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。
3)使用中易形成氧化膜。轧制过程中如在轧辊表面形成连续、致密、均匀、粘结性好的氧化膜,不但可降低轧辊与轧材间的摩擦系数,而且可提高轧材尺寸精度和表面质量。普通轧辊使用初期由于无氧化膜保护,磨损较大。高速钢轧辊使用中氧化膜能很快形成,氧化膜的出现,可降低带钢与轧辊表面的摩擦,防止轧辊粘钢,提高轧辊寿命。同普通轧辊相比,高速钢轧辊的初期磨损较低,这对于提高高速钢轧辊耐磨性是十分有利的。
4)淬透性好。高速钢轧辊具有良好的淬透性,在室温下,工作层50mm范围内,从辊表面到芯部的硬度降小于3HS,可以确保轧辊从外到内都具有良好的耐磨性。
5)优良的强韧性。高速钢轧辊与一般的无限冷硬铸铁、高铬铸铁和半钢轧辊相比较,其基本机械性能抗拉强度和断裂韧性值均优于高铬铸铁轧辊和无限冷硬铸铁轧辊,与半钢轧辊接近。
同时高速旋转铸造设备,产生的离心旋转力与稳恒磁场相结合对钢液产生电磁搅拌,电磁离心铸造既保留了普通离心铸造组织致密,疏松气孔少等优点,又使粗大的柱状晶组织转变为均匀的等轴晶组织,并使第二相的分布趋于均匀,成分偏析得到控制。采用该方法生产的高速钢复合轧辊的铸锭有理想的观组织和界面结合力,使用性能好。
2)连续浇注外层成形法(CPC)。为了克服离心铸造高速钢轧辊偏析缺陷,日本新日铁公司开发了制造高速钢轧辊的CPC法,它具有节能和轧辊性能好等特点。其基本原理是把作为轧辊外层材质的钢水浇铸到垂直竖立的芯棒和水冷铸型间的空隙里,在钢水逐渐与芯棒熔敷的同时,依次使其凝固,断续向下方拉拔,制成复合轧辊。为了使浇铸的外层材质与芯棒完全熔敷,通过电磁感应加热对钢水和芯棒供热。
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