CN100364678C - 铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法。在辊套钢的冶炼与铸锻的制作工艺过程中：采用电弧炉初炼+精炼炉精炼+真空脱气炉脱气→铸造电极坯→电渣成空心电渣钢锭→电渣钢锭退火→电渣钢锭加热锻造(扩孔、拔长)→锻件退火及热处理等工序，获得本发明的辊套锻件。通过本发明的方法，可使辊套钢中最为有害的P、S等元素及非金属加杂物含量得到有效的控制，并使辊套的使用寿命得以延长。锻造比小，锻造开裂倾向低，锻造火次可降到3火以内，钢锭的利用率可达45%以上，提高成材率，节约大量成本。从而达到辊套制造成本大幅度降低、产品质量好的目的。

Description

铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法

技术领域

本发明属于冶金及锻压技术领域，是一种铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法。

背景技术

铝铸轧辊套是铝带坯铸轧机的重要部件，也是关键易耗件，铸轧辊主要由中部的辊芯和外层的辊套组成，辊芯上均布有多条冷却水槽，可将铝液结晶时放出的热量带走。辊套热套在辊芯上有一定的箍紧力，不仅可密封冷却水使其不发生渗漏，还能避免与辊芯之间的滑动。在铸轧过程中，铸轧辊需要承受多种综合应力，除了轧辊承受的弯曲应力、扭转应力、表面磨擦应力外，由于轧辊本身特定的工作条件，还要承受周期作用的热冲击力，以及工作时辊套表面因渗铝而产生的腐蚀组织应力，装配时热套造成的圆周拉应力等。在如此复杂的应力综合作用下，导致辊套失效的主要原因是热疲劳裂。尤其是辊套是在周期性的温度急骤变化的工况下工作，因此，辊套材料的热疲劳性能显得更为重要，而抗热疲劳性能的好坏能够直接反映出辊套使用寿命的高低。除此之外，辊套材料中的P、S等有害元素及钢水纯净度也是直接影响辊套使用寿命的主要因素。

目前国内外辊套的制造方法通常采用电弧炉熔炼-真空炉精炼-浇铸成实心钢锭，并对钢锭进行镦粗、穿孔、扩孔和拔长四道锻造工序，此法的锻造火次通常需用四火才能完成，钢锭利用率在30％以下；或对真空处理后的钢锭采用挤压制管法进行扩孔，此法也需4～5火才可完成，钢锭利用率在35％左右，但对锻造设备的条件及锻造工装要求极高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够延长铝铸轧辊套使用寿命、降低制造成本、提高材料利用率及产品质量的铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法。

为实现本发明的目的所采取的制造方法是：在辊套材料的冶炼与铸造、锻造的工艺过程中：首先针对不同质量要求的辊套材料，可采用电弧炉初炼，再由精炼炉精炼，而后进行真空脱气处理，铸造成所需的电极坯(或电弧炉冶炼后直接铸造成电极坯或电弧炉初炼后再精炼炉精炼，然后铸造成电极坯)，再通过电渣重熔铸成空心电渣钢锭，在退火后再对电渣钢锭加热直接进行扩孔、拔长锻造工序及热处理，由此获得一种辊套锻件。

制造辊套材料的工艺流程为：电弧炉初炼+精炼炉精炼+真空脱气炉脱气→铸造电极坯→电渣成空心电渣钢锭→电渣钢锭退火→电渣钢锭加热锻造→锻件退火工序，各工序的具体工艺步骤如下：

一、电弧炉初炼工艺步骤：

a)在辊套材料的熔炼过程中：所加配料有切头、低P、S生铁及优质废钢，配C量为0.7～0.8％，P、S小于0.040％；

b)熔化期吹氧助熔，氧化期快速升温，氧化温度大于1580℃，脱碳量大于0.30％，终点C控制在0.15～0.25％；

c)当温度达1600℃，P小于0.006％时扒渣，造还原渣，采用碳粉白渣法还原，预插AI0.5kg/t，炉内成分调整Mo按中限，C、Si、Mn、Cr按中下限控制，白渣出钢，出钢温度控制在1600～1620℃。

二、精炼炉精炼工艺步骤：

a)对出钢前的钢包通氩气，出钢后的钢包转至精炼炉进行加热、升温、吹氩、取样、成分全分析、补加渣料、脱氧；

b)对反馈后的成分分析进行成分微调，将C、Si、Mn调整在规格中上限，Cr、Mo、V控制在中限，渣系控制在低碱度(2.5左右)范围，加热温度为1650℃左右进入真空炉进行脱气处理。

