CN1951606A

CN1951606A - 高铬铸铁复合冷轧辊生产工艺

Info

Publication number: CN1951606A
Application number: CN 200610128228
Authority: CN
Inventors: 魏世忠; 龙锐; 刘亚民; 李继文; 邵抗振; 陈慧敏; 赵举峰
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2007-04-25

Abstract

本发明公开了一种高铬铸铁复合冷轧辊生产工艺。其轧辊包括辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用低合金钢或中碳钢制作，轧辊耐磨层采用高铬白口铸铁材料制作，辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热，其热成型工艺：将铸型放入感应加热设备中，再将预制的低合金钢或中碳钢辊芯放入铸型，开启感应加热设备加热辊芯，加热至1200～1400℃时，浇入高铬铸铁熔液，再继续小功率加热5～15分钟后停止加热，通过循环水直至凝固完毕。本发明有效延长了轧辊的使用寿命，且成本低，解决了CPC法、ESR法生产工艺复杂、成本高的问题。

Description

高铬铸铁复合冷轧辊生产工艺

技术领域

本发明属于冷轧带钢轧制行业的轧辊技术领域，主要涉及的是一种高铬铸铁复合冷轧辊生产工艺。

背景技术

冷轧辊是冷轧机的重要部件，是冷轧带钢生产中大量消耗的关键耐磨件。冷轧辊用于钢材冷加工变形，在带钢轧制时轧制压力、磨损应力及高交变应力远远大于热轧辊，而且要求冷轧带钢成品表面质量高。因此，冷轧辊的使用要求很高，冷轧辊芯部必须具有良好的强韧性，而且表面应具有高的耐磨性。

目前，用于生产冷轧带钢轧辊的材料主要有：高铬铸铁、合金钢、高速钢、硬质合金等。

其中高铬铸铁是公认的耐磨性较好的轧辊材料，其组织特点是在马氏体、奥氏体的基体上镶嵌着M₇C₃型碳化物，此碳化物的显微硬度高(HV1200～1800)，用高铬铸铁生产冷轧辊可获得较好的耐磨性。但与合金钢相比，高铬铸铁韧性较低，整体高铬铸铁轧辊不能完全满足冷轧时高应力的要求。合金钢具有良好的强韧配合，在冷轧辊上大量采用的材料是9Cr2Mo，抗磨主要靠马氏体基体，相对白口高铬铸铁材料，耐磨性低。高速钢韧性低于合金钢，耐磨性高于高铬铸铁。硬质合金是硬度最高、耐磨性最好的材料，由高硬度的碳化物及合金组成，用于生产轧辊可获得很高的耐磨性。但硬质合金只能制作较小辊环，且生产成本高。由此可见，单一材料制备的整体轧辊不能同时满足冷轧对强韧性和耐磨性的要求。复合轧辊辊芯采用韧性较好的合金钢，外层采用高耐磨性的高铬铸铁材料是解决这一问题的有效途径，轧辊外层具有较高的耐磨性，内层的韧性材料又能保证轧辊具有较高的韧性，具有比整体材料轧辊更广阔的应用前景和较高的性价比。

按生产工艺分，复合轧辊主要包括离心铸造复合轧辊、连续铸造(CPC)复合轧辊、电渣重熔(ESR)复合轧辊、组合式复合轧辊等。

离心铸造复合轧辊是采用离心铸造的方法生产双金属复合轧辊。轧辊外层为组织致密的高耐磨性材料、内层为球墨铸铁。由于冷轧带钢轧辊直径小，离心浇注内层球墨铸铁很困难，且球墨铸铁易形成白口、产生缩孔等缺陷。目前国际上没有人采用。

连续铸造(CPC)复合轧辊是将预制成型的复合轧辊辊芯置于结晶器中，用感应线圈对辊芯表面进行预热，然后浇注外层金属液，辊芯向下抽动，使已凝固的外层与辊芯一起下移，最终成为复合轧辊。这种方法生产的高速钢辊坯的组织及晶粒度要比离心铸造方法细得多，且碳化物均匀弥散分布，寿命可比离心铸造轧辊高30％。

电渣重熔法生产复合轧辊类似于CPC法，电渣对芯轴进行预热和清洗。这种方法通过搅动电渣下面的金属液体，促进结合层的形成。但必须控制重熔过程，以免污染工作层。电渣重熔生产的轧辊也具有组织致密，无成分偏析等特点，耐磨性较好。

