[發明專利]一種模擬鐵素體不銹鋼熱軋粘輥的實驗方法及其裝置

有效

• 申請號: 200910011680.6
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN101556267A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 劉振宇;張馳;駱宗安;徐洋;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N23/04;G01N23/225;G01N21/88
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種模擬鐵素體不銹鋼熱軋粘輥的實驗方法及其裝 置。

背景技術

熱軋粘輥是指在帶鋼熱軋生產過程中，軋材表面某些部分剝離成碎片黏附到工作輥表面， 破壞了軋輥表面和軋材表面質量的現象。粘輥的發生縮短了軋輥的換輥時間，降低了生產效 率，同時使軋材表面質量惡化。粘輥后軋材與工作輥之間摩擦系數的改變使軋制力增加，從 而使帶鋼厚度控制出現偏差。尤其在鐵素體不銹鋼熱軋生產過程中，粘輥現象更為明顯，增 加了帶鋼的修磨成本，降低了鐵素體不銹鋼帶鋼的成品質量。

由于帶鋼熱軋生產過程工藝復雜，軋材種類、軋輥材質和表面粗糙度、軋制溫度、軋制 速度、軋制力、潤滑情況等條件均會影響熱軋過程中帶鋼的粘輥情況，所以在實際生產過程 中對粘輥現象進行分析具有一定的難度。現階段研究粘輥的手段有實驗室雙輥對磨實驗和工 業試制。

目前研究較多的雙輥對磨實驗裝置，主要由兩個不同尺寸的圓盤組成，兩個圓盤分別采 用軋輥材質和軋材加工；其他配套設備包括高頻感應加熱裝置、水冷裝置、溫控裝置和接觸 壓力裝置，通過高頻感應加熱裝置可以將軋材圓盤以一定加熱速度加熱到指定溫度，兩圓盤 相對轉動，通過扭矩可以計算出兩圓盤的接觸壓力；通過觀察不同旋轉次數后兩圓盤表面質 量對粘輥情況進行分析。雙輥對磨實驗是模擬板坯在高溫下連續磨損情況，可以研究軋輥表 面質量、氧化層厚度、軋件溫度對粘輥的影響。但是雙輥對磨實驗中沒有壓縮過程，與實際 軋制過程存在一定距離，不能對道次壓下量、變形速率對粘輥情況的影響進行研究。

粘輥是一個連續漸變的過程，采用工業試制的方法進行實驗需要多塊板坯，成本高、周 期長、操作不靈活且很難對軋輥表面進行連續詳細的觀察。因此開發出一種能夠模擬軋輥與 軋件在高溫壓縮過程中的表面變化情況的方法，是當前急需解決的問題。

發明內容

針對以上技術問題，本發明提供一種模擬鐵素體不銹鋼熱軋粘輥的實驗方法及其裝置， 目的在于提供一種與實際生產工藝符合程度高，可操作性強，便于準確研究鐵素體不銹鋼熱 軋粘輥的影響因素和作用機理的實驗方法。

本發明的模擬鐵素體不銹鋼熱軋粘輥的實驗方法包括以下步驟：

1、將鐵素體不銹鋼加工成兩個端面帶有凹槽的試樣，然后將凹槽的底面打磨至粗糙度 (Ra)為0.5～4μm。凹槽的底面為平面，凹槽深度為1～5mm；凹槽底面面積占試樣所在端 面總面積的50～80％。

2、將打磨后的試樣置于有機溶劑中，在超聲波條件下清洗不少于20min，然后將試樣進 行氧化處理或不進行氧化處理。氧化處理方式是將試樣加熱至1000～1250℃，保溫3～15min， 在試樣表面制備氧化層，厚度為1～5μm，以模擬次生氧化層；或者將試樣加熱至1200～1250 ℃，保溫1～5h，在試樣表面制備氧化層，厚度500～800μm，以模擬爐生氧化層。

其中制備氧化層厚度為500～800μm時，要對試樣采用高壓水除鱗處理或不采用高壓水 除鱗處理；采用高壓水除鱗處理時，水壓條件為15～18MPa，處理時間為2～10s。

將試樣端面上的非凹槽部分打磨光滑以便于導電。

3、將夾具裝配于熱模擬實驗機操作箱的左右軸上，將兩個錘頭分別放入熱模擬實驗機的 夾具中，再將試樣放入兩個錘頭之間；然后用夾具將兩個錘頭和試樣夾緊，錘頭與試樣接觸 的表面為平面，在夾緊的情況下，兩個錘頭與試樣的兩個端面的非凹槽部分接觸。

4、按設定加熱速度、保溫的溫度和時間、變形速率和變形量等工藝參數進行熱模擬壓縮 實驗，以模擬實際生產中軋輥與軋件表面的壓縮過程，具體方法為：通過熱模擬實驗機的熱 電偶測量錘頭和試樣的溫度，給試樣通電流加熱，升溫速率為1～10000℃/s，加熱溫度為 800～1200℃，保溫1～10000s，通過熱模擬實驗機的左右軸壓縮試樣，試樣以0.01～50s^-1的應 變速率壓縮變形，變形量小于90％。其中熱電偶連接的溫控裝置控制升溫及保溫程序。壓縮 過程中，錘頭接觸試樣的凹槽底面。

5、重復上述實驗過程。

6、利用電子顯微鏡、體視顯微鏡或掃描電鏡等表面形貌觀察設備，觀察壓縮后的試樣和 錘頭的表面和截面形貌，研究在高溫壓縮變形過程中鐵素體不銹鋼的粘輥情況。

7、通過多個試樣壓縮實驗，模擬軋制過程中熱軋工作輥輥面的連續變化情況，及其對帶 鋼表面的損害程度。