合金半鋼軋輥的碳含量通常為1.5%~2.3%，包括 Cr、Ni、Mo、V 等合金元素，一般游離碳化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 6左右%～10%硬度下降小、耐磨性能高、韌性良好、消耗顯著降低，型材和軌梁表面質(zhì)量顯著提高廣泛用于替代鑄鋼軋輥和普通低合金鑄鐵軋輥，如大斷面型鋼粗軋輥、型鋼軋機(jī)初軋和中間軋制機(jī)架、熱軋帶鋼連軋機(jī)初軋和精軋前級(jí)工作輥。

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碳含量小于1.8%半鋼軋輥含有鉻、鎳、鉬等合金元素，其顯微組織為回火索氏體，基體上分布著細(xì)晶和棒狀碳化物，硬度范圍為HS35－55之間。隨著碳含量的增加，半鋼軋輥組織中出現(xiàn)越來(lái)越多的共晶碳化物。

根據(jù)軋輥用途調(diào)整半鋼軋輥的碳含量、通過(guò)相應(yīng)的熱處理工藝，控制合金元素的含量以獲得不同的基材、半鋼軋輥組織的碳化物含量和形態(tài)，以滿足不同軋機(jī)的要求。因此，半鋼軋輥材料已經(jīng)發(fā)展成為適合不同類型軋機(jī)使用要求的系列材料。

半鋼輥身工作層中的碳化物含量、形狀分布沿輥身半徑變化不大，其突出表現(xiàn)是軋輥工作層硬度下降很小，適用于大中型深孔鋼廠的軋機(jī)機(jī)座、對(duì)于小方坯連軋機(jī)的軋輥，最好采用預(yù)開(kāi)口熱處理工藝生產(chǎn)半鋼軋輥。

半鋼軋輥也廣泛應(yīng)用于小規(guī)模的粗軋棒材和線材；熱軋帶鋼連軋機(jī)的四輥粗軋、精軋前架工作輥、小立輥。熱軋中窄帶鋼精軋用支撐輥等。

半鋼軋輥大多采用靜態(tài)整體鑄造法生產(chǎn)2002年，我國(guó)開(kāi)發(fā)并試制了離心復(fù)合半鋼支承輥輥身外層采用半鋼材料，輥身和輥頸采用球墨鑄鐵，成功應(yīng)用于熱軋中寬帶鋼精軋機(jī)。半鋼輥環(huán)是通過(guò)離心鑄造生產(chǎn)的輥環(huán)的外層為高碳半鋼，內(nèi)層為石墨鋼或球墨鑄鐵在高速旋轉(zhuǎn)離心機(jī)上，將兩種不同材質(zhì)的鋼和水倒入輥環(huán)中進(jìn)行復(fù)合鑄造

半鋼軋輥必須經(jīng)過(guò)高溫?cái)U(kuò)散退火處理：鉻和碳是形成半鋼軋輥碳化物的重要元素，也是提高軋輥耐磨性的重要元素。然而，由于軋輥的凝固是一個(gè)非平衡過(guò)程，鋼液固溶體的結(jié)晶是一個(gè)選擇性結(jié)晶過(guò)程，半鋼軋輥鑄態(tài)組織中存在嚴(yán)重的鉻偏析。奧氏體晶界是富鉻區(qū)、在富碳區(qū)，二次碳化物會(huì)在此析出并形成網(wǎng)絡(luò)，這將極大地破壞軋輥的組織和性能。因此，為了消除軋輥凝固偏析造成的鉻偏析，需要對(duì)半鋼軋輥進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散退火處理。

非金屬夾雜物對(duì)半鋼軋輥組織的影響：當(dāng)鋼液中存在大量高熔點(diǎn)非金屬夾雜物時(shí)，容易形成偽共晶碳化物核心，凝固時(shí)析出的共晶或偽共晶碳化物優(yōu)先長(zhǎng)大，容易形成大塊碳化物巨大的滲碳體容易成為熱裂紋的發(fā)生點(diǎn)，起到加速裂紋擴(kuò)展的作用非金屬夾雜物的存在會(huì)降低半鋼軋輥的斷裂韌性值和塑性指數(shù)。所以半鋼軋輥一般要求非金屬夾雜物總量控制在0.05%以下。

由于原材料控制不嚴(yán)，工藝方案不合理，生產(chǎn)操作不當(dāng)，管理制度不完善，合金半鋼軋輥會(huì)產(chǎn)生諸如氣孔等缺陷、粘砂、渣孔、殘?jiān)⒖s孔、縮松、裂紋、硬度不均等各種質(zhì)量缺陷。

1、鋼水純凈度控制技術(shù)

軋制鋼水純控制技術(shù)貫穿配料始終、初煉、精煉、在鑄造等環(huán)節(jié)采用全程夾雜物控制技術(shù)，控制內(nèi)生夾雜物和外來(lái)夾雜物，明顯減少夾雜物數(shù)量，減少大尺寸夾雜物，改善其在鋼中的分布和形態(tài)。采用錳鐵、硅鈣、稀土鎂復(fù)合脫氧等氧氣含量減少到（40～60）×10 ，比之前的Al脫氧大大降低。

2、鋼水化學(xué)成分控制技術(shù)

根據(jù)不同用途調(diào)整合金半鋼中碳及合金元素含量，優(yōu)化控制合金窄成分，增加 V V、Ti 元素起到細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化的作用在彌散強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化的共同作用下，達(dá)到改善軋輥組織和性能的目的。鋼水采用稀土孕育的方法，使碳化物隔離和球化，增加耐磨性。顯微組織中以不同形式存在的珠光體會(huì)影響熱處理引起的組織應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的形成片狀或針狀珠光體可導(dǎo)致微裂紋的形成，微裂紋可在內(nèi)應(yīng)力的促進(jìn)下擴(kuò)展并最終導(dǎo)致軋輥開(kāi)裂粒狀珠光體形成后，熱裂傾向的發(fā)生大大減少，軋輥的抗事故能力也得到提高。

