提高卷板機軋輥使用壽命的措施

韓金華

摘 要：文章通過分析對比卷板機軋輥新老制造工藝，提出了改進軋輥制造的一些良好方法和措施。

關鍵詞：軋輥 壽命 措施

中圖分類號：TG333.17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0075-02

在防爆電機制造中，電機鋼板機座毛坯的卷制，使用卷板機。卷板機軋輥在卷板過程中，由于軋輥表面受到強烈擠壓和摩擦，極易產生表面磨損及表面疲勞剝落。為提高卷板機軋輥使用壽命，在軋輥制造中，我們采取了一些針對措施，獲得了良好效果。

1 更換制造材料

卷板機軋輥工作長度800 mm，外徑Φ180 mm，工作對象為10 mm厚45鋼中板，工藝為冷卷軋。軋輥原采用45鋼制造，磨削加工前整體淬火并低溫回火。由于45鋼軋輥疲勞壽命低，已不能滿足日益提高的生產需要，現改用9SiCr鋼制造，軋輥使用壽命大大提高，從根本上改變了軋輥使用壽命低的惡劣狀況。

9SiCr鋼屬于合金工具鋼，它是在碳素工具鋼的基礎上加入少量合金元素的合金鋼，它的平均含碳量為0.9%，主要合金元素為鉻和硅，其含量都在1.5%以下。9SiCr鋼具有較高的強度、硬度和耐磨性，同時熱處理時淬透性高，材料內部組織晶粒細小，抗疲勞性能好，是適合軋輥制造的良好材料之一。

2 改善鍛造工藝

軋輥毛坯制造一般通過鍛造來實現。在鍛造生產中，影響鍛造工藝的因素有很多，如鍛造坯料的加熱、鍛造溫度的選擇、鍛造方法的確定等。改善軋輥毛坯鍛造工藝的主要措施有以下幾點。

2.1 更新鍛造加熱設備

鍛造坯料的加熱，原采用明火爐加熱，也就是將鍛造坯料置于固體燃料（煤碳）上直接加熱。這種加熱方法易使金屬材料成分改變，從而使其性能發生變化，影響軋輥使用壽命。

現將鍛造坯料的加熱設備更新為箱式電阻爐。箱式電阻爐加熱是利用電阻加熱器通電時所產生的電阻熱作為熱源，以輻射的方式加熱坯料。此種加熱方式對坯料化學成分影響較小，很適合于9SiCr合金工具鋼這樣的材料加熱。

2.2 縮小鍛造溫度范圍

原45鋼鍛造溫度范圍為800℃～1200℃，即始鍛溫度（坯料加熱出爐開始鍛造溫度）為1200 ℃，終鍛溫度（坯料停止鍛造溫度）為800 ℃。由于軋輥制造材料更換為9SiCr合金工具鋼，為了適應合金工具鋼的鍛造工藝要求，現將鍛造溫度范圍縮小為900 ℃～1100 ℃之間。這樣，降低了始鍛溫度，使合金鋼中合金氧化燒損程度減輕；同時，提高了終鍛溫度，可有效減少鍛造裂紋的出現。

2.3 鍛造方法的改進

9SiCr鋼供應鋼材為退火狀態，退火組織為粗球狀珠光體，布氏硬度為HB207。坯料加熱至1100 ℃出爐鍛造。鍛造時，應經過多次反復鐓粗和拔長，使材料在充分鍛造后金屬組織中的碳化物等能有效破碎并均勻彌散分布，軋輥開裂現象減少，力學性能提高。

3 鍛件超聲波探傷（新增工藝）

軋輥毛坯鍛造成型后，應對毛坯內部進行裂紋探傷檢查，防止由于鍛造裂紋等造成軋輥斷裂和裂紋剝落。

生產上一般采用超聲波探傷檢查。對金屬材料進行超聲波探傷的儀器為超聲波探傷儀。探傷時，超聲波頻率在20000 Hz以上，超聲波傳播到兩介質的分界面上時，能反射回來，形成缺陷波，在示波器上顯示出來。超聲波探傷就是利用這一原理來檢查鍛件中是否有裂紋存在。同時，超聲波在金屬中可以傳播很遠距離（達10 m以上），故可探測軋輥這種較大型鍛件。超聲波探傷，簡單方便，靈敏度高，裂紋定位可靠。在確定軋輥毛坯無內部裂紋后，方可投入后續加工。

鍛件超聲波探傷是軋輥制造中新增工藝，增加此工藝是為了剔除有鍛造裂紋的軋輥毛坯，防止廢品毛坯混入合格毛坯中進行后續加工和投入使用，造成軋輥加工成本的提高和使用壽命的下降。

4 調整切削加工工藝

4.1 粗加工前毛坯退火處理

在軋輥光坯制造前，首先應將鍛造后的毛坯進行退火處理，以消除鍛造內應力，降低鍛件硬度，方便切削加工。退火處理后的毛坯硬度一般為HB220左右。

4.2 切削加工刀具更新

4.2.1 刀具材料更新

切削加工使用的機床為CA6140型臥式車床。由于軋輥制造材料由原來的45鋼更換為9SiCr合金工具鋼，從而造成切削加工困難，為了應對這一難題，我們相應地將原高速鋼W18Cr4V車刀更新升級為YT15鎢鈷鈦類硬質合金車刀，這樣大大提高了車刀的切削速度。

4.2.2 刀具結構改進

在刀具結構方面，粗車外圓原采用90°外圓偏刀，現改為45°彎頭外圓車刀，使車刀的切削能力有了明顯增強。半精車外圓采用尖頭外圓車刀，以利于提高外圓車削精度。

5 最終熱處理工藝的升級換代

5.1 最終熱處理設備升級

原45鋼軋輥最終熱處理加熱設備為臺車式電阻爐，現升級為雙室真空油淬氣冷爐（圖1）。雙室真空油淬氣冷爐是一種新型高效高性能熱處理設備。此設備對軋輥加熱為真空加熱，加熱時，軋輥表面氧化脫碳程度大大減輕，熱處理油淬后軋輥表面仍然光亮如新（俗稱“光亮淬火”）。因此非常適合9SiCr合金工具鋼的淬火。

5.2 采用新型淬火介質

原45鋼軋輥淬火介質為自來水，淬火工藝為水淬；而9SiCr合金工具鋼軋輥淬火介質現采用專用淬火油，淬火工藝為油淬。由于淬火時油的冷卻速度遠小于水，這對減小淬火工件的變形和開裂很有利，從而可有效減少軋輥表面微裂紋造成疲勞剝落現象。

45鋼軋輥水淬后低溫回火，回火溫度180 ℃，軋輥表面硬度一般為HRC40～45。9SiCr合金工具鋼軋輥油淬后低溫回火，回火溫度180 ℃，軋輥表面硬度可達HRC58～62。由于最終熱處理淬火后，軋輥表面硬度大大提高，耐磨損和抗表面疲勞能力進一步增強，使軋輥疲勞壽命有效延長。

軋輥最終熱處理工藝及其效果對比如表1。

6 結語

提高卷板機軋輥使用壽命措施很多，通過更換制造材料，將原軋輥制造中使用的45鋼更換成9SiCr合金工具鋼，從根本上提高了軋輥的使用性能。另外，配合毛坯鍛造工藝的改進、切削加工工藝的調整及熱處理工藝的升級換代，使軋輥工作表面硬度提高，微裂紋大大減少，抗磨損及抗疲勞性能大大增強，使用壽命有效延長，從而滿足了生產需要。

參考文獻

[1] 余承輝.機械制造基礎[M].上海：上海科學技術出版社，2009.