SKD11材料工作輥.doc

1550酸轧机组破磷拉弯矫直机 工作辊寿命提高的研究 SKD是日本牌号的冷作模具钢，类似于国内的Cr12Mo1V1，但材料化学成份控制更严，冶炼要求更高，以 宝钢1550酸轧机组破鳞拉矫机是 年引进的日本三菱日立公司制造的设备，工作辊一直由日本三晃公司提供，由于该机组主要生产硅钢板，工作辊的消耗是一个很大的问题。多年前提出国产化并试用，因对实际工况和硅钢的特殊性了解不全面而未能成功，如何才能使国产化成功并在此基础上提高寿命、降低消耗，减少停机换辊次数，提高生产效率是一个值得认真研究的课题。 酸洗破鳞拉矫机的工作原理及特点 拉弯矫直机是结合了多辊矫直与纯拉伸矫直的优点。带材在拉伸弯曲作用下，弯曲中性层从几何中心层移向弯曲内侧，弹复时以几何中心恢复弯形，弹复曲率变小，并产生剩余延伸率，使板带材留下拉长变薄的永久变形 ，从而实现矫直作用。拉弯矫直机能有效地消除带材的波浪和翘曲等板形缺陷。 拉矫机以其生产的高效性和板形的优良性受到板材生产企业的青睐。拉弯矫直机在钢铁行业得到广泛的应用，主要使用在（1）镀锌、镀铝锌等镀层板的精整工序，保证镀层板板型和表面均匀。（2）重卷线的精整工序保证板型质量。（3）用于酸轧机组破鳞拉弯矫直，主要是将热轧板在冷轧前进行整形并在弯曲过程中使热轧板表面的氧化层龟裂脱落。目前酸轧机组破鳞拉弯矫直机主要由日本的三菱日立、德国的DMS、BWG、意大利DANELI等企业提供，工作原理如图1： 图1 酸轧机组破鳞拉弯矫直机工作辊 如图2，工作辊受支撑辊轴承组元支撑。钢板经过工作辊形成20°--25°包角在拉伸摩擦力的作用下，带动工作辊旋转，支承辊被动作同线速度运转。 图2 工作辊在工作中承受压力和摩擦力。压力负荷相对材料强度不会造成失效结果。摩擦力及带板接触辊面附着擦划是导致工作辊早期失效的主要原因。 目前国内外在工作辊的选材上大致相同，按国内代号及热处理主要有以下几种： 材料 9Cr2Mo 9SiCr GCr15 60CrMoV 表面硬度（HRC） 63～66 63～66 63～66 60～66 热处理方式 表淬 表淬 表淬 表淬 此种工作辊由于要将热轧退火应力释放后的板材进行矫直，板材的原始状态是边浪明显（热轧中有意使边部薄）。表面有一层氧化铁皮，这样的原始状态板材经过拉弯矫直机时，板材对工作辊除表面形成正常的压力和摩擦力外，边缘浪形将会形成像刀片一样对工作辊形成的切削力对工辊表面冲击并犁划，浪形的冲击及犁划对辊面损伤严重，破鳞过程产生大量氧化破碎片挤入板带和辊面中间，形成对辊面的倾轧、擦划。 因此综上所述酸轧机组破鳞拉弯矫直机工作辊的失效主要表现为深沟磨损，形成板材边部接触区早期破坏，工作辊失效形式主要有三种（见图3、图4、图5）（图6为工作辊实际失效的照片） 图3 图4 图5 工作辊失效机理及提高措施 从工作辊（日本三晃提供）拉坏辊身取样检验，辊面硬度HRC63.5，硬化层深度6~7㎜，心部组织正常，表淬组织为隐晶马氏体+弥散碳化物，晶粒度11，这说明失效辊热处理工艺及结果已使GCr15材料对抵抗磨损做出了几尽所能贡献。 3.1磨损机理分析 a.从工作原理来看，工作辊表面中间部分主要为粘着磨损，它是两个金属表面在压力下相互滑动时发生的。它的体积损失数学模型（在不考虑氧化层脱落产生的磨料磨损） V=klw/p ① 式中V是体积损失㎜3，k是磨损系数，l是滑动距离，㎜；w是垂直载荷，公斤；p是压入硬度，公斤/㎜2 b.从工作辊的实际主要失效来看，主要为刨削磨损及磨料磨损形式，是由板带的边浪形冲击刮擦，特别是边浪犁刮加上坚硬氧化物的倾轧而形成，我们从工作中可以看到，由于板材在运行的过程中，浪形的影响，板材对中的需要，将对工作辊除形成径向压力形成粘着磨损外，还将形成轴向力，轴向力将转化为工作辊两端旋转接头的承载力，在与两端挡板接触时将加大工作辊的旋转阻力。使摩擦力大大增加，同时由轴向窜动时板的横向位移，将会使垂直于表面的分力没作用，在硬粒子上的分力使颗粒与表面间发生相对切向运动。由此产生了表面剪切，划伤生成切屑，使表面产生沟槽，当表面与带尖角的硬颗粒发生剪切时，金属类似于连续切屑的形式被切去。 1550工作辊由于主要对硅钢板进行弯曲，硅钢材料硬度远高于普通板材，另外由于含较高的硅，材料脆性大，边缘锋利，在与工作辊接触工作时，相当于很多的硬脆磨粒对工作辊加力冲击、切削，同时加上硅较高的氧化物，在加有运动力的磨料磨损中，颗粒的动能以塑性功形式消耗于塑性表层内。这就使得表面被压陷式产生剪切变形。当颗粒仅仅压陷表时，表面上被挤出层状的剥落物，但如发生剪切变形，材料被挖出表面，对脆性材料，颗粒的动能消耗于裂纹扩展，并使