CN109594018A - 一种离心铸造高速钢夹送辊及其制造方法 - Google Patents

一种离心铸造高速钢夹送辊及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离心铸造高速钢夹送辊，属于轧辊制造领域，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.0‑2.0%，Si：0.8‑1.2%，Mn：0.5‑1.5%，Cr：4.0‑8.0%，Ni：0.3‑0.8%，Mo：4.0‑8.0%,V：2.0‑5.0%，其余为Fe和不可避免的杂质；其制造方法包括熔炼、离心浇注、热处理步骤，热处理采用球化退火+淬火+回火，本发明保证夹送辊具有高耐磨和高抗疲劳性能。

Description

一种离心铸造高速钢夹送辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及轧辊制造领域，尤其是一种高速钢夹送辊及其制造方法。
背景技术
目前热带轧机夹送辊多采用铸钢或锻钢材质，工作层需要堆焊使用，成本高，使用性能差。有一部分采用高镍铬球墨铸铁和高铬铸铁来制造夹送辊，但由于耐磨性差问题，使用寿命较短。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种离心铸造高速钢夹送辊及其制造方法，保证夹送辊具有高耐磨和高抗疲劳性能。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种离心铸造高速钢夹送辊，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.0-2.0%，Si：0.8-1.2%，Mn：0.5-1.5%，Cr：4.0-8.0%，Ni：0.3-0.8%，Mo：4.0-8.0%,V：2.0-5.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1400～1600℃，芯部熔炼温度为1300～1500℃；
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1450～1550℃，待工作层钢水凝固后，采用无流浇注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1300～1400℃；
c，脱模后进行球化退火，退火后进行粗加工，留取热处理加工余量；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理；
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
本发明技术方案制造方法的进一步改进在于：所述步骤c中的退火温度为700～900℃，退火时间为140～160h。
本发明技术方案制造方法的进一步改进在于：所述步骤d中淬火温度为900℃-1200℃，回火温度为500℃～600℃。
本发明技术方案制造方法的进一步改进在于：所述淬火采用感应线圈淬火，淬火保温时间2～2.5h，采用水冷快冷的方式冷却。
本发明技术方案制造方法的进一步改进在于：回火温度为550℃～600℃，回火的时间30～50小时。
本发明技术方案制造方法的进一步改进在于：离心浇注的转速500～600rpm。
本发明技术方案制造方法的进一步改进在于：所述工作层进行离心浇注时分为离心浇注外工作层和离心浇注内工作层，外工作层的离心浇注速度为500～550rpm，内工作层的离心浇注速度为550～600rpm。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明通过在外部工作层中加入了铬、钼、钒，一部分获得了高硬度的耐磨碳化物，一部分融入工作层基体，改善了工作层的淬透性和红硬性；芯部选用球墨铸铁，保证夹送辊整体具有良好强韧性。同时Cr：4.0-8.0%，Mo：4.0-8.0%, V：2.0-5.0%，三者之间合理配比，钒主要作用是提高耐磨性和韧性，并且使碳化物晶粒微细化，钼主要作用是能使钢铁中的碳化物晶粒细化，因此高比例的钒和钼两者进一步保证晶粒微细化，增加拉伸强度；高比例的钼能显著提高外层的红硬度。铬含量在10%以内时，断面收缩率和伸长率略有提高，但是超过10%以后断面收缩率和伸长率显著下降，因此选择铬含量在10%以内，且根据钼、钒的实际比例进行调整，达到最优配比。
制造方法中选择离心浇注外层，无流浇注法浇注芯部，离心浇注外层使液体金属在径向能很好地充满铸型并形成铸件的自由表面；不用型芯便能获得圆柱形的内孔，有助于液体金属中气体和夹杂物的排除，且通过影响金属的结晶过程，从而改善铸件的机械性能和物理性能；且通过转速的控制来保证元素均匀性，又能具有较强的物理性能。芯部采用无流浇注方式，铁水顺序凝固，防止产生中心疏松和热节，使芯部组织更加均匀，强度和韧性均能得到显著提高。脱模后进行了一次球化退火既提高了外层的可加工性能，同时完成了对芯部的初步的热处理，提高芯部韧性。
附图说明
图1是为本发明的夹送辊工作层的放大2000倍的合金组织照片。
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：
一种离心铸造高速钢夹送辊，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.0-2.0%，Si：0.8-1.2%，Mn：0.5-1.5%，Cr：4.0-8.0%，Ni：0.3-0.8%，Mo：4.0-8.0%,V：2.0-5.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1400～1600℃，芯部熔炼温度为1300～1500℃；
工作层按照合金成分及其重量百分含量的配比将原料置于感应电炉内，具体投入的原料为生铁、废钢、锰铁、铬铁、镍铁、钼铁、钒铁，采用电磁搅拌熔炼。
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1450～1550℃，离心浇注的500～600rpm。待工作层钢水凝固后，采用无流浇注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1300～1400℃；
其中离心浇注工作层时可以一次性浇注，还可以分为离心浇注外工作层和离心浇注内工作层，外工作层的离心浇注速度为500～550rpm，内工作层的离心浇注速度为550～600rpm。
c，脱模后进行球化退火，退火温度为700～900℃，退火时间为140～160h，退火后进行粗加工，留取热处理加工余量；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理，淬火温度为900℃-1200℃，淬火采用感应线圈淬火，淬火保温时间2～2.5h，采用水冷快冷的方式冷却，回火采用整体加热方式高温500℃～600℃，回火的30-50小时。