CPC法和ESR法的共同缺点是工艺复杂、生产率低、成本高。

组合式复合轧辊是将轧辊做成几个部件，用机械方法组合起来。轧辊内层使用韧性材料，外层辊环使用硬质合金。这种轧辊可节约贵重的硬质合金，性价比比较高。但由于硬质合金辊环和内层辊芯很难做到无缝接合，轧制过程中会导致轧辊受力不均而发生碎裂。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高铬铸铁复合冷轧辊生产工艺。有效提高轧辊的机械性能，延长使用寿命，降低生产成本。同时解决离心铸造法易发生成分偏析，CPC法和ESR法生产工艺复杂、生产率低、成本高的问题。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：轧辊包括辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用低合金钢或中碳钢制作，轧辊耐磨层采用高铬白口铸铁材料制作，辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热，其热成型工艺：将铸型放入感应加热设备中，再将预制的低合金钢或中碳钢辊芯放入铸型，开启感应加热设备加热辊芯，加热至1200～1400℃时，浇入高铬铸铁熔液，再继续小功率加热5～15分钟后停止加热，通过循环水直至凝固完毕。

本发明所述的高铬白口铸铁材料为Cr20或Cr26或Cr28。

本发明所述的铸型由耐火材料与金属网制成。

本发明的主要特点是：

1.工艺可操作性强，减小工人操作难度。

2.组织均匀，无偏析。

3.两种材料为良好的冶金结合，结合强度高，具有很高的耐磨性，同时又有良好的韧性，可有效延长使用寿命。通过感应加热辊芯及浇注后的高铬铸铁液，减少了辊芯与外层金属液之间的温度差，使低合金钢辊芯与高铬铸铁熔液为良好的冶金结合，具有良好的机械性能。

3.工艺简单、稳定、成本低，适于批量生产。

附图说明

图1为本发明的复合熔铸轧辊设备的结构示意图。

图中，1、辊芯，2、高铬铸铁熔液，3、保温冒口，4、感应加热结晶装置，5、铸型，6、铸型内部金属网，7、进水管，8、排水管，9、铸型底座。

具体实施方案

结合附图，给出本发明的实施例如下：

实施例1

本实施案例所述的轧辊包括辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢材料(ZG35CrMo)预制而成；轧辊耐磨层采用高铬白口铸铁材料Cr20制作，

本实施例采用的设备(如图1所示)。该设备的铸型5由耐火材料与金属网6制成，金属网6嵌在耐火材料铸型5内，铸型的底座9装有冷却进水管6和排水管7。

本实施例的具体热成型工艺是：将铸型5放入感应加热结晶装置4中，再将预制的低合金钢辊芯1放入铸型，开启感应加热装置加热辊芯1，待加热至1200℃时，浇入高铬铸铁熔液；降低感应加热功率继续加热15分钟(避免气孔、缩孔等缺陷)，通过进水管7和排水管8冷却水循环，直至凝固完毕，随炉冷却。即得高铬铸铁复合冷轧辊。

实施例2

本实施案例所述的轧辊包括辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢材料(ZG40Cr)预制而成；轧辊耐磨层采用高铬白口铸铁材料Cr26制作，

本实施例采用的设备同实施例1。其具体热成型工艺是：将铸型5放入感应加热结晶装置4中，再将预制的低合金钢(ZG40Cr)辊芯1放入铸型，开启感应加热装置加热辊芯1，待加热至1200℃时，浇入高铬铸铁熔液；降低感应加热功率继续加热10分钟(避免气孔、缩孔等缺陷)，通过进水管7和排水管8冷却水循环，直至凝固完毕，随炉冷却。即得高铬铸铁复合冷轧辊。

实施例3

本实施案例所述的轧辊包括辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢材料(ZG40Cr)预制而成；轧辊耐磨层采用Cr28，该耐磨层主要成分为(％)：

本实施例采用的设备同实施例1。其具体热成型工艺是：将铸型放入感应加热结晶装置4中，再将预制的低合金钢(ZG40Cr)辊芯1放入铸型，开启感应

加热装置加热辊芯1，待加热至1250℃时，浇入高铬铸铁熔液；降低感应加热

功率继续加热5分钟(避免气孔、缩孔等缺陷)，通过进水管7和排水管8冷却水循环，直至凝固完毕，随炉冷却。即得高铬铸铁复合冷轧辊。

Claims

1、一种高铬铸铁复合冷轧辊，包括辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用低合金钢或中碳钢制作，轧辊耐磨层采用高铬铸铁材料，其特征在于：将铸型放入感应加热设备中，再将预制的低合金钢或中碳钢辊芯放入铸型，开启感应加热设备加热辊芯，加热至1200～1400℃时，浇入高铬铸铁熔液，再继续小功率加热5～15分钟后停止加热，通过循环水直至凝固完毕。

2、根据权利要求1所述的高铬铸铁复合冷轧辊的生产工艺，其特征是：所述的辊芯与高铬铸铁耐磨层是通过感应加热设备形成冶金结合。

3、根据权利要求1所述的高铬铸铁复合冷轧辊的生产工艺，其特征是所述的感应加热设备中的铸型(5)由耐火材料与金属网(6)制成。

4、根据权利要求1所述的高铬铸铁复合轧辊的生产工艺，其特征是：所述的轧辊耐磨层采用的高铬铸铁材料为Cr20或Cr26或Cr28。