辊锻轧制技术
冷弯型钢四辊轧制技术_马越峰
图1
二辊式与四辊式成型之比较
( 2) 四辊轧制可以减小辊面与带钢接触部分 的速度差 , 从而减少辊面磨损和对带钢表面可能 产生的划痕, 保证产品的表面质量。 ( 3) 四辊结构形式提供了轧辊组合的灵活性, 为轧辊孔型共用体系的设计提供空间。这种灵活 的轧辊组合配置提供的另一大优点是使生产厂家 能够根据用户的要求, 在不增加轧辊投入的前提 下, 控制高频焊缝在矩形管宽面或高面的位置, 这对一些有特殊后加工要求的用户十分有利。 ( 4) 四辊轧制在深断面产品的成型时 , 可以 减少变形的附加摩擦 , 降低能耗。 3 冷弯四辊轧制技术的应用 从设备角度来说 , 目前国内外能制造四辊插 入式机架的厂家有不少, 但能够充分发挥四辊机 架优势的厂家不多, 问题的关键在于轧辊孔型设 计与设备的结合与配套。在冷弯生产线上, 成型 机组主要由以下部分组成 : 粗成型 ( breakdown) 、 精成型 ( finpass) 、焊接部分 ( HF welding) 、整形 部分 ( sizing & shaping) 。四辊轧制技术主要用于 后三个部分。 3 1 精成型部分 四辊轧制在精成型阶段, 方变方与圆变方工 艺示意见图 2。 圆变方 工艺无法实现孔型的 共用, 一般一个规格一套轧辊; 方变方 工艺 可以做到下辊和侧辊完全共用 , 上辊分档共用。
44
上
海
金
属 产品的加工硬化倾向小。
第 25 卷
表 1 80~ 100 系列方矩形管典型产品规格
80 方系列 80 90 100 110 120 80 70 60 50 40 85 方系列 85 85 90 80 100 70 110 60 120 50 130 40 90 方系列 90 90 100 80 110 70 120 60 130 50 140 40 95 方系列 95 100 110 120 130 140 150 注 : 表中单位均为毫米 ( mm) 95 90 80 70 60 50 40 100 方系列 100 110 120 130 140 150 160 100 90 80 70 60 50 40
轧辊制造技术的工艺及发展历程
轧辊制造技术的工艺及发展历程随着轧制技术的不断发展，轧辊的工作环境也越来越苛刻，以热连轧为例，轧辊长期处于高温、高负荷、高速度的恶劣条件下，对轧辊的性能要求更高。
目前国内几大钢铁公司轧钢厂陆续进行改造，引入先进的轧制生产线，但国内轧辊厂却不能完全生产高性能的配套轧辊，还需花费巨资进口国外轧辊。
因此，为轧机配备高性能的轧辊成为我国轧辊行业面临的新课题，而选择最优的轧辊生产方法是制造不同种类轧辊的关键。
轧辊的常规制造方法有一体铸造、溢流铸造、离心铸造及锻造四种方法。
一体铸造轧辊的铸型分为三部分，冒口、上辊颈和下辊颈，一般用圆砂箱、干砂型制造，而中间部分需要激冷，故使用金属型且表面敷以涂料，采用底注式浇注。
高速、重载轧机的发展，要求轧辊具有更高耐磨性的同时，还需进一步提高心部的韧性，而采用一体铸造法获得的单一成分札辑难于满足要求。
为此，需要分别熔炼轧辊工作表面、轧辊心部和辊颈用金属液，并采用溢流铸造或离心铸造（CF)法生产轧辊。
用离心铸造法生产的轧辊与一体铸造法、溢流铸造法相比具有如下优点：金属液收得率高；节约大量合金材料；轧辊表面质量得到改善；轧辊强度显著提高；轧辊使用效率明显提高。
此外，离心铸造法生产轧辊还具有生产效率高、操作简便和易于控制等特点。
因此，离心铸造复合轧辊引起了国内外的重视，目前在我国绝大多数轧辊厂均采用离心铸造法生产轧辊。
锻造法的原理最简单，它的生产过程如下：浇注一些小型铸坯；将浇注的小型铸坯进行电渣重熔；锻造铸坯成形；热处理前粗加工；热处理；因此不存在结合层问题，但是制造过程复杂，价格昂贵。
在上面介绍的四种常规方法中，由于离心铸造法具有明显优点，因此应用较广。
20世纪90年代以后，日本、欧洲相继研制开发了CPC法（连续铸造复合法），乌克兰、瑞典和美国分别研制了ESSL量(液态金属电渣复合法）、Spray法（喷射成形法）等。
CPC装置是用一支锻造的钢芯轴，芯轴表面涂助熔剂，用感应线圈对芯轴表面进行预热，熔化的工作层金属浇入芯轴和带感应线圈的中间包之间，感应线圈加热熔融金属，控制温度使之与芯轴形成结合。
轧辊生产工艺流程