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
现以夹送辊的规格为φ920mm×1200mm为例进行几个实施例的验证：
实施例一
一种离心铸造高速钢夹送辊，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.0-1.2%，Si：0.8-1.0%，Mn：0.5-0.8%，Cr：4.0-6.0%，Ni：0.3-0.5%，Mo：4.0-6.0%,V：2.0-3.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1400℃，芯部熔炼温度为1300℃；
工作层按照合金成分及其重量百分含量的配比将原料置于感应电炉内，具体投入的原料为生铁、废钢、锰铁、铬铁、镍铁、钼铁、钒铁，采用电磁搅拌熔炼。
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1450℃，离心浇注外工作层和离心浇注内工作层，外工作层的离心浇注速度为500rpm，内工作层的离心浇注速度为600rpm。待工作层钢水凝固后，采用无流浇注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1300℃；
c，脱模后进行球化退火，退火温度为700℃，退火时间为140h，退火后进行粗加工，留取热处理加工余量；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理，淬火温度为900℃，淬火采用感应线圈淬火，且淬火温度上下差不超过10℃，淬火保温时间2h，采用水冷快速冷却，回火采用整体加热方式高温500℃，回火的30小时。
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
对轧辊进行检测，工作层硬度为79HSD，工作层50mm，硬度落差2HSD。
实施例二
一种离心铸造高速钢夹送辊，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.65-1.75%，Si：0.85-0.95%，Mn：1.1-1.2%，Cr：5.8-6.8%，Ni：0.4-0.6%，Mo：5.0-6.0%,V：2.0-5.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1580℃，芯部熔炼温度为1480℃；
工作层按照合金成分及其重量百分含量的配比将原料置于感应电炉内，具体投入的原料为生铁、废钢、锰铁、铬铁、镍铁、钼铁、钒铁，采用电磁搅拌熔炼。
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1520℃，离心浇注的转速560rpm。待工作层钢水凝固后，采用无流浇注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1350℃；
c，脱模后进行球化退火，退火温度为850℃，退火时间为150h，退火后进行粗加工，留取热处理加工余量；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理，淬火温度为1050℃，淬火采用感应线圈淬火，且淬火温度上下差不超过10℃，淬火保温时间2.2h，采用水冷快冷，回火温度550℃，回火的时间40h。
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
对轧辊进行检测，工作层硬度为79HSD，工作层50mm硬度落差3HSD。
实施例三
一种离心铸造高速钢夹送辊，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.8-2.0%，Si：1.0-1.2%，Mn：1.2-1.5%，Cr：6.0-8.0%，Ni：0.5-0.8%，Mo：6.0-8.0%,V：4.0-5.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1600℃，芯部熔炼温度为1500℃；
工作层按照合金成分及其重量百分含量的配比将原料置于感应电炉内，具体投入的原料为生铁、废钢、锰铁、铬铁、镍铁、钼铁、钒铁，采用电磁搅拌熔炼。
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1450～1550℃，离心浇注的转速600rpm。待工作层钢水凝固后，采用无流浇注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1400℃；
c，脱模后进行球化退火，退火温度为900℃，退火时间为160h，退火后进行粗加工，留取热处理加工余量；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理，淬火温度为1200℃，淬火采用感应线圈淬火，且淬火温度上下差不超过10℃，淬火保温时间2.5h，采用水冷快冷的方式，回火采用整体加热方式高温600℃，回火的50小时。
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
对轧辊进行检测，工作层硬度为80HSD，工作层50mm，硬度落差3HSD。
实施例四
一种离心铸造高速钢夹送辊，包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.5-2.0%，Si：0.3-0.8%，Mn：0.5-1.2%，Cr：11.0-12.0%，Ni：0.9-1.5%，Mo：0.5-1.5%,V：1.0-2.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1450℃，芯部熔炼温度为1300℃；
工作层按照合金成分及其重量百分含量的配比将原料置于感应电炉内，具体投入的原料为生铁、废钢、锰铁、铬铁、镍铁、钼铁、钒铁，采用电磁搅拌熔炼。
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1500℃，离心浇注的转速430rpm。待工作层钢水凝固后，采用顶注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1500℃；
c，脱模后进行5天的保温；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理，淬火温度为1020℃，淬火采用差温热处理炉进行淬火，淬火保温时间50min，采用喷雾冷却，回火温度为650℃，回火时间10h。
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
对轧辊进行检测，工作层硬度为79HSD，工作层35mm，硬度落差6HSD。

