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式中D为工作辊辊径;μ为摩擦系数;K为金属平面变形抗力;E为机械弹性模量。为了轧制出更薄的板带材,必须减小工作辊辊径,采用高效的工艺润滑剂(见塑性加工工艺润滑),减小金属的变形抗力,增加轧辊的弹性模量,有效地减小轧辊的弹性压扁。现代20辊轧机上采用直径小达10mm的碳化钨轧辊,可轧制厚度小到0.001mm的极薄带钢。
工程上,一般可按下式确定工作辊辊径与成品带材厚度的比例关系 D≤1000h
当增加中间退火和轧制道次时 D≤2000h
采用异步轧制技术可突破上述最小可轧厚度的限制,其原理已不同于一般的轧制理论。
不论热轧或冷轧,轧相都是实现轧制过程中金属变形的直接工具,因此,对轧辊质量要求严格。
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CPC法生产的高速钢轧辊组织细小、均匀且夹杂物少,几乎没有缩孔和疏松等缺陷发生,综合性能明显优于普通离心铸造高速钢轧辊。它不仅克服了离心铸造轧辊的偏析缺陷,轧辊心部可采用高强度锻钢,辊芯具有较高的强度,这也是离心铸造方法所做不到的。目前国外CPC法已实现了工业化,日本新日铁公司设计的一套CPC装置,其能力如下:轧辊辊身直径:250~850mm;辊身长度:≤3000mm;外层厚度:≤100mm;轧辊长度:≤5700mm;轧辊重量:≤15000Kg。
我国科学家也发明了一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置,由操作平台、钢液浇铸系统、坩埚、分离环、水冷结晶器、振动器、定位导向装置、感应加热装置、拉坯系统组成。其主要技术特征体现在水冷结晶器和坩埚处于操作平台之上,两个振动器处于操作平台之下,水冷结晶器通过分离环与坩埚相连,钢液浇铸系统配置在坩埚上方的一侧,辊芯感应加热装置和定位导向装置位于坩埚的上方,拉坯系统位于操作平台之下,引锭板正对结晶器的下端。目前已应用该技术生产了W、V含量高、偏析轻、耐磨性好的复合高速钢轧辊,可以降低轧制中换辊频率,大幅度提高轧机的作业率,降低生产成本,提高经济效益。
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使钢水凝固后与锻钢轴形成冶金结合。随着钢液不断注入,不断凝固,结晶器向上移动,最终形成外层为高速钢,辊芯和辊颈为锻钢的复合轧辊。由于外层材料经电渣精炼,洁净度高,可满足冷轧的要求,用作冷轧工作辊。日本日立公司用ESR法生产了尺寸为φ425 mm × 1880 mm的冷轧半高速钢轧辊。ESR法存在的 问题是成本较高,且难以制造较大的轧辊,另外,电渣渣料中含较多的CaF,会逸出HF、SiF4、SF6等有害气体,危害工人健康,造成环境污染。ESR法生产的半高速钢辊坯经轻锻后,在1060℃淬火和500℃回火后加工成轧辊,表面硬度为97 HS,有良好的耐磨性和抗事故能力。 我国科学家也发明了电渣熔铸制造复合轧辊方法。以预先制造好的辊芯为电渣熔铸的内结晶器,以需复合的轧辊外套层材料为电渣熔铸的自耗电极。该装置外结晶器的内径和连体双U形坩埚金属液出口的直径等于需复合的复合轧辊的外径;自耗电极的熔化速率控制在100-1000 kg/h。自耗电极可为一根或两根以上。该方法可使复合轧辊获得较窄的过渡层和良好的复合性能。
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