用高硬度的轧辊,也正是由于轧辊的硬度提高,给加工轧辊的机械厂带来难度。大型企业均采用数控机床加高硬度轧辊,但小型企业还是采用普通车床加工轧辊,加工过程中常出现机床振动大,车削困难和表面光洁度不好等问题,影响加工效率和加工质量。
  
  五、如何选择刀具加工高硬度的轧辊?
  
  随着刀具行业的不断研究,先后推出了硬质合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具(CBN刀具),下面就根据研发顺序简单介绍一下。
  
  对于高硬度轧辊的加工,首先采用的是硬质合金刀具,由于轧辊辊身硬度一般在HRC45以上,尤其是部分合金铸铁/铸钢,硬度可达HSD90以上,硬质合金根本就加工不动。之后推出的是陶瓷刀具,陶瓷刀具各方面的加工性能都高于硬质合金刀具,但唯一的缺点就是脆性大,并且部分大型轧辊是铸造件,难免会出现铸造缺陷(如硬质点,夹砂,气孔等),遇到以上问题易崩刀,加工效果不好。之后通过刀具行业的不断研发,研制出立方氮化硼刀具,硬度高于硬质合金刀具和陶瓷刀具,虽然脆性大,但相比于陶瓷刀具还是较抗冲击的。但加工高硬度的轧辊,加工效果还是不理想。之后华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1牌号和BN-S20牌号,与传统的CBN刀具相比增加了韧性,使加工高硬度轧辊的效率得到提高。
  
  华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1牌号适合高硬度铸铁轧辊的加工,非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号适合高硬度铸钢/锻钢轧辊的加工。不仅硬度高,耐磨性好,而且解决了硬质合金刀具和陶瓷刀具加工高硬度轧辊时出现的刀具不耐磨或崩刀的问题。遇到铸造缺陷时刀具正常加工,不会出现剧烈磨损或崩刃现象。以下是华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1牌号和BN-S20牌号的切削参数表。
  
  华菱非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1牌号和BN-S20牌号的加工材质及切削参数表
  

加工材质

推荐切削参数及CBN刀具牌号

切削线速度

Vc(m/min)

吃刀深度ap(mm)

进给量

Fr(mm/r)

常用CBN刀具牌号

铸铁轧辊
硬度:HRC35—68

35-120(粗加工)

1-10

0.15-0.7

BN-K1

60-180(精加工)

≤1

0.05-0.35

铸钢轧辊

(硬度: 45HRC

50-150(粗工)

1-10

0.15-0.7

BN-S20

60-250(精工)

≤1

0.05-0.35

  
  六、轧辊长时间的工作导致失效,失效后的轧辊如何修复?
  
  轧辊质量直接影响轧机的工作效率、轧制产品的质量和产量、轧辊的消耗等。并且轧辊作为轧钢过程中的一个重要消耗部件,在正常的轧制过程中,会因很多原因遭到破坏。尤其热轧轧辊的工作环境更为恶劣。其中轧辊的主要失效形式有裂纹、剥落和断裂(如下图)等,其中任何一种失效形式都会影响轧辊使用寿命。
  
  目前,在一般钢铁企业,轧辊由于磨损需要修复时,多采用车削或磨削方式修正辊型。这种方式对提高轧辊寿命意义不大,只是一种补救措施。一般而言,硬度越高,耐磨性越好。但轧辊硬度、耐磨性提高的同时,会导致韧性下降,具体使用时应根据具体轧辊的性能要求来确定所需得到的硬度值。采用轧辊表面修复与强化的热处理技术来提高轧辊表面硬度,减少轧辊使用的磨损量,也就是所谓的堆焊修复。被堆焊的轧辊大多是已经磨损而不能使用的废旧轧辊。轧辊的埋弧自动焊是应用较普遍的方法。
  
  七、轧辊堆焊时需要注意什么?
  
  (1)堆焊前需先将轧辊辊身表面的疲劳层或缺陷,尤其是裂纹必须彻底清除;
  
  (2)在堆焊时,为了防止裂纹的产生,必须先加工轧辊辊身预热,预热温度根据轧辊辊及堆焊材料而定;
  
  (3)焊接时堆焊成败的关键环节,要获得理想的堆焊层必须综合考虑某些可变因素,如:焊接电压、焊接速度、轧辊转速、轧辊的保温、焊接电流、焊接材料等,对一些含碳及合金元素高的辊芯,为防止脆性区的裂纹,除一定的预热措施外,多采用低碳低合金过渡层进行预先堆焊过渡层。
  
  (4)轧辊堆焊后的缓冷、车削。为了减少由于表面和内部冷速不一造成体积应力而引起裂纹,要控制冷速。最后对堆焊后的轧辊进行车削加工,恢复到原有尺寸和光洁度。并且堆焊后的轧辊的性能:1)堆焊后的轧辊使用寿命普遍提高一倍以上;2)极大的降低了吨钢成本,提高了生产效果;3)堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性。
  
  八、堆焊后如何车削轧辊恢复到原有尺寸和光洁度?
  
  经过堆焊后的轧辊辊身硬度提高,而且辊身并不规整,所以在车削时就产生了困难,加工堆焊后的轧辊可选择华菱超硬刀具BN-K1牌号和BN-S20牌号,BN-K1牌号主要用于高硬度铸铁轧辊中,BN-S20牌号应用于高硬度铸钢/锻钢轧辊中,具体切削参数见华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-K1牌号和BN-S20牌号的切削参数表(问题五里面的表格)。
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