轧辊生产工艺流程轧辊是轧制金属的重要工具，在轧制过程中起到支撑金属材料、改变金属材料形状和尺寸的作用。
轧辊的生产包括轧辊铸造、热处理、精加工和质检等环节。
以下是轧辊生产的主要工艺流程。
首先，轧辊的生产始于轧辊铸造。
在轧辊铸造过程中，首先根据轧辊的结构参数，制定铸造工艺方案，确定熔炼材料和铸型材料。
然后，按照轧辊的形状和尺寸制作铸型，并在铸型内涂抹耐火材料。
接着，熔炼金属材料，将熔融金属倒入铸型中，待金属凝固后，取出轧辊铸件。
其次，轧辊的生产需要进行热处理。
热处理是为了改善轧辊的硬度和强度，提高轧辊的耐磨性和耐热性。
热处理一般包括淬火和回火两个步骤。
在淬火过程中，将轧辊加热至一定温度，然后迅速浸入冷却介质中，使轧辊表面形成硬脆组织。
随后，在回火过程中，将淬火后的轧辊加热至一定温度，保温一定时间，然后冷却至室温，使轧辊表面的脆性得到缓解，同时增加韧性和强度。
接下来，轧辊的生产还需进行精加工。
精加工包括车削、磨削和抛光等工艺。
首先，通过车削工艺将轧辊的外径和端面进行加工，使其符合要求的几何尺寸和表面粗糙度。
然后，通过磨削工艺将轧辊的外表面进行研磨，提高轧辊的表面光洁度和平行度。
最后，通过抛光工艺对轧辊进行抛光，使其表面得到更好的光亮度和光滑度。
最后，轧辊的生产还需要进行质检。
质检是为了验证轧辊的质量是否符合技术要求。
质检一般包括外观检查、尺寸检测和力学性能测试等项目。
外观检查主要是对轧辊的表面质量进行检查，包括表面有无裂纹、气孔等缺陷；尺寸检测主要是对轧辊的几何尺寸进行测量，包括外径、内径、宽度等尺寸；力学性能测试主要是对轧辊的硬度、强度等力学性能进行测试，以确保轧辊的使用性能。
综上所述，轧辊的生产工艺包括轧辊铸造、热处理、精加工和质检等环节。
每个环节都有其特定的工艺要求和技术要求，通过完成这些环节，可以制造出质量可靠、性能稳定的轧辊产品。
大型支承辊锻件锻造工艺与模拟技术研究
大型支承辊锻件锻造工艺与模拟技术研究大型锻件作为大型成套设备的核心零件,在国民经济建设、国防装备发展和现代尖端科学技术重大装置的建设中,起着非常重要的作用。
其生产能力、产品级别与性能质量水平已成为一个国家工业水平的标志。
支承辊是轧钢生产设备的主要零部件,在不同规模的轧钢企业和各种规格的轧钢机上得到广泛使用。
整体锻造支承辊是轧钢机的心脏型部件,工作状态的好坏直接关系到板材的表面质量和板形。
支承辊锻件的特点是辊身尺寸大、重量大,是大型轴类锻件的代表。
辊面承受巨大的应力,质量要求也高,制造难度就大。
本文应用现代锻造理论对支承辊锻造工艺进行分析优化,以提高锻件质量。
本文中的大型支承辊锻件的材料为45Cr4NiMoV钢。
针对45Cr4NiMoV钢,本文中通过物理模拟实验测定了其流变应力曲线。
论述了流变应力模型的发展历程,计算出了该钢材的热塑性变形的激活能,并利用模拟软件Deform-3D中的材料本构方程,建立45Cr4NiMoV钢的材料模型。
为该材料在热变形领域的应用及大型支承辊的锻造工艺提供科学依据,并为进一步的研究该材料奠定基础。
根据对WHF法锻造拔长工艺中的砧宽比和料宽比的控制、每趟压下率的安排和合理错砧等理论的分析结果,运用有限元软件Deform-3D对45Cr4NiMoV钢支承辊进行多次数值模拟,在模拟过程中,分析了不同的工艺参数对锻件内部应力应变的分布及消除内部缺陷的影响。
通过模拟结果的对比,优化了大型支承辊锻件的锻造工艺。
本文对
45Cr4NiMoV特大型支承辊材料及其锻造工艺的研究结果,为下一步对大型锻件内部裂纹模拟的研究奠定了有利的基础。
高效的生产工艺-自动化辊锻，汽车生产必用
高效的生产工艺-自动化辊锻，汽车生产必用本圈每月组织工厂改善实践活动，征寻合作工厂，有意请与编辑联系辊锻是回转锻造的一种，属于连续局部塑性成形工艺。
相较于自由锻、模锻等锻造方法具有很多优点，现广泛应用于农机具、餐具、汽车零部件、叶片、工具行业等的制坯和成形工序，近年来在铁路、机车等行业关键零部件制坯中得到了广泛应用。
本文从辊锻变形原理、辊锻工艺特点、我国辊锻工艺研究与应用现状和辊锻工艺未来发展四个方面对辊锻工艺进行了介绍。
辊锻工艺是将纵向轧制技术引入锻造成形范畴，并经不断发展而形成的锻造工艺，属于连续局部塑性成形。
相比于自由锻、模锻等锻造方法具有很多优点，现广泛应用于农机具、餐具、汽车零部件、叶片、工具行业等的制坯和成形工序，近年来在铁路、机车等行业关键零部件制坯中得到了广泛应用。
