A nagysebességű acél (HSS) hengerek teljesítménye felülmúlja a hagyományos öntöttvas és magas nikkel-króm hengereket egy alapvető előnyük miatt: a gondosan megtervezett keményfém rendszer. Az ötvözőelemek – szén, vanádium, volfrám, molibdén, króm és esetenként nióbium – nem csak a keménységet növelik. Meghatározzák, hogy mely keményfém fázisok válnak ki, hogyan oszlanak el ezek a karbidok, és végül mennyi ideig marad életben a henger a malomban. A megfelelő kémia a különbség a szállító tekercs között 3–5-szöröse az acél áteresztőképességének horonként és olyat, ami idő előtt elkopik.
A miénk Nagy sebességű acélhengerek (HSS) precízen szabályozott ötvözet-összetétellel tervezték, hogy maximalizálják a keményfém térfogathányadát, miközben megőrzik az igényes gördülési ütemezéshez szükséges szívósságot.
A HSS tekercs mikrostruktúrákban négy keményfém fázis végzi a nehéz emelést. A Vickers-skálán mért keménységértékeik egyértelmű kopásállósági sorrendet határoznak meg:
| Keményfém típus | Elsődleges alkotóelemek | Keménység (HV) | Kulcsszerep |
|---|---|---|---|
| MC | V, Nb (VC, NbC) | ~3000 | Elsődleges kopásállóság |
| M7C3 | Cr | ~2500 | Eutektikus karbid, kopásállóság |
| M2C | Mo, W | ~2000 | Eutektikus karbid, repedésálló |
| M6C | Mo, W, Fe | ~1500-1800 | Mátrix erősítés |
Az MC-karbidok – túlnyomórészt VC – a legkeményebb fázis, és a leghatékonyabbak a kopásállóságban. Az M7C3 és M2C eutektikus karbidok, ha jól eloszlanak és nem kapcsolódnak egymáshoz, mindkettő ellenáll a repedés terjedésének. A teljes keményfém térfogathányad egy jól megtervezett HSS minőségben általában kb 15% , a hagyományos tekercsanyagok sokkal alacsonyabb szintjeihez képest.
A szén a karbidképzés alapja. A magasabb széntartalom közvetlenül növeli a keményfém térfogathányadát és edzhetőségét. A HSS tekercseknél használt szinteken (1,50-2,20%) a szén lehetővé teszi az MC, M2C és M7C3 fázisok együttes kicsapását. E tartomány alatt a karbidsűrűség nem elegendő; felette a ridegség meredeken növekszik. A mátrix összetétele és a hőkezelési reakció is szénfüggő, az optimális keménységet általában 1,0% körüli oldott szénnel érik el az ausztenitben a kioltás előtt.
A vanádium a kopásállóság egyetlen legfontosabb eleme. MC-típusú karbidokat (elsősorban VC-t) képez körülbelül HV 3000 keménységgel – keményebb, mint a HSS bármely más karbidfázisa. Ezek a finom, pre-eutektikus MC részecskék egyenletesen oszlanak el, és nem alkotnak folyamatos hálózatot, ami elfogadhatóan tartja a szívósságot. A kutatások megerősítik, hogy a túlnyomórészt MC-karbidokat tartalmazó minták hasonló vagy jobb kopásállóságot mutatnak, mint a vegyes MC M2C szerkezetűek, így a vanádium optimalizálás központi szerepet játszik a tekercsötvözet tervezésében. A hengeres alkalmazásokhoz 5-6% ajánlott vanádiumtartalom.
A molibdén kettős funkciót tölt be. Először is, elősegíti az M2C és M6C karbid képződését, növelve a teljes karbid térfogathányadát. Másodszor, ami kritikus, a keményfém részecskéken belüli molibdén dúsítás csökkenti azok repedésérzékenységét üzemi terhelés alatt – ez a mechanizmus közvetlenül meghosszabbítja a tekercselés élettartamát. Ez a keményítő hatás akkor éri el a csúcsot, ha a molibdént a 4-8%-os tartományban tartják. Az ablakon túl durvább keményfém morfológiák alakulhatnak ki. A hengerelt ötvözetek ajánlott tartalom 3-4%.
A volfrám hozzájárul a vörös keménységhez – a keménység megtartásához magasabb hengerlési hőmérsékleten –, és részt vesz az M2C és M6C karbid képzésében a molibdén mellett. A volfrám és a molibdén részben felcserélhető: a molibdén nagyjából fele tömegszázalékban helyettesítheti a volfrámot. A modern HSS hengerkompozíciókban a molibdén gyakran előnyt élvez a kedvezőbb keményfém morfológiai szabályozás miatt, és a volfrámot kiegészítő adalékként használják.
