夾輥

連鑄機組的輥道主要由分佈在二冷段的夾輥、承擔拉拔任務的拉矯輥以及承擔鑄坯輸送任務的輸送輥組成，其中夾輥是最為關鍵的部件。

連鑄過程中，在結晶器內的鋼液，通過高壓水冷卻，在貼近結晶器壁處生成凝固殼，殼內仍為尚未冷凝的鋼液，形成了半凝固狀態的鑄坯.鑄坯進入冷卻段，在鑄坯表面直接噴淋高壓水進行二次冷卻，促進內部鋼液的冷卻凝固。此時的鑄坯，由於內部鋼液的靜壓和冷卻的熱應力而發生變形，極易引起表面滑移。因此在二冷段設置了作為導位機構的冷卻夾輥。

夾輥安裝在同一畫弧上，鑄坯夾在二排輥之間進行凝固、矯正拉拔，夾輥在與高温鑄坯接觸的同時，還遭受高壓冷卻水的快速冷卻，不斷承受加熱、冷卻的作用。連鑄的拉拔速度通常都在4m/min以下，鑄坯移動十分緩慢，夾輥承受的冷、熱衝擊極大，工作條件十分苛刻 ^[1]  。

在上述惡劣環境下工作的夾輥，使用壽命不長，其原因為:

1.反覆加熱和冷卻，輥面產生龜裂，隨着裂紋的擴展和延伸，最終造成報廢；

2.輥面與高温鑄坯接觸，受高温氧化和冷卻水的侵蝕，引起氧化和腐蝕剝落，形成凹凸不平的缺陷，嚴重影響鑄坯表面質量而無法繼續使用。

提高夾輥的使用壽命，必須改善其耐熱、抗龜裂、耐高温磨損性能。國外採用鉻系不鏽鋼堆焊輥和離心鑄造輥，上述性能有明顯改善，取得了良好效果。

我國使用的夾輥，其材質主要為45#鋼的結構和低合金鋼，為實芯輥，耐熱和耐磨性能不佳，使用中磨損和變形嚴重。為了提高其耐磨性，有不少廠家採取熱處理措施，提高輥面硬度。由於在連鑄過程中夾輥不斷遭受冷、熱激變的衝擊，熱處理所獲得的組織被破壞，收效甚微 ^[2]  。

國外使用的鉻系離心鑄造夾輥和鉻系不鏽鋼堆焊輥，具有優良的耐熱、耐磨和耐蝕性能，使用壽命明顯提高。但是，夾輥在使用中輥面磨損限度一般不超過1mm。離心鑄造輥的製造成本高，使用中真正有效利用的僅輥面1mm，合金利用率極低，堆焊輥在堆焊過程中，由於存在焊層成份稀釋和焊道平整度差的問題，要確保1mm的工作層，至少要堆2層以上，粉末熱噴塗是使加速輸送的合金粉末，通過氧—乙炔焰高温區，達到半熔融的軟化狀態，噴射到輥面形成粉末塗層，然後對該塗層進行高温強化加熱，使之熔化並與基材表面產生互熔擴散，在輥面形成類似堆焊的合金塗層。在噴塗過程中，粉末粘附率達到95%以上，重熔時互熔擴散層在10μm以內。

塗層平整光滑，對夾輥來説，塗層不用進行機械加工，合金利用率一般在85%以上，大大超過離心鑄造輥和堆焊輥。採用超高合金噴塗材料，可以獲得比前二類輥更為優異的性能。

在夾輥間運行的鑄坯，內部仍殘存着尚未凝固的鋼液，温度極高，噴射的冷卻水接觸鑄坯時，有一部份直接汽化為高温蒸汽，引起汽蝕，造成輥面缺陷，也是影響夾輥使用壽命的重要因素之一。因此在考慮耐熱、耐磨、耐蝕性能的同時，還應提高其耐汽蝕性能。鑽基合金除了耐熱、耐磨、耐蝕性能優異外，耐汽蝕性能最為理想。因此選擇了鑽基自熔合金粉末作為噴徐粉末材料。

在使用過程中，對靠近結晶器出口處的三對夾輥進行定期定位測裏，其使用效果為:

未進行預保護的夾輥，使用二週後，輥面出現明顯龜裂。隨着時間的延長，裂紋不斷延伸，並向縱深發展。到一個月時，輥面粗糙不平，對鑄坯表面質量已產生不良影響。使用30天測量，接觸鑄坯的輥面因氧化剝落和磨損，直徑減少1.2mm。使用45天后，三對夾輥先後因變形(2根)、磨損(二根輥徑減少超過2mm)、表面凹凸不平嚴重影響鑄坯質量<2根)而全部更換。

噴焊的預保護輥，使用3周後出現微裂紋，裂紋均勻分佈在噴焊層的整個表面。一個月後裂紋仍為斑紋狀，沒有增寬現象.使用30天測量輥徑，幾乎沒有損耗。第45天測量，噴焊層厚度損耗0.1mm輥徑減少0.19mm)。使用到第68天，因操作事故，結晶器滋鋼而被迫停機。由於拉拔中斷，夾輥停止轉動，鑄坯長時間夾在輥子中間，接觸鑄坯的輥面，局部温度上升，造成噴焊層局部熔融損壞，影響了繼續使用。此時測量未燒損面，噴焊層的厚度損耗量在0.2rnrn以下(輥徑減少最多的為0.39mm) ^[3]  。

1.預保護輥噴焊層厚度損耗，使用45天為0.1mm, 1個月為0.07mm，普通輥使用1個月，輥徑減少1.2mm，單面減少為0.6mm，二者相比相差近9倍，表明預保護輥的耐熱、耐磨、耐蝕性能明顯提高，確實有效地提高了夾輥的使用壽命。

2.定期檢查發現，預保護輥輥面開始出現的龜裂為網狀均勻分佈在整個噴焊面。繼續使用過程中，裂紋寬度有所增加，達到一定程度後便不再擴大，而且裂紋的形狀和數量始終沒有變化。在更換下來的輥上取樣發現，裂紋僅存在於預保護層，基材表面無任何裂紋。其原因在於，預保護層的裂紋分佈均勻，受到熱應力時，應力通過裂紋分散釋放，降低了熱應力的影響。當裂紋擴大到一定程度後，裂紋釋放的應力與所受熱應力之間接近平衡，基本上消除了熱應力的影響，故裂紋不再向縱深發展。表明預保護層具有明顯的保護功能。

3.因輥身變形造成報廢也是夾輥經常發生的大問題，而預保護輥從未出現過類似問題。預保護輥在使用時，基材表面不與高温鑄坯接觸，熱量通過噴焊層傳到基材。高合金噴焊層的熱導性較差，接觸鑄坯時所獲得的熱量，大部分尚來不及傳到基材，已被冷卻水帶走，因此能夠保護輥身(工作狀態)強度，在防止變形中發揮一定作用。

4.自熔合金熔點較低。在因事故或設備故障停機而中止拉拔的場合，鑄坯長時間靜止夾在輥子中間，自熔合金預保護層吸收來自鑄坯的熱量無法散發，當温度升高到自熔合金的熔點時，預保護層將產生熔融燒損 ^[1]  。