应用二硫化钼涂层控制钢轨表面缺陷.pdf

第39卷第11期
铁道技术监督
质量管理
Vol39 NoI 1
RAIL WAY QUALITY CONTROL
し LITY MANACH.MENT
应用二硫化钼涂层控制钢轨表面缺陷
王启明,杨国俊,彭水清
(铁道部驻武钢钢轨质量监督站,湖北武汉430060)
摘要:铁道部驻钢厂钢轨质量监督站对钢轨成品抽检的难点,是钢轨表面氧化铁皮压入和折叠缺陷的
抽检。这些缺陷主要是在钢轨轧制过程中,由BD2轧辊表面产生的缺陷造成对于“隐蔽”性氧化铁皮压入
和折叠缺陷的漏检,会给铁路逐输来安全隐患。为此,应用二硫化钼(MoS)涂层新技术提高轧辊表面质
量,探讨在额定产量内控制钢轨表面氧化铁皮压入和折叠缺陷的方法。
关键词:钢轨;轧制;表缺陷;缺陷控制;轧辊;涂层
中图分类号:U213.41:TG333.17文献标识码:B文章编号:1006-9178(2011)11-0032-03
0引言
表1轨梁线轧辊材质、额定轧制吨位、实际轧制吨位
轧辊
材质
额定轧制吨位介实际轧制吨位h
轧钢厂轨梁生产线开坯机BD2是钢轨生产的
BD2合金铸钢/锻钢
20000±150021224.62
重要装备,在轧制过程中,由于轧辊表面质量的波
BD2合金铸钢球曌铸铁4500400
3605.2
动会给钢轨成品带来氧化铁皮压人、折叠等表面缺
UR合金铸钢/半钢
2300±3(00
2624.52
陷。铁道部驻钢厂钢轨质量监督站作为铁路用钢轨
UF合金铸/半钢
2561.47
合金铸钢/半钢
4500±500
5722.94
质量监督单位,受铁道部委托,驻扎在钢轨生产
厂,从事钢轨质量监督工作,以保障铁路用钢轨质高,且实际生产难以达到额定轧制吨位。这是由于
量。对于部分“隐蔽”性叙化铁皮和折叠压入钢轨在通常情况下、BD2轧辊在完成500~1000L后就
表面的缺陷,检查过程中难以发现,往往在铺设上因磨损或掉肉等面临多次停轧蘑辊;当生产量达到
道后,由于钢轨受到车轮冲击的作用,才露出氧化3500~3700t时,出于轧辊磨损过大,孔型尺寸
铁皮或折叠表皮缺陷部位,给铁路运输带来安全隐失效,必须停轧更换新辊。
患。为此,探讨应用二硫化钳(MoS2)涂层新技术
提高轧辊表面质量,科学合理地控制钢轨在轧制过
2钢轨表面缺陷统计分析
程中产生的“隐蔽”性表面缺陷,以实现铁道部对
通过对轧钢厂2010年6-12月钢轨成品质量
铁路用钢轨“高纯净度、高表面质量、高平直度及抽检的数据收集整理,得出以下结论;钢轨表面缺
高尺寸精度”山的要求。
陷是成品钢轨改切的主要原因之一,而钢轨表面缺
1BD2轧辊费效比
陷中,由于BD2轧辊的原因,造成铁皮压入占总
改切量的36%(图1);另外,铁皮压人表面缺陷
费效比,即投人与产出比。轧辊在生产资料消也是造成钢轨修磨或降级处理的主要原因之
耗中所占比例很大,平均在每吨钢成本中,轧辊的
结疤轧痕其他
轧疤7%
铁皮压入
消耗占轧制费用的3%~5%。轨梁线轧辊材质、额
36%
定轧制吨位、实际轧制吨位见表1。
BD2轧辊价格远高于其他轧辊,但从表1统计
15%
的各轧辊额定轧制吨位看,BD2轧辊轧制旽位并不
缺肉
收稿日期:2011-07-22
作者简介:王序明,助理工程师
图1表面质量缺陷造成百米钢轨改切比例
2011年11月(总第301期
铁道技术监督
第39卷第11期
3BD2轧辊表面缺陷形成原因