辊锻的变形原理在常规轧制中，坯料轴线与轧辊轴线互相垂直，而且制件的运动趋势和轧辊的转向是一致的，可称之为纵轧。
辊锻是塑性变形中坯料长度小于轧辊圆周长的纵轧。
辊锻变形时通过一对反向旋转的模具使毛坯连续地产生局部变形。
平辊变形是辊锻最简单的变形情况。
随着上下辊的反向转动，坯料在高度方向受到了模具的挤压，产生塑性变形，高度减小，长度增加。
这一形变过程类似于纵轧，图中两虚线之间的区域为变形区。
变形的主要参数有变形区长度l、坯料入口断面的高度h0和宽度b0、坯料出口断面的高度h1和宽度b1、变形区所对应的轧辊圆心角α（咬入角）等。
平辊同轧制一样，坯料在辊锻任意时刻的变形情况，都可以代表整个变形过程，这个变形过程非常稳定。
但是，实际生产中的辊锻变形中，坯料轴向截面一般都发生变化，变形不稳定。
辊锻模具安装在锻辊上，随着上、下锻辊向相反方向的转动，坯料随模具型槽的变化发生连续、局部的塑性变形。
在实际生产中辊锻模具型槽截面在不断变化，则辊锻的变形区受力、辊锻过程中坯料的咬入、辊锻时的前滑、后滑和展宽都在不断变化，这导致辊锻过程比平辊复杂。
轧辊生产工艺流程
冷轧辊的一般生产过程1、冷轧工作辊生产过程如下：精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→电渣重熔→锻造→球化退火→粗加工→调质（淬火＋高温回火）→半精加工→探伤检测→预热处理→双频淬火→冷处理→低温回火→精加工→硬度、超声波及金相→包装出厂2、冷轧支承辊生产过程如下：精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→锻造→球化退火→半精加工→调质（淬火＋高温回火）→探伤检测→开合式炉淬火→回火→精加工→硬度、超声波及金相→包装出厂轧辊基础知识(一)1-什么是轧辊，轧辊的种类有哪些？轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。
轧辊种类按成型方法可分为铸造轧辊和锻造轧辊；按工艺方法分为整体轧辊、冶金复合轧辊和组合轧辊。
整体轧辊分为整体铸造和整体锻造轧辊两种。
冶金复合铸造轧辊主要有半冲洗复合铸造、溢流（全冲洗法）复合铸造、离心复合铸造三种，此外还有连续浇铸包覆（CPC－Continuous PouringProcess for Cladding）、喷射沉积法、热等静压（HIP－Hot Isostatically Pressed）、电渣熔焊等特殊复合方法制造的复合轧辊种类。
组合轧辊主要是镶套组合轧辊。
2-什么是整体轧辊？整体轧辊是相对于复合轧辊而言的，整体轧辊的辊身外层与心部以及辊颈采用单一材质铸造或锻造而成，辊身外层和辊颈不同的组织、性能通过铸造或锻造工艺以及热处理工艺过程来控制和调整。
锻造轧辊和静态铸造的轧辊均属于整体轧辊。
3-轧辊按材质主要分为哪几种类别？轧辊按制造材料主要划分为铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊和锻造系列轧辊三大类别。
4-什么是铸造轧辊，铸造轧辊主要有哪些种类？铸造轧辊是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。
铸造轧辊按材质又可分为铸钢轧辊和铸铁轧辊两类；按制造方法又可分为整体铸造轧辊和复合铸造轧辊两类。
5-哪些轧辊适合于整体铸造生产？初轧机、钢坯连轧机、大型型钢和轨梁轧机、热轧板带钢轧机破鳞和轧边机、型钢万能轧机的轧边机，还有小型型钢、线棒材轧机的粗轧机架等轧机使用的轧辊，大多采用整体铸造方法生产，这类轧辊使用层较厚，孔型较深。
近净成形技术-精密辊锻
近净成形技术-精密辊锻摘要为了提升航空产品竞争力,要求生产过程节约能源、节约材料、提高资源利用效率,发展、应用近净成形技术是一个有效途径,精密辊锻就是近净成形技术的一种典型加工方法,本文以航空产品叶片作为载体介绍了精密辊锻的应用及成型的加工工艺要点。
关键词近净成形;精密辊锻;工艺现代先进的航空装备产品,为了提升战场和市场竞争力,通常必须在质量(高)、效率(高)、寿命(长)、成本(低)等方面具有综合优势。
而质量、效率、寿命、成本的完美结合,需要通过先进的制造技术加以实现。
