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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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英国 轧辊制造公司用Osprey技术生产的高速钢轧辊,辊身尺寸达φ400 mm×1000 mm,其组织比锻造组织细得多,而且完全消除了粗大的共晶碳化物,在辊芯和喷射层之间边界的结合是良好的冶金结合,轧辊疲劳性能提高,使用寿命延长,目前正考虑开发制造φ800 mm×2000 mm的高速钢复合轧辊设备。美国的BABCOCK公司和WILCOX公司与 轧辊公司也正在计划同样的项目,研究用Osprey技术制造高速钢复合轧辊。日本住友重工株式会社从1989年开始利用一台带有接收器水平往复运动装置的喷射成形设备生产 直径800 mm、重达1t高速钢轧辊辊套及高速钢/碳钢复合轧辊,用于各种型材轧制。采用这种工艺生产的轧辊在实际使用中,寿命可比一般的粉末冶金高速钢轧辊提高1.6-3.0倍,比传统铸造高速钢轧辊提高3.6倍以上,具有巨大的市场前景。 2.3热等静压(HIP)高速钢轧辊
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半高速钢轧辊是在高速钢轧辊的基础上研制出的一种新型轧辊,其合金含量大约为高速钢的一半。半高速钢轧辊生产方法是将半高速钢作为轧辊的工作层材料,将合金球墨铸铁作为轧辊的芯部材料,通过离心铸造复合而成,与高速钢轧辊相比,半高速钢轧辊合金含量少、制造成本低、轧辊切削加工性能好。
(1)半高速钢轧辊含碳量大多数在1.0%以下,组织中的碳化物含量通常在5-10%;
(2)半高速钢轧辊由于合金含量较高速钢轧辊少,轧辊硬度相对低一些,通常辊身表面硬度为75-85HSD,硬度不均匀度≤2HSD;
(3)半高速钢轧辊的耐磨性低于高速钢轧辊,但是半高速钢轧辊的韧性、咬入性、抗疲劳性和切削加工性能却明显优于高速钢轧辊;
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在这些熔滴未完全凝固前将其沉积到具有一定形状的接收器上,通过控制接收器的运动便可获得具有一定外形的沉积坯件。利用Osprey技术制造的材料,具有如下技术特征:① 没有宏观偏析;② 各向同性而且组织均匀弥散;③ 初始晶粒弥散析出;④ 含氧量低;⑤ 热加工性能得到改善。正由于Osprey技术具有上述特点,用它制造高速钢轧辊已引起了人们的重视。国内学者研究了喷射成形高速钢轧辊的组织和性能,高速钢轧辊材料的主要成分(wt.%)为:0.9-1.1C, 0.35-0.45Si, 0.70-0.80Mn, 7.90-8.20Cr, 1.45-1.55Mo, 1.5-1.7V, 0.45-0.55W。喷射成形态高速钢轧辊的光学显组织中没有观察到明显的碳化物,但组织中有一定量的残余奥氏体。在扫描电子显镜下观察到晶界上明显存在不连续分布的碳化物粒子。另外,喷射成形态试样的晶粒明显细化。