Claims (8)

1.一种离心铸造高速钢夹送辊，其特征在于：包括工作层以及球墨铸铁芯部，工作层各合金成分的重量百分含量为：C:1.0-2.0%，Si：0.8-1.2%，Mn：0.5-1.5%，Cr：4.0-8.0%，Ni：0.3-0.8%，Mo：4.0-8.0%,V：2.0-5.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于具体包括以下步骤：
a，将工作层以及芯层的原料放入电炉中进行熔炼，工作层熔炼的温度为1400～1600℃，芯部熔炼温度为1300～1500℃；
b，将工作层钢水浇入离心机铸型内，浇注温度为1450～1550℃，待工作层钢水凝固后，采用无流浇注法进行芯部铁水浇注，芯部浇注温度为1300～1400℃；
c，脱模后进行球化退火，退火后进行粗加工，留取热处理加工余量；
d，对粗加工后的轧辊进行淬火和回火处理；
e，将淬火和回火处理后的轧辊进行机械精加工。
3.根据权利要求2所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于：所述步骤c中的退火温度为700～900℃，退火时间为140～160h。
4.根据权利要求2所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于：所述步骤d中淬火温度为900℃-1200℃，回火温度为500℃～600℃。
5.根据权利要求4所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于：所述淬火采用感应线圈淬火，淬火保温时间2～2.5h，采用水冷快冷的方式冷却。
6.根据权利要求4所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于：回火温度为550℃～600℃，回火的时间30～50小时。
7.根据权利要求2所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于：离心浇注的转速500～600rpm。
8.根据权利要求7所述的一种离心铸造高速钢夹送辊的制造方法，其特征在于：所述工作层进行离心浇注时分为离心浇注外工作层和离心浇注内工作层，外工作层的离心浇注速度为500～550rpm，内工作层的离心浇注速度为550～600rpm。
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