近净成形技术是目前制造技术中发展较快的先进技术,它实现了高质、高效、低成本的加工。
近净成形技术之一精密辊锻技术实现了“两高一低”的目标。
我国制造业在一个相当长的时期将获得快速发展,制造业特别是机械制造业的发展,要求生产过程节约能源、节约材料、提高资源利用效率,已成为能否以低成本、高质量、高效率参与国际市场竞争的十分重要的问题,发展、应用近净成形技术就是一个有效途径。
近净成形改变了传统的毛坯成形技术,使产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变,使外部质量作到无余量或接近无余显,内部质量作到无缺陷或接近无缺陷,实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。
金属零件近净成形技术是一种生产工序少、成本低、材料利用率高、成形精度高的金属零件直接加工技术,这些技术的应用不仅提高产品的性能,而且节省了大量的贵重金属,降低了成本。
精密辊锻就是近净成形技术的一种典型加工方法。
1 辊锻的分类及应用辊锻是将轧制变形引入锻造生产中的一种锻造新工艺,其特点就是在于通过一对反向旋转的模具使毛坯连续地产生局部变形。
即坯料在高度方向经辊锻模压缩后,除一小部分金属横向流动外,大部分被压缩的金属沿坯料的长度方向流动,因此,辊锻变形的实质是坯料的延伸变形过程。
辊锻工艺按其用途分为制坯辊锻与成形辊锻两类。
辊锻工艺按采用型槽的类型可分为开式型槽辊锻与闭式型槽辊锻两种方式。
开式型槽辊锻的模槽是刻制在两个辊锻模上,因而刻槽较浅,锻模的强度高,而且能量的消耗也较少。
017-锻钢冷轧辊辊坯制造技术
锻钢冷轧辊辊坯制造技术张洪奎, 徐明华（宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司上海200940）摘要：本文阐述了锻钢冷轧辊的发展历程、锻钢冷轧辊对辊坯送技术要求、辊坯的制造技术及发展方向。
辊坯制造通常采用电渣重熔技术、高温扩散处理技术、锻造变形的热加工技术及锻后正火处理、球化退火处理和扩氢处理技术。
并指出微合金化技术是提高冷轧辊使用寿命的发展方向；开发电炉精炼钢冷轧辊是提高锻钢冷轧辊市场竞争力的有效途径。
关键词：锻钢冷轧辊；辊坯制造；电渣重熔；电炉精炼；锻造；锻后热处理Technology of Forging cold roll BlankZhang Hongkui, Xu Minghua(BAOSHAN IRON & STEEL CO.,LTD Special Steel Branch, Shanghai, 200940)Abstract: The development process of forging cold roll, the requirements for cold roller blank ,the manufacturing technic of cold roll blank and the development direction have been discussed in this paper. The electric slagrefining, the diffuseness under high temperature, forging deformation, normalizing, sphere annealing anddiffuseness hydrogen have been applied in manufacturing cold roll. Tiny alloyed technic is the developmentdirection of improving the life of cold roller. Development ladle furnace vacuum refining cold roller is aneffective method for promotion competition advantage of forging cold roller.Key Words : Forging cold roll；Manufacturing of cold roll blank；Electric slag refining；Vacuum refining；Forging；Heat treatment after forging1 锻钢冷轧辊的发展历史冶金轧辊是金属轧制设备上必备的主要部件，作为一种特殊工具用来使金属产生塑性变形，轧制出各种轧材产品。
