CN1064566C - 离心复合高速钢轧辊的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种离心复合高速钢轧辊的生产方法，主要特征是轧辊外层材质为高速钢，轧辊芯部材质为合金球墨铸铁，两种不同材料采用离心铸造复合而成。外层钢水在浇注前加入稀土进行变质处理，稀土的加入量为0.03～0.5%。同时，在外层钢水浇注后加入保护剂保护，以防止外层内表面的氧化，保护剂的加入量为3～5Kg/m2，外层钢水的浇注温度为1400～1550℃，芯部铁水的浇注温度为1350～1450℃。本发明具有生产成本低，所产轧辊使用寿命长等优点，适用于高速钢轧辊的离心复合制造。

Description

离心复合高速钢轧辊的生产方法
本发明属于高速钢轧辊制造技术，主要适用于轧钢行业所需的高速钢轧辊的离心复合制造。
高速钢轧辊是近年来新发明的一种新型轧辊，其作用范围不仅适用于板带轧机冷热轧工作辊，而且还适用于各种型材轧机的工作辊，具有广泛的使用前景。离心复合高速钢轧辊的生产方法与连续铸造复合法、电渣重熔法和热等静压方法相比较，具有设备投资少、生产成本低、操作方法简便、产品质量稳定等优点。这种生产方法首先是将轧辊外层的钢水浇入到具有一定旋转速度的离心机铸型内，完后在外层的内表面加入特殊的保护剂保护，当外层钢水刚刚凝固时，再浇入芯部的合金球墨铸铁铁水，使两种不同性能的材料达到完全的冶金结合。对于芯部铁水的浇入一方面要保证与已凝固外层达到全部的冶金结合，另一方面要尽可能减少对已凝固外层的熔化，以防止最终芯部合金含量过高而造成轧辊辊颈强度的降低，同时在复合工艺上要进行特别的控制，以减少结合层合金的扩散而造成结合层强度的降低。
在现有离心复合高速钢轧辊的生产方法中，尽管轧辊外层的合金含量足够高，但铸态网状共晶碳化物量很多，既使通过热处理也很难全部消除，致使轧辊的使用寿命大大降低，而且轧辊芯部材料采用合金钢，制造成本昂贵，如日本专利JP157571。
专利CN1070600A公开了一种离心复合球墨铸铁轧辊的生产方法；它的外层与芯部材料均为球墨铸铁，没有实现外层材料为高速钢，芯部材料为球墨铸铁的目的。
本发明的目的在于提供一种生产成本低，操作简单，使用寿命长的离心复合高速钢轧辊的生产方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的主要技术措施：
(1)轧辊外层材料采用高速钢，轧辊芯部材料采用合金球墨铸铁。
轧辊外层钢水的化学成分(重量％)为：C1．2-2．5％，Si0．3-1．5％，Mn0．4-1．0％，Ni＜1．5％，Cr3．0-8．0％，Mo2．0-7．0％，V2．0-7．0％，W1．0-5．0％，RE0．01-0．5％，P＜0．05％，S＜0．05％，余为Fe。
轧辊芯部铁水的化学成分(重量％)为：C3．0-3．8％，Si2．2-3．2％，Mn0．3-0．8％，Ni0．2-2．0％，Mg0．03-0．1％，RE＞0．03％，P＜0．1％，S＜0．03％，余为Fe。
(2)外层钢水采用稀土进行变质处理，芯部铁水采用稀土硅铁镁及硅铁粉进行球化及孕育处理，同时芯部铁水采用一定量的瞬时孕育以消除外层合金向芯部扩散而造成的影响。
(3)轧辊外层高速钢及芯部合金球墨铸铁采用离心铸造复合而成，以达到完全冶金结合。
(4)当外层钢水浇注后，加入一种保护剂对外层内表面进行保护，以防止氧化，这种保护剂为ZL92105533．1所公开的离心铸造熔渣，所述保护剂的加入量为3-5kg／m2。
(5)轧辊在精加工前要进行热处理，使外层组织获得粒状碳化物及回火马氏体。
轧辊的离心复合过程如下：首先将轧辊外层钢水及芯部铁水在两台电炉内分别冶炼，轧辊外层钢水采用稀土变质处理，稀土的加入量为钢水量(重量％)为0．03～0．5％，将变质处理后的外层钢水浇入到具有一定旋转速度的离心机铸型内，外层钢水浇注温度为1400～1550℃，浇注时铸型的温度为50～250℃，铸型的涂料厚度为1-5mm，外层钢水浇完后，在外层的内表面加入一种保护剂保护，所述保护剂为ZL92105533．1所公开的离心铸造熔渣，保护剂的加入量为3～5KG／m2，当外层钢水凝固后再浇入芯部铁水，所述芯部铁水出铁时用稀土硅铁镁及硅铁粉进行球化及孕育处理，稀土硅铁镁的加入量为铁水总量(重量％)的1．0-2．5％，硅铁粉的加入量为铁水总量(重量％)的0．3-1．0％，芯部铁水在浇注时采用硅铁粉进行瞬时孕育处理，所述硅铁粉的加入量为芯部铁水总量(重量％)的0．05～0．3％，芯部铁水的浇注温度为1350～1450℃，使两种不同的金属达到完全的冶金结合。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
(1)外层钢水采用稀土进行变质处理，芯部采用合金球墨铸铁的离心复合高速钢轧辊具有设备投资少，生产成本低，操作方法简便及产品质量稳定等优点。
(2)由于粒状及细块状碳化物的形成，使轧辊不仅耐磨性好，而且韧性也大大提高。
(3)轧辊用于板带轧机工作辊与现有的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊相比使用寿命可提高3-4倍，用于型材轧机与现有轧辊相比，使用寿命可提高2-3倍。
(4)该种轧辊可代替高速线材轧机精轧前段的碳化钨辊环。大大降低生产成本。
(5)由于轧辊使用寿命的提高，减少了换辊次数，使轧机的作业率显著提高。
实施例
采用本发明所述的离心复合高速钢轧辊的生产方法，试制三批轧辊，三批轧辊外层钢水及芯部铁水的化学成分如表1所示，离心复合工艺参数如表2所示。
三批轧辊分别用于热轧窄带钢轧机和高线材轧机予精轧机架，共轧钢量如下：
原采用高NiCrMo无限冷硬轧辊，使用次数为10次左右，共轧钢量为3000吨左右。现采用实施例A和B总轧钢量达到12000和12500吨。原采用高NiCrMo无限冷硬轧辊，共钢量为13000吨左右，现采用实施例C总轧钢量为35000吨。
表1实施例轧辊外层及芯部化学成分(Wt％)
类别 部位     化    学    成    分(Wt％)
    C     Si     Mn     P     S     W     Cr     Mo     V     Ni  RE  Mg
A 外层 2.35  1.41  0.85  0.049  0.042  1.46  4.05  2.25  2.46  0.24  0.029  /
芯部 3.46  2.57  0.52  0.043  0.026  /  /  /  /  0.49  0.047  0.042
B 外层 1.25  0.48  0.41  0.031  0.036  4.82  6.86  6.45  5.93  1.47  0.043  /
芯部 3.53  2.82  0.48  0.046  0.017  /  /  /  /  0.96  0.036  0.056
C 外层 1.96  0.78  0.65  0.041  0.035  2.25  5.12  4.06  4.93  0.58  0.063  /
芯部 3.49  2.75  0.66  0.038  0.021  /  /  /  / 1.50  0.041  0.044
表2实施例离心复合工艺参数
类别 辊身直径mm 外层钢水浇注温度℃ 芯部铁水浇注温度℃ 外层稀土加入量％ 浇注模温℃ 涂料厚度mm
A φ300 1520℃ 1380℃ 0．15 230℃ 2．5
B φ310 1540℃ 1430℃ 0．10 170℃ 1．5
C φ310 1470℃ 1400℃ 0．30 180℃ 1．5