3、軋輥外觀質(zhì)量控制技術(shù)

1）縮孔、縮（疏）松

滾子產(chǎn)品的特殊結(jié)構(gòu)大截面和長(zhǎng)軸向決定了在鑄造過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生縮孔、疏松等鑄造缺陷。大型半鋼軋輥冒口端易出現(xiàn)縮孔，縮松（疏）下輥頸易出現(xiàn)疏松，輥身工作面內(nèi)有縮孔疏松缺陷，影響軋輥質(zhì)量。鑄造工藝設(shè)計(jì)采取了下輥頸砂型≤30 mm，輥身冷型掛砂 12 mm~15 mm，冒口砂型≥603356mm 3356mm等工藝措施；精確控制澆注溫度，一般在液相線以上335650℃ ~ 60℃；嚴(yán)格控制冷模溫度，一般為335680℃ ~ 100℃；用高溫鋼水點(diǎn)澆冒口的時(shí)間一般在 30 min 以內(nèi)，溫度超過(guò) 80℃~100℃的液相線，在冒口上表面以下4003356mm處開(kāi)始點(diǎn)澆冒口，點(diǎn)澆時(shí)間在3356  min 3356以上，當(dāng)點(diǎn)滿時(shí)，加入335mm的加熱劑/t，蓋保溫罩；引用自主研發(fā)的電加熱專利技術(shù)，采用合理的電加熱工藝，使冒口補(bǔ)縮通道保持暢通；利用凝固模擬技術(shù)設(shè)計(jì)的冒口尺寸滿足補(bǔ)縮要求，保證體積收縮所需的鋼水。

采取上述工藝措施可以減緩縮孔、縮（疏）松缺陷的產(chǎn)生。

2）夾渣、夾砂

用專用砂輪打磨冷模內(nèi)表面，清除冷模及其他砂箱內(nèi)表面的污垢，并保證表面無(wú)粘合劑。砂型采用緩慢升溫至 400℃的干燥工藝。合箱前，所有接頭都要磨平，吸出內(nèi)腔、在管道內(nèi)傾倒雜物時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格檢查空腔的質(zhì)量如有損壞，可修復(fù)晾干后再使用冷模內(nèi)壁不允許有裂紋和脫漆。切線內(nèi)澆道用于將雜質(zhì)集中在軋輥中心，有利于雜質(zhì)的浮動(dòng)澆口杯以穩(wěn)定和封閉的階梯方式設(shè)計(jì)。

3）裂紋、斷輥

鑄件有熱裂紋和冷裂紋熱裂紋通常是由工藝引起的如果軸向收縮受阻，容易造成熱裂紋。軋輥能自由收縮變形，自下而上應(yīng)有良好的定向凝固；模型盡可能接近最終輥型，表面良好的柱狀晶組織能在最終輥中表現(xiàn)出良好的耐磨性。必須嚴(yán)格執(zhí)行澆筑工藝參數(shù)，并及時(shí)撤離嵌縫支撐體。Ni、Mn、Mo 等元素增加了白點(diǎn)的敏感性，容易產(chǎn)生裂紋，所以要控制好入爐原料的干燥。熱處理中產(chǎn)生裂紋的原因：熱處理和高溫?cái)U(kuò)散退火后，下輥頸端輥身13處出現(xiàn)橫向裂紋，裂紋出現(xiàn)在熱處理高溫?cái)U(kuò)散退火階段，溫度范圍為680 ~ 133，356，040℃。

在冷卻和加熱的過(guò)程中主要有兩種應(yīng)力，即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。在熱處理的加熱階段，表面熱膨脹產(chǎn)生軸向和徑向的拉應(yīng)力，在相對(duì)較低的溫度下產(chǎn)生壓應(yīng)力從爐內(nèi)滾筒裝料位置和溫度分布來(lái)看，爐內(nèi)上部溫度高，下部溫度低結(jié)合裂紋位置的氧化程度分析，軋輥長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)龘p，必然加大上下溫度梯度，可能在軋輥結(jié)構(gòu)中引起內(nèi)應(yīng)力，形成微裂紋，并逐漸發(fā)展為裂紋。

輥結(jié)構(gòu)在軸向上較長(zhǎng)，并且具有大的橫截面半鋼軋輥的導(dǎo)熱系數(shù)只有 453356鋼的一半，導(dǎo)熱性能差；鑄造時(shí)，冒口端溫度高，下端溫度低客觀上存在上下溫度梯度，其軸向拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于切向和徑向應(yīng)力，可能造成輥身橫向裂紋；吹風(fēng)冷卻時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量小，吹風(fēng)位置調(diào)整不當(dāng)，使空氣鞋套的輥體表面不完整，輥體局部膨脹或收縮不一致，也可能造成輥體橫向裂紋；在加工過(guò)程中，肩部的倒角較小或徑向擴(kuò)大。采用熱開(kāi)箱，嚴(yán)格控制升溫速率，特別是680℃后，升溫速率盡可能緩慢升高，680℃保溫時(shí)間延長(zhǎng)至 163356 h，升溫速率修改為小于等于 100℃。在加熱保溫階段，根據(jù)爐內(nèi)溫度變化及時(shí)調(diào)節(jié)和控制溫度；輥體上表面覆蓋硅酸鋁纖維氈進(jìn)行保護(hù)；調(diào)整風(fēng)機(jī)的高度，使其與輥體中心線對(duì)齊，或轉(zhuǎn)移到噴霧混合器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)吹風(fēng)。