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辊锻轧制技术
周艳鸿成型082 2008101208
1.辊锻变形特点
辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。
辊锻变形原理如图1所示。
辊锻变形是复杂的三维变形。
大部分变形材料沿着长度方向流动使坯料长度增加，少部分材料横向流动使坯料宽度增加。
辊锻过程中坯料根截面面积不断减小。
辊锻适用于轴类件拔长，板坯辗片及沿长度方向分配材料等变形过程。
2.辊锻基本原理
(1)坯料的咬入只有坯料被辊锻模咬入才能建立起辊锻过程，在实际生产中有端都自然咬入和中间咬入两种咬入方式，如图2所示。
在端部自然咬入进，模具与坯料之词的摩擦力是咬入的主动力，而坯料受到的压力p的分力是咬入的阻力，图中α称咬入角。
提高摩擦系数，减少咬入角有利于实现咬入条件，提高摩擦系数可用模具表面粗糙化来实现，减少咬入角可用减少绝对压下量来实现。
中间咬入是由辊锻模上的突出部位直接压入坯料而强行将坯料拽入变形区，咬入时不受摩擦影响，咬入角可以加大。
为了减少辊锻道次，增加每道次的压下量采用中间咬入是必需的。
端部自然咬入时咬入角不大于25?，中间咬入时可达：32?～37?。
(2)前滑辊锻过程中，每一时刻流入变形区与流出变形区的材料体积相等，而变形区的高度是变化的，因此材料沿辊锻方向运动速度也是变化的，在变形区出口处材料运动速度大于锻辊线速度。
这一现象称为前滑。
由于辊锻件的长度由出口处运动速度决定，因此计算前滑有重要意义，计算前滑的芬克公式为
S＝(R/h-1/2)r2
r＝(α/2)×（1-α/2β)
式中S——前滑值；
R——辊锻模半径；
α——咬入角；
β——摩擦角；
h——变形区出口处高度。
芬克公式是在忽略宽民的条件下导出的，是计算简单变形的近似公式。
对于受型槽约束的纵向变断面辊锻，其前滑值较简单辊锻小。
(3)宽展材料经过辊锻在横向上流动形成了宽展。
影响宽展的因素主要有：绝对压下量，辊锻模直径、坯料原始宽度与摩擦系数等。
绝对压下量增加，辊锻模直径增加、摩擦系数增加、原始坯料宽度减小，都使宽展加大。
理论上计算展宽的公式较多，但都是在某一特定条件下提出的，在计算复杂型槽辊锻时误差较大。
目前采用相应矩形法，即把型槽折算成矩形，借用平辊轧制时的公式，然后进行修正。
3.辊锻模具设计要点
1)对于制坯辊锻，应按照计算毛坯图的要求选择坯料，根据最大变形程度计算出辊锻道次，选择型槽系统，合理分配道次变形量。
根据变形规律计算出每道次的坯料截面尺寸，使各道次变形相适应，合理选择型槽系是关键。
型槽系方案图4所示，表2列出了常用型槽系。
在选择型槽系时，除合理分配变形量外，尚需考虑辊锻时的稳定性。
要注意型槽形状与坯料之间的配合关系，还要考虑到增大变形量受到稳定性条件的限制。
2)对于成形辊锻型槽，除考虑制坏辊锻设计的要点外，还要考虑成形性及尺寸精度的要求。
由图3所示，辊锻时后滑区占据变形区的大部分，因此型槽后壁易成形而前壁难成形。
可通过转换辊锻方向的方式使前后壁各处于一次易成形区，从而使型槽充满良好。
准确计算前滑值可保证长度方向的尺寸精度。
除了在理论上计算外，参考已有实测数据的实例也很重要。
4.辊锻设备
目前常用的辊锻机可分为双支撑式、悬臂式和复合式三种类型。
早期出现的类似轧钢机式的分壁式辊锻机已很少见到。
在辊锻制坯生产线上常见的是自动辊锻机。
这种辊锻机是把双支撑辊锻机与自动化机械手联接在一起，实现了多道次辊锻的全部自动化。
自动辊锻机已全部实现国产化。
5.辊锻成形的发展有两个重要领域。
其一是精密辊锻技术，包括冷精辊技术。
在板片类零件的精密成形上有良好的发展前景，如在叶片成形与变截面钢板弹簧上均有优势。
其二是在长轴类锻件生产上实现体积分配与预成形，减少最终成形负荷，组成精辊精锻复合生产线，用较少投资大批量生产复杂锻件。
载货汽车前轴精辊精锻生产线是一个成功的范例。
这种生产线投资只有传统的万吨压力机生产线的1/5～l/8，而产品质量与生产能力相当。
辊锻成形技术的发展将在以上两方面推动我国锻造行业的技术进步。