[发明专利]冷轧辊子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辊子的制造方法，具体涉及一种冷轧辊子的制造方法。

背景技术

冶金制造业所使用的冷轧辊子(包括工作辊、支撑辊)是主要消耗性工具，也是冶金行业不可缺少的工具。采用轧辊所生产出的产品涉及到汽车、家电、电子、石化、机械等多个国民经济重点行业。

轧机的结构如图1所示，包括轧机机架1、工作辊2、支撑辊3，轧机机架1内设置有一对工作辊2和一对支撑辊3，支撑辊3通过轴瓦4与轧机机架1连接，轴瓦4与轧机机架1通过压下螺丝5固定连接；工作时，所需轧制的工件6设置于两个工作辊2之间，两个工作辊2共同作用，实现对工件6的轧制。

轧机的辊子结构如图2所示。

近几年由于冶金行业的不断发展，对冷轧工作辊、支撑辊的需求量每年以30％的速度增长，同时由于汽车、家电行业的不断进步，对高质量的金属板材、带材、薄材需求不断增加，因此对高质量冷轧辊子的需求也不断增大。

冷轧辊子作为生产这些产品的重要工具，其质量直接影响着板材、带材、薄材的质量。更有甚者，由于冷轧辊子在工作时的剥落，直接造成这些企业大量的废品产生。特别是宝钢、鞍钢、武钢、包钢、中国铝业等国家大型企业不断有新项目的投产，对轧辊要求也越来越高。

目前，虽然在轧辊材质上不断改进，轧辊的材质由原来的Cr2系材质，发展到Cr3系、Cr5系直至新的半高速系和铌--氮合金等，增加了轧辊的抗疲劳性、耐磨性、耐腐蚀性；但无论那种材质，其通性问题是轧辊的网状碳化物问题始终没有得到很好的解决，网状碳化物过大问题始终存在。就是说虽然从材料本身提高了性能，但这些材质固有的问题并没有消除。

这种情况的存在，不但降低了新材料的设计预期，同时也造成不必要的浪费。

由于轧辊所轧制的产品是铝合金、铜合金、钢等金属制品，其工作表面接触的是较硬的材料，因此必须使轧辊的硬度和耐磨性远高于所轧制材料，而轧辊中的碳化物是提高轧辊硬度最有效且成本最低的，故所有轧辊材料都离不开一定级别的碳化物，因此轧辊材料全部采用中碳和高碳合金工具钢。

辊坯中存在一定级别的网状碳化物可以提高轧辊的硬度、增加耐磨性，但当网状碳化物大于一定级别，则其害处大于益处。国家通行性级别是，直径≤Φ650mm的锻制辊坯，网状碳化物≤2.5级；直径＞Φ650mm的辊坯，碳化物应≤3.0级。如果大于这一级别，辊坯在使用中，就会产生问题。

轧辊中的网状碳化物过大的危害表现在以下方面：

1、轧辊在使用时易出现表面剥落现象，造成轧辊的使用耐用性降低，使轧辊报废；同时剥落物会压入产品中和在产品表面产生大的疤痕，造成所轧制的产品废品量增加，因此剥落现象对于所有轧辊生产的产品都是不能接受的问题。

产生剥落的原因是：由于大的网状碳化物是轧辊内部的一种缺陷，它割裂了轧辊内部晶粒结合，在大的压力下高速旋转时，在轧辊与产品的接触临界面上，从网状碳化物近辊身表面位置产生裂纹，裂纹在外力作用下不断扩展，当裂纹扩展到一定程度时，使该部位表面剥落下来，剥落的轧辊基本报废。

2、降低轧辊的耐磨性；虽然一定级别的碳化物能够增加轧辊的耐磨性，但大于这一级别，耐磨性就会降低。

其机理是：碳化物的韧性很差，属于脆性物。大的碳化物聚集，尤其是在轧辊表面，在压力和扭转力的反复作用下，使碳化物破碎，近而呈质点状脱落。从辊身表面直观看在这些地方出现斑点，这些斑点与轧制材料接触时表现出轧制材料表面出现麻点，使产品表面不光滑，如汽车用蒙皮等钢板，这些材料是绝对不可以出现麻点问题的。出现这种情况轧辊必须下机进行修磨掉表面层。这就减少了轧辊的使用层，近而减少了轧辊的轧制量，同时也增加了轧机更换轧辊所需的停机时间。

3、降低轧辊的耐腐蚀性；

钢中碳化物本身就是不耐腐蚀物质，轧辊表面大的碳化物长期在轧辊润滑液的作用下，开始腐蚀。宏观表现是，腐蚀处的颜色比其他地方发暗，没有了光泽。轧制出的产品表现为粗糙，用手轻轻细摸有不平的感觉，制品也不光滑，出现这种情况也必须修磨轧辊。

以Cr5系工作辊为例，该材质轧辊的使用层是50毫米，其轧制汽车用钢板设计量为轧制5万吨报废。在轧辊的其他指标正常情况下，由于碳化物粗大，其轧制钢板量只能达到3.5～4万吨。轧制量的降低是由于发生不耐腐蚀、不耐磨问题，这就增加了对轧辊的修磨次数，每次修磨都要修磨掉2～5毫米的使用层。修磨次数增加，也就是减少使用层的使用量。

碳化物形成长大的机理：