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CPC法生产的高速钢轧辊组织细小、均匀且夹杂物少,几乎没有缩孔和疏松等缺陷发生,综合性能明显优于普通离心铸造高速钢轧辊。它不仅克服了离心铸造轧辊的偏析缺陷,轧辊心部可采用高强度锻钢,辊芯具有较高的强度,这也是离心铸造方法所做不到的。目前国外CPC法已实现了工业化,日本新日铁公司设计的一套CPC装置,其能力如下:轧辊辊身直径:250~850mm;辊身长度:≤3000mm;外层厚度:≤100mm;轧辊长度:≤5700mm;轧辊重量:≤15000Kg。
我国科学家也发明了一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置,由操作平台、钢液浇铸系统、坩埚、分离环、水冷结晶器、振动器、定位导向装置、感应加热装置、拉坯系统组成。其主要技术特征体现在水冷结晶器和坩埚处于操作平台之上,两个振动器处于操作平台之下,水冷结晶器通过分离环与坩埚相连,钢液浇铸系统配置在坩埚上方的一侧,辊芯感应加热装置和定位导向装置位于坩埚的上方,拉坯系统位于操作平台之下,引锭板正对结晶器的下端。目前已应用该技术生产了W、V含量高、偏析轻、耐磨性好的复合高速钢轧辊,可以降低轧制中换辊频率,大幅度提高轧机的作业率,降低生产成本,提高经济效益。
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高速钢中含有较多的W、Cr、Mo和V等元素,而这些元素及其形成的碳化物密度差大,在普通离心铸造条件下,高速钢轧辊元素偏析严重。日本川崎制铁公司分析了离心铸造高速钢轧辊偏析主要是MC型碳化物的偏析,严重影响轧辊的耐磨性,研究发现MC型碳化物主要是一次结晶VC的偏析,因VC与钢水的密度相差较大所致。防止VC偏析方法是采取添加Nb元素提高MC型碳化物密度,并限制添加偏析元素W和Mo,选择基本成分2.0%C-6.0%V-7.0%Cr-2.5%Mo,添加1.0%~1.5%Nb进行试验,其结果由于生成密度较大的MC型复合碳化物(V、Mo和Nb系碳化物),其密度与钢水密度相接近,使VC减少,有效地控制了离心铸造高速钢轧辊的碳化物偏析。但是,无W低Mo高速钢轧辊红硬性明显下降,耐磨性降低。此外,Nb提高钢的淬火温度,降低二次硬化峰值出现的温度,高速钢铸造成形过程中Nb系的MC型碳化物较V系的MC型碳化物粗大,
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无论采用何种冶炼方式,对原料和辅助材料的要求均很严格。冶炼时选用硫、磷以及其他杂质含量低的优质生铁和废钢。对造渣材料如石灰和萤石、铁矿石以及各种铁合金、脱氧剂、增碳剂等除了有严格的质量规定外,使用前还要彻底干燥,以防气体和夹杂带入钢水中。冶炼须在炉体良好的情况下进行。冶炼好并且成分合格的钢水一般在高出液相线温度80~120℃下出钢。若采用真空处理或浇铸,出钢温度要相应提高,以补偿这些工序带来的温度损失。出钢、真空处理和浇注所用的出钢槽、钢水包、中间罐以及钢锭模、浇道、冒口等均经过严格的检查,以避免钢水在出钢、处理和浇注过程中带入夹杂。轧辊钢锭的浇注可分为上注和下注。与上注法相比,采用下注法浇注的钢锭表面质量要好。但下注法对浇道耐火材料的要求严格。
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(1) 锻钢轧辊合金成分不断增加.5%Cr,8%Cr,半高速钢,高速钢等高合金钢在冷轧辊上的应用是一个趋势.同时轧辊材质会保持一种多样性,以适应不同轧制条件的需要.
(2) 新的辊坯复合制造技术的应用.为了适应轧辊表面高耐磨和心部高综合机械性能的要求,已经有厂商在探索电渣熔铸,CPC,OSPRAY等新型表面复合技术在轧辊毛坯制备上的试用.
(3) 新的轧辊热处理和加工技术的应用.大型数控机床的应用,计算机自动控制的加热炉和淬火设备的试用,可以增加轧辊的制造精度和表面均匀性,适应高档次轧机的需要.
高速钢轧辊特点,高速钢轧辊的特点主要体现在以下七个方面:
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