CN105369139A - 一种特殊合金半钢材质的开坯辊及其制造方法 - Google Patents

一种特殊合金半钢材质的开坯辊及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种特殊合金半钢材质的开坯辊及其制造方法，属于轧辊制造领域，其材质中的化学组分及重量百分含量为：C：0.80～1.30%，Si：0.30～0.70%，Mn：0.70～1.30%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：0.80～2.50%，Ni：0.50～1.50%，Mo：0.40～1.00%，其余为Fe和不可避免的杂质。开坯辊制造方法包括电弧炉熔炼，炉外精炼，精炼后采用底注法进行浇注成型，钢坯开箱后进行退火处理，将钢坯进行机械加工，对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理。本发明使开坯辊具备高强度、良好的抗热裂性能和耐磨性及低硬度落差等综合性能，能够适应型钢-轨梁轧机开坯机架复杂的轧制条件。

Description

一种特殊合金半钢材质的开坯辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种特殊合金半钢材质的开坯辊及其制造方法，用于型钢-轨梁万能轧机的开坯机架。
背景技术
型钢-轨梁万能轧机的开坯机架轧制温度高、轧制压力大，要求轧辊具有良好的抗热裂性能和较高的强度。为保证轧材的表面质量及尺寸精度，要求轧辊具有一定的耐磨性。另外由于型钢断面通常较为复杂、在轧制过程中变形很不均匀，型钢各部位的温度、变形量不同导致轧辊各部位承受的温度应力、轧制力相差很大。因此，为实现均匀磨损，要求轧辊在辊身表面和孔型底部具有近似的硬度。
因合金铸钢兼具一定的强度和韧性，国内型钢-轨梁万能轧机开坯机架一般采用合金铸钢材质，但由于型钢轧制的特殊性，会造成合金铸钢轧辊局部不耐磨现象。而传统半钢材质由于碳含量高、强度不足，易造成断辊等恶性事故的发生。因此，型钢-轨梁万能轧机开坯辊应具有高强度、良好的抗热裂性能、耐磨性及低硬度落差等综合性能。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种特殊合金半钢材质的开坯辊及其制造方法，使开坯辊具备高强度、良好的抗热裂性能和耐磨性及低硬度落差等综合性能，能够适应型钢-轨梁轧机开坯机架复杂的轧制条件。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种特殊合金半钢材质的开坯辊，其材质中的化学组分及重量百分含量为：C：0.80～1.30%，Si：0.30～0.70%，Mn：0.70～1.30%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：0.80～2.50%，Ni：0.50～1.50%，Mo：0.40～1.00%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明技术方案的进一步改进在于：一种特殊合金半钢材质的开坯辊制造方法，包括以下步骤：
A、将原材料放入电弧炉中采用氧化法初步熔炼，电弧炉初步熔炼结束后对熔液进行炉外精炼；
B、精炼结束后采用底注法进行浇注成型；
C、钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为700℃～800℃；
D、将钢坯进行机械加工；
E、对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A氧化法冶炼中的氧化期采用氧化反应完成脱P、脱S及去除金属中的气体和非金属夹杂物，还原期采取扩散脱氧法脱除钢液中的氧。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中浇注完成后对冒口部分进行电加热。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤E中正火+回火处理具体为：先对开坯辊进行正火处理，正火温度为900℃～980℃，正火冷却方式采用风冷+空冷的冷却方式，当轧辊冷却到450～500℃时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为550℃～600℃。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
由于特殊合金半钢中的碳含量处于合金铸钢与传统半钢之间，使得开坯辊的强度、抗热裂性能较传统半钢有所提高，耐磨性比合金铸钢材质有所改善，开坯辊的综合性能能够适用于型钢-轨梁轧机开坯机架复杂的轧制条件。
熔炼过程采用电弧炉炉内熔炼+炉外精炼的工艺，提高熔炼效果，使得钢液的质量比采用一般电弧炉冶炼的更高，减少开坯辊中夹渣等缺陷的产生。
采用底注法进行浇注，浇注完成后对冒口部分进行电加热，防止开坯辊中缩孔的产生。
对机械加工成型的开坯辊热处理中的正火冷却采取风冷+空冷的方式，确保达到合适的硬度，又可避免冷速过快产生裂纹，提高开坯辊的质量。
附图说明
图1是本发明的开坯辊的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种特殊合金半钢材质的开坯辊，开坯辊材质中的化学组分及重量百分含量为：C：0.80～1.30%，Si：0.30～0.70%，Mn：0.70～1.30%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：0.80～2.50%，Ni：0.50～1.50%，Mo：0.40～1.00%，其余为Fe和不可避免的杂质。由于特殊合金半钢中的碳含量处于合金铸钢与传统半钢之间，使得开坯辊的强度、抗热裂性能较传统半钢有所提高，耐磨性比合金铸钢材质有所改善，开坯辊的综合性能能够适用于型钢-轨梁轧机开坯机架复杂的轧制条件。
该开坯辊制造方法包括以下步骤：
A、将原材料放入电弧炉中采用氧化法初步熔炼，电弧炉初步熔炼结束后对熔液进行炉外精炼；
按设计目标的各化学组分的含量配比选配原材料并放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼，熔炼温度为1500℃～1600℃，升温速度为50℃/h，熔炼的氧化期采用氧化反应完成脱P、脱S及去除金属中的气体和非金属夹杂物，还原期采取扩散脱氧法脱除钢液中的氧。电弧炉初步熔炼结束后，进行炉外精炼，提高钢液质量。
熔炼过程采用电弧炉炉内熔炼+炉外精炼的工艺，提高熔炼效果，使得钢液的质量比采用一般电弧炉冶炼的更高，减少开坯辊中夹渣等缺陷的产生。
B、精炼结束后采用底注法进行浇注成型；
浇注过程采用合箱底注法进行浇注，浇注时使钢液产生旋转，将夹杂物汇聚在中心并随着钢液上升带到冒口部位，得到轧辊毛坯。浇注完成后对冒口部分进行电加热,防止开坯辊中缩孔的产生。
C、钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为700℃～800℃；
D、将钢坯进行机械加工；
E、对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理；
正火温度为900℃～980℃，正火冷却方式采用吹风+空冷冷却方式，确保达到合适的硬度，又可避免冷速过快产生裂纹，提高开坯辊的质量。当轧辊冷却到500℃时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为550℃～600℃，时间依据轧辊规格尺寸进行确定。
经上述处理后，开坯辊的工作层硬度为46～49HSD，金相组织如图1所示，开坯辊辊颈的抗拉强度为930～955MPa。
实施例1
开坯辊材质中的化学组分及重量百分含量为：C：0.80%，Si：0.30%，Mn：0.70%，P：0.01%，S：0.0:1%，Cr：0.80%，Ni：0.50%，Mo：0.40%，其余为Fe和不可避免的杂质。
该开坯辊制造方法包括以下步骤：
A、将原材料放入电弧炉中采用氧化法初步熔炼，电弧炉初步熔炼结束后对熔液进行炉外精炼；
按设计目标的各化学组分的含量配比选配原材料并放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼，熔炼温度为1500℃℃，升温速度为50℃/h。
B、精炼结束后采用底注法进行浇注成型；
浇注过程采用合箱底注法进行浇注，浇注完成后对冒口部分进行电加热。
C、钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为700℃℃；
D、将钢坯进行机械加工；
E、对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理；
正火温度为900℃℃，正火冷却方式采用吹风+空冷冷却方式。当轧辊冷却到500℃时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为550℃。
经上述处理后，开坯辊的工作层硬度为46HSD，开坯辊辊颈的抗拉强度为930MPa。
实施例2
一种特殊合金半钢材质的开坯辊，开坯辊材质中的化学组分及重量百分含量为：C：1.00%，Si：0.50%，Mn：1.00%，P：0.02%，S：0.02%，Cr：1.50%，Ni：1.00%，Mo：0.70%，其余为Fe和不可避免的杂质。
该开坯辊制造方法包括以下步骤：
A、将原材料放入电弧炉中采用氧化法初步熔炼，电弧炉初步熔炼结束后对熔液进行炉外精炼；
按设计目标的各化学组分的含量配比选配原材料并放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼，熔炼温度为1550℃，升温速度为50℃/h。
B、精炼结束后采用底注法进行浇注成型；
浇注过程采用合箱底注法进行浇注，浇注完成后对冒口部分进行电加热。
C、钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为750℃；
D、将钢坯进行机械加工；
E、对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理；
正火温度为950℃，正火冷却方式采用吹风+空冷冷却方式，当轧辊冷却到500℃时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为570℃。
经上述处理后，开坯辊的工作层硬度为47HSD，开坯辊辊颈的抗拉强度为942MPa。
实施例3
开坯辊材质中的化学组分及重量百分含量为：C：1.30%，Si：0.70%，Mn：1.30%，P：0.03%，S：0.03%，Cr：2.50%，Ni：1.50%，Mo：1.00%，其余为Fe和不可避免的杂质。
该开坯辊制造方法包括以下步骤：
A、将原材料放入电弧炉中采用氧化法初步熔炼，电弧炉初步熔炼结束后对熔液进行炉外精炼；
按设计目标的各化学组分的含量配比选配原材料并放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼，熔炼温度为1600℃，升温速度为50℃/h。
B、精炼结束后采用底注法进行浇注成型；
浇注过程采用合箱底注法进行浇注，浇注完成后对冒口部分进行电加热。
C、钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为800℃；
D、将钢坯进行机械加工；
E、对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理；
正火温度为980℃，正火冷却方式采用吹风+空冷冷却方式，当轧辊冷却到500℃时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为600℃。
经上述处理后，开坯辊的工作层硬度为49HSD，开坯辊辊颈的抗拉强度为955MPa。