三、VD真空处理工艺步骤：

a)对经LF炉精炼的钢水进一步进行真空脱气处理，当在LF炉中精炼的钢水成分合适，温度大于1650℃时，进行真空脱气处理，并在高真空度下保持时间15分钟；

b)破除真空后不计烧损加Ti0.05％，终插AI1kg/t，调包温度1570℃左右，镇静后直接铸造成电渣炉使用的铸造电极坯。

四、浇铸电渣用铸造电极坯

根据不同辊套锻件的重量及电渣炉结晶器的尺寸，按浇铸钢锭的方法直接铸造成圆形电极坯，电极坯的锥度为3～15°，并切除冒口端有渣部分。

五、电渣重熔成空心电渣钢锭工艺步骤：

a)电渣重熔净化钢液，在重熔过程中利用渣阻热进行熔化并呈熔滴状时进行渣洗，提高钢水的纯洁度；

b)电渣重熔铸成空心电渣钢锭；

c)电渣钢锭去应力退火处理；退火温度在780℃左右；(不同材料执行不同的温度)；

d)电渣钢锭加热；加热温度在1100℃左右。

六、空心电渣钢锭的锻造工艺步骤：

a)在锻造时直接进行扩孔、拔长工序，锻造成需要的辊套锻件；

b)辊套锻件退火处理：870±20℃正火，650±20℃扩氢退火。

按照上述铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法，其有益效果是：通过真空精炼及电渣重熔冶炼，使辊套钢中最为有害的P、S等元素及非金属加杂物含量能够得到有效的控制(P、S可以达到0.01％以下)，辊套的使用寿命得以延长。同时电渣重熔后直接获得空心电渣钢锭，空心电渣钢锭的组织结构较致密，通过扩孔、拔长工序的锻造改善，即可满足辊套件的使用要求，且锻造比小，锻造开裂倾向低，锻造火次可降到3火以内，电渣钢锭的利用率可达45％以上，提高成材率，节约大量成本。从而达到辊套制造成本大幅度降低的目的，产品质量非常好。

具体实施方式

本发明的铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造的制造方法，采用了铸造电极坯、电渣重炉铸成空心电渣钢锭，空心电渣钢锭经退火后，直接加热用于扩孔和拔长工序，减少锻造中的墩粗和冲孔工序，并提高材料利用率及产品质量。

在本发明中，辊套钢的冶炼及铸锻造工艺流程如下：

电弧炉初炼+精炼炉精炼+真空脱气炉脱气→铸造电极坯→电渣成空心电渣钢锭→电渣钢锭退火→电渣钢锭加热锻造→锻件退火处理。

现以中碳Cr-Mo-V辊套用钢为实施例，进一步说明各工序的工艺过程：

电弧炉冶炼：为了提高本钢种的冶金质量，要求电炉在炉况处于良好状态下才能冶炼此钢，为了降低钢中有害元素，要求配料由切头、低P、S生铁及优质废钢组成。配C量0.7～0.8％，P、S小于0.040％，熔化期吹氧助熔，氧化期尽快升温，要求氧化温度大于1580度，脱碳量大于0.30％，终点C控制在0.15～0.25％做好去气去夹杂物工作，当温度1600℃，P小于0.006％可扒渣，扒渣后尽快造还原渣，以便达到并保持良好的还原条件，采用碳粉白渣法还原，预插AI0.5kg/t炉内成分调整Mo按中限，C、Si、Mn、Cr按中下限控制，白渣出钢，出钢温度1600～1620℃。

精炼炉精炼：

电炉出钢前，钢包接好氩气管并通氩气，当电炉出完钢，将钢包转移到精炼炉进行加热升温，并继续吹氩，同时取样进行成分全分析，升温后补加渣料并进行脱氧，成分分析反馈后进行成分微调，将C、Si、Mn调整在规格中上限，Cr、Mo、V控制在中限，渣系控制在低碱度范围，加热温度1650℃左右方可进入真空炉进行脱气处理。由于钢包底部吹氩，通过投气砖产生大量的气泡不断地上浮而产生的动力搅拌了钢液，这样不仅使钢液的化学成分及温度均匀，同时由于氩气泡的存在不断地使钢中的气体渗透到气泡中被带走，而且还吸附大量的加杂物带到渣中，这对钢液的净化起到了极大的作用。吹氩压力应根据渣面沸腾情况决定，造低碱度渣的目的是为了增加FeO活度，加速脱氧和控制夹杂物的形态，同时渣系流动性好，这样更有利于钢水中的夹杂物在吹氩和出钢过程中被吸附到渣面，提高钢水的纯洁度。

