CN102049485B - 一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法，其特征在于，在高铬工作层和球墨铸铁芯部之间设置半钢中间过渡层，并按如下步骤生产：熔炼；分别对半钢中间过渡层、外层高铬铸钢变质处理，芯部球墨铸铁铁水进行球化及孕育；离心铸造；芯部球墨铸铁浇铸；常温冷却，热处理。所述的半钢中间过渡层的化学成分重量百分比为：C 1.0～2.2％，Si 0.4～1.5％，Mn 0.4～1.5％，P 0～0.1％，S 0～0.03％，Cr 0～0.2％，Ni 1.0～2.0％，Mo 0.2～1.0％，其余为Fe。本发明的有益效果是：提高了高铬工作层和芯部球墨铸铁的结合强度，防止了高铬复合铸钢轧辊结合层剥落和断辊事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及复合铸钢轧辊技术领域，特别是一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法。
背景技术
目前复合浇铸高铬钢轧辊的方法主要包括铁水变质处理，辊颈模具的工装准备，冷却开箱，热处理，加工检验等工序，普遍存在的问题是，外层高铬铸钢和芯部球墨铸铁之间的结合质量难以保证，外层高铬复合铸钢轧辊工作层含有10-15％的铬，而芯部是球墨铸铁，这两种材质的成分相差很大，含铬高的外层工作层必然要和芯部球墨铸铁中的碳形成大量的碳化物存在于结合层处，使得结合层的强度很低，使用时很容易发生轧辊结合层剥落事故；另一方面，由于外层高铬含量向芯部扩散而使辊颈强度降低的问题难以解决。复合浇铸高铬钢轧辊时，当外层凝固后浇铸芯部球墨铸铁铁水时，所浇铸的芯部球墨铸铁铁水将使一部分已经凝固的外层高铬铸钢重新熔化，造成高铬含量向芯部扩散，使芯部铬含量增加，芯部的白口倾向增大，从而将析出较多的碳化物而影响轧辊的整体强度，轧辊使用时容易发生断辊事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法，以增加高铬工作层和球墨铸铁芯部的结合强度，性能安全可靠。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法，其特征在于，在高铬工作层和球墨铸铁芯部之间设置半钢中间过渡层，并按如下工作步骤生产：
1)中频炉熔炼，分别进行半钢中间过渡层钢水熔炼，熔炼温度1500～1600℃，工作层高铬钢水熔炼，熔炼温度1500～1600℃，芯部球墨铸铁熔炼，熔炼温度1450～1500℃；
2)分别对半钢中间过渡层钢水、外层高铬工作层铸钢钢水进行变质处理，半钢中间过渡层钢水添加精炼变质剂为稀土和硅钡两种混合或其中一种，添加量为重量百分比0.2～0.6％，反应温度为1500～1600℃；工作层高铬铸钢钢水添加精炼变质剂为稀土和硅钡混合或其中一种，添加量为0.2～0.6％，反应温度为1500～1600℃；对芯部球墨铸铁铁水进行球化及孕育处理，球化剂为钇基重稀土，添加量为1.1～1.7％，孕育剂为硅钡，添加量为0.4～1.0％，反应温度1450～1500℃；
3)离心铸造，先铸造高铬工作层，离心速度600～720转/分钟，铸造厚度90～110mm，当铸层冷却到1225～1245℃时，再离心铸造半钢中间过渡层，铸造厚度40～60mm，离心速度600～720转/分钟，当铸层冷却到1220～1240℃时停止；
4)芯部球墨铸铁浇铸，将步骤3铸钢件与辊颈模具合箱，静态浇铸步骤2中经球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水，浇注温度1360～1400℃；
5)常温冷却至150～155℃开箱，热处理，以9～12℃/h的加热速度加热至1000～1100℃，保温3～5h后，以110～130℃/h的速度冷却至420～460℃，再以10～20℃/h的速度冷却至室温，再以9～13℃/h的加热速度加热至450～550℃，保温18～25小时后，以10～20℃/h的速度冷却至室温。
所述的半钢中间过渡层的化学成分重量百分比为：C 1.0～2.2％，Si 0.4～1.5％，Mn 0.4～1.5％，P 0～0.1％，S 0～0.03％，Cr 0～0.2％，Ni 1.0～2.0％，Mo 0.2～1.0％，其余为Fe及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：明显提高了高铬工作层和芯部球墨铸铁的结合强度，有效地减少了高铬工作层中的铬向芯部球墨铸铁中的扩散，有效地防止了高铬复合铸钢轧辊结合层剥落和断辊事故的发生。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法，在高铬工作层和球墨铸铁芯部之间设置半钢中间过渡层，并按如下工作步骤生产：
1)中频炉熔炼，进行半钢中间过渡层钢水熔炼，熔炼温度1500～1600℃，半钢中间过渡层的化学成分重量百分比为：C 1.0～2.2％，Si 0.4～1.5％，Mn 0.4～1.5％，P 0～0.1％，S0～0.03％，Cr 0～0.2％，Ni 1.0～2.0％，Mo 0.2～1.0％，其余为Fe及不可避免的杂质。
高铬工作层钢水熔炼，熔炼温度1500～1600℃，高铬工作层钢的化学成分重量百分比为：C 1.0～1.6％，Si 0.3～0.8％，Mn 0.4～1.0％，P 0～0.1％，S 0～0.03％，Cr 10～15％，Ni 1.0～2.0％，Mo 1.0～2.0％，其余为Fe及不可避免的杂质。
芯部球墨铸铁熔炼，熔炼温度1450～1500℃，芯部球墨铸铁的化学成分重量百分比为：C3.0～3.5％，Si 2.0～3.0％，Mn 0.2～0.8％，P 0～0.1％，S 0～0.03％，Cr 0～0.5％，Ni 0～0.5％，Mo 0～0.5％，Mg0.02～0.06％，Re0.01～0.03％。其余为Fe及不可避免的杂质。