Claims (5)

1.一种特殊合金半钢材质的开坯辊，其特征在于其材质中的化学组分及重量百分含量为：C：0.80～1.30%，Si：0.30～0.70%，Mn：0.70～1.30%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：0.80～2.50%，Ni：0.50～1.50%，Mo：0.40～1.00%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种特殊合金半钢材质的开坯辊制造方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将原材料放入电弧炉中采用氧化法初步熔炼，电弧炉初步熔炼结束后对熔液进行炉外精炼；
B、精炼结束后采用底注法进行浇注成型；
C、钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为700℃～800℃；
D、将钢坯进行机械加工；
E、对机械加工成型的开坯辊进行正火+回火处理。
3.根据权利要求2所述的一种特殊合金半钢材质的开坯辊制造方法，其特征在于：所述步骤A氧化法冶炼中的氧化期采用氧化反应完成脱P、脱S及去除金属中的气体和非金属夹杂物，还原期采取扩散脱氧法脱除钢液中的氧。
4.根据权利要求2所述的一种特殊合金半钢材质的开坯辊制造方法，其特征在于：所述步骤C中浇注完成后对冒口部分进行电加热。
5.根据权利要求2所述的一种特殊合金半钢材质的开坯辊制造方法，其特征在于：所述步骤E中正火+回火处理具体为：先对开坯辊进行正火处理，正火温度为900℃～980℃，正火冷却方式采用风冷+空冷的冷却方式，当轧辊冷却到450～500℃时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为550℃～600℃。
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