VD真空处理：为了保证钢种的冶金质量，对经LF炉精炼的钢水进一步进行真空脱气处理，当在LF炉中精炼的钢水成分合适，温度大于1650℃时，即可进入真空工位进行真空脱气处理，为保证脱气质量，要求在高真空度下保持时间15分钟。由于钢水在负压的状态下，气体在钢水中及钢渣中的溶解度降低，渗透到氩气泡中上浮的气体在钢渣中达到饱和状态后，会被负压带走，达到了去气的效果，同时氩气泡吸附的夹杂物也被继续带到渣中，进一步净化了钢水。为了对钢液进行充分脱气和有利于得到细晶粒钢，破空后不计烧损加Ti0.05％，终插AI1kg/t，调包温度1570℃左右镇静后直接浇注成电渣重熔用的电极坯。

电渣重熔成空心电渣钢锭：

电渣重熔使钢液进一步得到净化，结晶组织更加致密，并有利于改善成份偏析。由于金属电极在重熔过程中利用渣阻热进行熔化并呈熔滴状进行渣洗，这样可使钢水的纯洁度进一步提高，由于钢液在凝固过程中始终有渣液保护，不仅防止钢液二次氧化，同时钢锭表面光滑，不存在电炉钢锭的皮下气泡、裂纹、结疤等缺陷，充分保证了空心电渣钢锭内在及表面质量。

空心电渣钢锭的锻造：由于空心电渣钢锭已获得内外较致密的组织结构，在锻造时只需经过扩孔，、拔长工序，即可得到辊套所需要的外观形状，省去了镦粗和冲孔两道工序，且锻造比小(一般在2.5以下)所需加热火次较少(一般在3火以内)减少了锻造时开裂的倾向，减少了能源的消耗，降低了成本。

辊套锻件退火：经正火+扩氢退火，可以细化晶粒，调整组织，去除钢中的氢含量，减少氢脆现象，为后部的辊套热处理做必要的组织准备。

Claims (1)

1.一种铝铸轧机用辊套的冶炼及铸锻造方法，其特征在于：辊套钢的冶炼及辊套的铸锻造具有以下工艺步骤：

a)电弧炉初炼：在辊套材料的熔炼过程中，加有切头、低P、S生铁及优质废钢配料，使配C量为0.7～0.8％，P、S小于0.040％，并在融化期吹氧助熔，氧化期快速升温，氧化期温度大于1580℃，脱碳量大于0.30％，终点C控制在0.15～0.25％；当温度达1600℃，P小于0.006％时扒渣，造还原渣，采用碳粉白渣法还原，预插AI0.5kg/t，炉内成分调整Mo按中限，C、Si、Mn、Cr按中下限控制，白渣出钢，出钢温度控制在1600～1620℃；

b)精练炉精练：对出钢前的钢包通氩气，出钢后的钢包转至精练炉进行加热、升温、吹氩、取样、成分全分析、补加渣料、脱氧；并对反馈后的成分分析进行成分微调，将C、Si、Mn调整在规格中上限，Cr、Mo、V控制在中限，渣系控制在低碱度范围；

c)真空处理：对精练炉精练的钢水进行真空脱气处理，当精练的钢水成分合适，温度大于1650℃时，进行真空脱气处理，并在真空度下保持时间15分钟；破除真空后不计烧损加TiO.05％，终插AI1Kg/t，调包温度1570℃左右，镇静后直接铸造成电渣炉使用的铸造电极坯：

d)电渣重熔：电渣重熔净化钢液，在重熔过程中利用渣阻热进行融化并呈溶滴状时进行渣洗，提高钢水的纯洁度，然后将铸造成的电极坯电渣重熔成空心电渣钢锭，并对电渣钢锭进行去应力退火处理；

e)锻造：对电渣钢锭进行去应力退火处理后，再对电渣钢锭加热，加热温度在1100℃，然后在锻造中直接进行扩孔、拔长工序，锻造成所需的辊套锻件；

f)退火处理：对锻造出的辊套锻件进行退火处理：经正火温度为870±20℃，扩氢退火温度为650±20℃的退火处理后，即得辊套成品。