機(jī)上使受軋制的金屬發(fā)生塑性變形的部件。軋輥的形狀、尺寸和材質(zhì)須與軋機(jī)和軋制產(chǎn)品相適應(yīng)。圖1指出軋輥的基本形狀和各部分名稱。輥身是軋輥的工作部分;輥頸是與軸承接觸的部分;用接頭與傳動(dòng)裝置相聯(lián)接
軋輥有不同的分類方法。按輥身形狀分為圓柱形和非圓柱形,前者主要用于板材、帶材、型材和線材生產(chǎn),后者主要用于管材生產(chǎn)。按是否接觸軋件分為工作軋輥和支承輥。直接接觸軋件的軋輥稱工作軋輥;為增加工作軋輥的剛度和強(qiáng)度而置于工作軋輥背面或側(cè)面又不直接接觸軋件的軋輥稱支承輥。按使用機(jī)架分為初軋輥、粗軋輥、中間軋輥和精軋輥。按軋材的品種分為板帶軋輥、軌梁軋輥、線材軋輥和管材軋輥等。還可按軋制時(shí)軋件的狀態(tài)分為熱軋輥和冷軋輥。
軋輥的工作條件 軋機(jī)部件中軋輥的工作條件最為復(fù)雜。軋輥在制造和使用前的準(zhǔn)備工序中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力。使用時(shí)又進(jìn)一步受到了各種周期應(yīng)力的作用,包括有彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪力、接觸應(yīng)力和熱應(yīng)力等。這些應(yīng)力沿輥身的分布是不均勻的、不斷變化的,其原因不僅有設(shè)計(jì)因素,還有軋輥在使用中磨損、溫度和輥形的不斷變化。此外,軋制條件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常情況。軋輥在使用后冷卻不當(dāng),也會(huì)受到熱應(yīng)力的損害。所以軋輥除磨損外,還經(jīng)常出現(xiàn)裂紋、斷裂、剝落、壓痕等各種局部損傷和表面損傷。一個(gè)好的軋輥,其強(qiáng)度、耐磨性和其他各種性能指標(biāo)間應(yīng)有較優(yōu)的匹配。這樣,不僅在正常軋制條件下持久耐用,又能在出現(xiàn)某些異常軋制情況時(shí)損傷較小。所以在制造軋輥時(shí)要嚴(yán)格控制軋輥的冶金質(zhì)量或輔以外部措施以增強(qiáng)軋輥的承載能力。合理的輥形、孔型、變形制度和軋制條件也能減小軋輥工作負(fù)荷,避免局部高峰應(yīng)力,延長(zhǎng)軋輥壽命。軋輥消耗量決定于三個(gè)因素:①軋機(jī)、軋材和軋制條件,以及軋輥的合理選擇;②軋輥材料及其制造質(zhì)量;③軋輥的使用和維護(hù)制度。
軋輥的選用 小型20輥軋機(jī)的工作軋輥重僅 100克左右,而寬厚板軋機(jī)的支承輥重量已超過200噸。選用軋輥時(shí)首先根據(jù)軋機(jī)對(duì)軋輥的基本強(qiáng)度要求,選定安全承載的主體材料(各種級(jí)別的鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼等),然后考慮軋輥使用時(shí)所應(yīng)有的耐磨性。由于軋輥的磨損機(jī)理很復(fù)雜,包括機(jī)械應(yīng)力作用、軋制時(shí)的熱作用、冷卻作用、潤(rùn)滑介質(zhì)的化學(xué)作用以及其他作用,目前還沒有一項(xiàng)綜合評(píng)定軋輥抗磨性的統(tǒng)一指標(biāo)。由于硬度易于測(cè)量,并在一定條件下可以反映耐磨性,所以一般就用徑向硬度曲線來近似地表述軋輥的耐磨指標(biāo)。圖2為一般熱軋輥徑向硬度曲線。
通常對(duì)粗軋輥以強(qiáng)度、抗熱裂為主要要求;而精軋輥速度較高,軋制最終產(chǎn)品要有一定的表面質(zhì)量,對(duì)它以硬度、耐磨等為主要要求。此外,對(duì)軋輥還有一些特殊要求,如壓下量大時(shí),要求軋輥有較強(qiáng)的咬入能力,較耐沖擊;軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí),則對(duì)軋輥的剛性、組織性能均勻性、加工精度以及表面光潔度等要求較嚴(yán);軋制復(fù)雜斷面的型鋼時(shí),還要考慮輥身工作層的切削加工性能等。
選用軋輥時(shí),對(duì)軋輥的有些性能要求往往是彼此對(duì)立的,軋輥購(gòu)置費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用又很昂貴,所以應(yīng)充分權(quán)衡技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的利弊,決定用鑄的還是鍛的,合金的還是非合金的,單一材料的還是復(fù)合材料的。
軋輥種類 軋輥品種很多,主要有以下幾類:①鑄鐵軋輥。一般按制造工藝分類:工作層因金屬型的激冷作用呈白口組織(基體+碳化物)的軋輥稱冷硬鑄鐵軋輥;用上述方法,但適當(dāng)提高鐵水碳當(dāng)量而得到麻口組織(基體+碳化物+石墨)的軋輥稱無限冷硬鑄鐵軋輥。“無限”—詞源于英文“indefinite”,原意為“不明確”,指激冷層在斷口上無明確界限,被誤譯為“無限”,現(xiàn)已沿用成習(xí)。采用襯砂金屬型并繼續(xù)提高碳當(dāng)量可得粗麻口組織的軋輥,稱半冷硬鑄鐵軋輥。所有上述品種的組織中凡石墨呈球狀的,稱球墨鑄鐵軋輥;復(fù)合澆鑄的軋輥加“復(fù)合”一詞。②鑄鋼軋輥。一般按含碳量分類:含碳極高(1.4~2.4%)的過共析鋼軋輥,俗稱半鋼軋輥,高碳的半鋼軋輥實(shí)際已伸入鑄鐵領(lǐng)域;高碳過共析鋼軋輥還有一類為石墨鋼軋輥,其石墨是通過孕育和熱處理獲得的。③鍛鋼軋輥。一般按用途分類。④其他,除采用特殊加工工藝的以外,都直接以材質(zhì)稱呼。如用電渣重熔鑄造坯料鍛壓的軋輥稱為電渣重熔鍛壓軋輥。
對(duì)大部分軋輥的芯部和工作表層有不同的性能要求。用單一材料難于滿足要求時(shí),內(nèi)外層可分別用兩種材料來制造。復(fù)合工藝可采用機(jī)械組合、復(fù)合鑄造及其他復(fù)層技術(shù)。修復(fù)軋輥常用堆焊技術(shù)。