A króm javítja a keményedést, az oxidációval szembeni ellenállást és a temperálási reakciót. Ez az M7C3 karbidok (HV ~2500) fő alkotója, amely jelentős mértékben hozzájárul a kopásállósághoz, és ha jól eloszlik, gátolja a repedések terjedését. A króm a hőkezelés során is stabilizálja az ausztenitet. A tekercsek optimális tartalma 5–7%, ami egyensúlyba hozza a keményfém képződést a nagy, egymással összekapcsolt króm-karbid hálózatok kockázatával szemben, amelyek csökkentik a szívósságot. Az ajánlott tartalom 5-7%.
A nióbium hozzáadásával NbC-t képez – a VC-hez hasonló, de valamivel magasabb olvadáspont-stabilitású MC-típusú karbidot. Finomítja a karbid általános eloszlását, és részben helyettesítheti a vanádiumot. Használata a HSS hengerekben inkább célzott, mint nagy léptékű, de mérhető javulást biztosít a keményfém diszperzió egyenletességében.
A karbid térfogatfrakciója (CVF) nem egyszerűen „a több, annál jobb”. A túlzottan magas CVF – különösen, ha durva, egymással összekapcsolt eutektikus karbidok révén érhető el – rontja a szívósságot és felgyorsítja a hámlást a termikus ciklus során. A cél egy kb 15% a szabványos HSS minőségekben , amely finom, diszkrét MC részecskékből és jól diszpergált, egymással nem összefüggő M2C és M7C3 eutektikus karbidokból áll.
A megfelelő szívósság melletti maximális kopásállóság érdekében a legfontosabb mikroszerkezeti célok a következők:
A szén- és krómtartalom növelése önmagában növeli a CVF-et, de nem javítja lineárisan a kopásveszteséget – a durva karbidok megrepednek az üzemi feszültség alatt. A szabályozott molibdén hozzáadása az, ami a karbid térfogatát tényleges kopási teljesítménysé alakítja azáltal, hogy megakadályozza a karbid törését.
A különböző hengerlési helyzetekhez különböző ötvözetmérlegek szükségesek. A befejező állványok maximális keménységet és kopásállóságot igényelnek; a nagyoló állványoknak nagyobb szívósságra van szükségük. Az alábbi táblázat összefoglalja a szabványos HSS és félig gyorsacél (S-HSS) tekercsekhez használt összetételi ablakokat:
| évfolyam | C % | Cr % | H % | V % | W % | Keménység (HSD) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSS | 1,50–2,20 | 3.00–8.00 | 2.00–8.00 | 2.00–9.00 | 0–8.00 | 75–95 |
| S-HSS | 0,60–1,20 | 3.00–9.00 | 2.00–5.00 | 0,40–3,00 | 0–3.00 | 75–98 |
A HSS minőségek magasabb vanádiumot és szenet tartalmaznak, hogy maximalizálják az MC-karbid sűrűségét a befejező alkalmazásokhoz. Az S-HSS minőségek mérséklik ezeket az elemeket, hogy előnyben részesítsék a hőfáradás elleni ellenállást a forrószalagos malmok munkahengeres alkalmazásainál. Mindkettő elérhető nálunk Öntött acéltekercs tartomány, az adott gördülési ütemtervhez és az állvány helyzetéhez tervezve.
Ha az ötvözet összetétele és a keményfém térfogathányada helyesen van optimalizálva, az üzemi eredmények mérhetők. HSS tekercsek elérni 3–5-ször nagyobb acél áteresztőképesség horonként az öntöttvas tekercsekhez képest, és a teljes élettartam legalább 4-szer hosszabb. Az áteresztőprofilok stabilak maradnak hosszabb kampányok során is, mert a nagy keménységű MC keményfém felület ellenáll a horonykopásnak, így megőrzi a termék méretpontosságát gyakori utánköszörülés nélkül. A hőfáradás ellenállása megmarad, mivel a nem összekapcsolt keményfém architektúra korlátozza a repedés keletkezését és terjedését a gördülő érintkezési zóna ciklikus melegítése és kioltása során.
Ezek a teljesítménynövekedés közvetlenül kevesebb tekercscserét, kevesebb állásidőt és alacsonyabb tonnánkénti hengerlési költségeket jelent – ezért továbbra is a megfelelően meghatározott HSS-hengerek maradnak a választott anyag a rúd-, hengerhuzal- és profilacél befejező állványoknál világszerte.
Copyright © Huzhou Zhonghang Roll Co., Ltd. All Rights Reserved.
中文简体