2)分别对半钢中间过渡层钢水、外层高铬铸钢钢水进行变质处理，半钢中间过渡层钢水添加精炼变质剂为稀土和硅钡两种混合或其中一种，添加量为0.2～0.6％，反应温度为1500～1600℃；高铬工作层铸钢钢水添加精炼变质剂为稀土和硅钡两种混合或其中一种，添加量为0.2～0.6％，反应温度为1500～1600℃；对芯部球墨铸铁铁水进行球化及孕育处理，球化剂为钇基重稀土，添加量为1.1～1.7％，孕育剂为硅钡，添加量为0.4～1.0％，反应温度1450～1500℃；
3)离心铸造，先铸造高铬工作层，离心速度600～720转/分钟，铸造厚度90～110mm，当铸层冷却到1225～1245℃时，再离心铸造半钢中间过渡层，铸造厚度40～60mm，离心速度600～720转/分钟，当铸层冷却到1220～1240℃时停止；
4)芯部球墨铸铁浇铸，将步骤3铸钢件与辊颈模具合箱，静态浇铸步骤2中经球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水，浇注温度1360～1400℃；
5)常温冷却至150～155℃开箱，热处理，以9～12℃/h的加热速度加热至1000～1100℃，保温3～5h后，以110～130℃/h的速度冷却至420～460℃，再以10～20℃/h的速度冷却至室温，再以9～13℃/h的加热速度加热至450～550℃，保温18～25小时后，以10～20℃/h的速度冷却至室温。
6)超声波探伤，标准GB/T1503-2008。
7)质量测试与分析：
①轧辊试样中间层成分参数见表1；
②试样拉伸力学性能检验结果见表2。
表1轧辊试样中间层成分参数
| 编号 | C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | Cr％ | Ni％ | Mo％ |
| 1 | 1.0 | 0.5 | 0.42 | 0.001 | 0.002 | 0.15 | 1.4 | 0.45 |
| 2 | 1.3 | 0.56 | 0.52 | 0.05 | 0.008 | 0.06 | 1.5 | 0.25 |
| 3 | 1.6 | 0.66 | 0.46 | 0.06 | 0.015 | 0.11 | 1.45 | 0.36 |
| 4 | 1.8 | 0.89 | 0.82 | 0.004 | 0.020 | 0.16 | 1.02 | 0.74 |
| 5 | 2.0 | 0.43 | 0.59 | 0.008 | 0.026 | 0.005 | 1.25 | 0.65 |
| 6 | 2.2 | 1.2 | 1.12 | 0.07 | 0.03 | 0.017 | 1.47 | 0.69 |
表2试样拉伸力学性能检验结果
| 编号 | 抗拉强度(MPa) | 开裂点 | 探伤结果(GB/T1503-2008) |
| 1 | 380 | 过渡层与芯部结合处 | 合格 |
| 2 | 390 | 过渡层与芯部结合处 | 合格 |
| 3 | 395 | 过渡层与芯部结合处 | 合格 |
| 4 | 410 | 过渡层与芯部结合处 | 合格 |
| 5 | 385 | 过渡层与芯部结合处 | 合格 |
| 6 | 405 | 过渡层与芯部结合处 | 合格 |
注：抗拉强度为5个试样平均值。
Claims (1)
1.一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法，其特征在于，在外层高铬工作层和球墨铸铁芯部之间设置半钢中间过渡层，并按如下工作步骤生产：
1）中频炉熔炼，分别进行半钢中间过渡层钢水熔炼、高铬工作层钢水熔炼和芯部球墨铸铁熔炼；半钢中间过渡层钢水熔炼温度1500～1600℃，高铬工作层钢水熔炼温度1500～1600℃，芯部球墨铸铁熔炼温度1450～1500℃；
2）分别对半钢中间过渡层钢水、外层高铬工作层铸钢钢水进行变质处理，半钢中间过渡层钢水添加精炼变质剂为稀土和硅钡两种混合或其中一种，添加量为重量百分比0.2～0.6%，反应温度为1500～1600℃；工作层高铬铸钢钢水添加精炼变质剂为稀土和硅钡混合或其中一种，添加量为0.2～0.6%，反应温度为1500～1600℃ ；对芯部球墨铸铁铁水进行球化及孕育处理，球化剂为钇基重稀土，添加量为1.1～1.7%，孕育剂为硅钡，添加量为0.4～1.0%，反应温度1450～1500℃；
3）离心铸造，先铸造高铬工作层，离心速度600～720转/分钟，铸造厚度90～110mm，当铸层冷却到1225～1245℃时，再离心铸造半钢中间过渡层，铸造厚度40～60mm，离心速度600～720转/分钟，当铸层冷却到1220～1240℃时停止；
4) 芯部球墨铸铁浇铸，将步骤3）铸钢件与辊颈模具合箱，静态浇铸步骤2）中经球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水，浇注温度1360～1400℃；
5) 常温冷却至150～155℃开箱，热处理，以9～12℃/h的加热速度加热至1000～1100℃，保温3～5h后,以110～130℃/h的速度冷却至420～460℃，再以10～20℃/h的速度冷却至室温，再以9～13℃/h的加热速度加热至450～550℃，保温18～25小时后，以10～20℃/h的速度冷却至室温；
所述的半钢中间过渡层的化学成分重量百分比为：C 1.0～2.2%，Si0.4～1.5%，Mn 0.4～1.5%，P 0~0.1%， S 0~0.03%， Cr 0~0.2%， Ni 1.0～2.0%， Mo 0.2～1.0%，其余为Fe及不可避免的杂质。
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