Claims (1)

1、一种离心复合高速钢轧辊的生产方法，首先将变质处理的外层钢水浇入到具有一定旋转速度的离心机铸型内，外层钢水的浇注温度为1400-1550℃，浇注时铸型的温度为50-250℃，当外层钢水凝固后再浇入芯部铁水，芯部铁水的浇注温度为1350-1450℃，其特征在于：
(1)离心复合轧辊的外层材料为高速钢，轧辊的芯部材料为合金球墨铸铁；
(2)离心复合轧辊的外层高速钢的化学成分(重量％)为；C1．2-2．5％，Si0．3-1．5％，Mn0．4-1．0％，Ni＜3．0％，Cr3．0-8．0％，Mo2．0-7．0％，V2．0-7．0％，W1．0-5．0％，RE0．01-0．5％，P＜0．05％，S＜0．05％，余为Fe。
(3)离心复合轧辊的外层高速钢采用稀土进行变质处理，稀土的加入量为钢水量(重量％)的0．03-0．5％；
(4)当外层钢水浇注后，加入一种保护剂即ZL92105533．1所公开的离心铸造熔渣，对外层内表面进行保护，所述保护剂的加入量为3-5kg／m2；
(5)所述芯部铁水出铁时用稀土硅铁镁及硅铁粉进行球化及孕育处理，稀土硅铁镁的加入量为铁水总量(重量％)的1．0-2．5％，硅铁粉的加入量为铁水总量(重量％)的0．3-1．0％。
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