得到广泛应用。探讨MoS2涂层在BD2轧辊表面的
应用,可以应用到4.1所述材质的轧辊,并能够弥
导致轧辊表面缺陷的主要原因是孔型设计,而补4.4所描述工艺的不足,达到有效控制轧件表面
BD)2的孔型设计最为复杂,其孔型由梯形孔、帽形缺陷的作用。
孔和轨形孔组合,这些孔型均为异形孔[2。在
BD2的组合孔型中,3孔、4孔为强制展宽孔型,
5MoS2在BD2轧辊上的应用
侧压较大,是磨损严重容易掉肉的孔型。当轧辊表5.1MoS2结构特点与作用机理
面磨损后,一是造成轧件更加不易脱槽,很容易造
MoS2结构特点与作用机理是:①层状晶体结
成轧件打卫板、打梁;二是由于3孔、4孔的孔型构决定了MoS2易于滑动,可起到减摩作用;(②因
斜壁很小,轧件对孔型的磨损比较严重,极易粘附为S原子暴露在MoS2晶体表面,能够对轧辊表面
铁皮;三是由于轧辊孔型的线下修复比较困难,修铁元素产生很强的粘附作用;③Mo原子与s原子
复工作量大。
间形成离子键,使MoS2在轧辊材料表面形成一层
4改善BD2轧辊表面质量的方法及进展
强度较髙的润滑保护膜,能够有效防止轧辊表面突
出部位被外力穿透。
在轧制过程中,由于轧辊直接与轧件接触,强
MoS2在轧辊表面的作用机理如图2所示。
迫轧件产生塑性变形。在热轧条件下,轧辊既接触
高温轧件传导的剧热,又被水冷却急冷。在冷热交
加、交变接触应力作用下,轧辊的工作环境极为严
酷。为了既提高轧机能力,又要达到有效控制轧件
表面缺陷的目的,轧辊生产厂和轧钢厂对轧辊表面
性能的处理做了很多尝试。
ogO.,③
o…
4.1对轧辊材质的优选
为增加轧辊的耐磨性,BD2轧辊由冷硬铸铁、
冷硬球复等材质发展到目前轧钢厂普遍选用的珠光
图2MoS2在轧辊表面的作用机理
体球铁、针状组织球铁、高NCr无限冷硬铸铁等5.2MoS2涂层处理工艺
新型材质轧辊。
MoS2涂层材料处理工に艺一般分为压力喷涂法、
4.2通过热处理方式改良轧辊性能
电泳沉积法和水煮法等3种处理T艺3。根据
对轧辊工作层和芯层采用差温、准差温等不同BD2轧辊的规格尺寸和「作环境,选用压力喷涂法
的热处理方式,以获得优异的综合性能。
比较合适,可以保证涂层均匀致密并与轧辊表面紧
43对轧辊表面进行硬化处理
固结合。MoS2涂层处理BD2轧辊表面工艺步骤如
分別采取堆焊、电刷涂镀、激光表面合金化、下
粘接轧辊等方式,对轧辊表面进行处理。其中,轧
(1)清洗。喷凃部位要进行清洗,一是为了清
钢厂较常使用激光表面合金化处理技术
洗工件表面的灰尘、油污等污染物;二是可以增加
4.4对轧辊采用冷型喷涂料方式
涂层的粘结性能。
轧辊生产厂对轧辊采用冷型喷涂料丁艺,使辊
(2)喷涂。为保证轧辊表面喷涂均匀,选用的
身石墨、碳化物、基体组织均得到细化,耐磨性和喷枪口径为1.5mm,压力为1.5kg。
综合性能有所提高。但是,对轧制钢轨的大型轧辊
(3)固化。MoS2涂层完全附着于金属材料表
而言,由于孔型深,孔型底部铸造中激冷作用很面后,需要保证常温通风环境下10~20min的干燥
弱,仍然不能满足钢轨产品较高精度的需要。
时间。在线喷涂轧辊时,轧辊表面温度高于常温,
45采用MS2涂层新技术对轧辊表面进行处理更有利于MosS2涂层在极短时间内快速固化。
MoS2涂层的主要功效是对金属材料进行表面5,3对轧辊喷涂MoS2的处理方案
处理,起到保护金属表面