CN101396723A - 一种耐磨耐热的连铸支撑辊 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及连铸生产过程中带高温液芯铸坯坯壳支撑辊，涉及一种在基体材料表面复合而非通过机加工镶嵌耐磨耐高温碳化钨环、壳的连铸支撑辊。本发明是在连铸坯支撑辊子普通基体材料的表面复合耐磨耐高温碳化钨层。本发明解决了连铸生产过程中带高温液芯铸坯坯壳支撑辊在高温(1100℃～1300℃)情况下的耐磨难题，大幅度提高连铸坯支撑辊使用寿命，实验证明此种表面复合耐磨耐高温碳化钨的连铸支撑辊使用寿命是一般炭素合金钢的5倍。由于连铸坯支撑辊使用寿命的提高，减少了连铸坯支撑辊的频繁更换，故可节约大量的维修费用，减少设备维修时间，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温铸坯支撑辊子，属于冶金生产连铸技术领域。
背景技术
连铸辊是连铸机的重要部件，它是铸坯生产的支撑辊，在轧制(改为拉坯)过程中，它承受巨大的径向压力、磨损及变化幅度较大的温度影响。因此，连铸铸坯支撑辊应具有较高的抗剥落性、抗热疲劳性。
对支撑辊的要求主要满足下列性能：(1)有一定的强度，避免辊身裂纹和断辊。(2)高的刚度。(3)高的抗剥落性。(4)辊身表面有较高的硬度。(5)高的疲劳强度。(6)高的表面抗磨损性能。
现有技术中一般是通过热处理使连铸辊的机械性能合格(彭杰，宝钢连铸辊的热处理，江苏冶金，2000年第5期，49—50页)，连铸辊的热处理包括调质、堆焊前预热、堆焊后退火三个过程。在实际生产过程中应严格控制连铸辊的表面硬度值，热处理是连铸辊制造中的重要环节，它控制的好坏直接影响到连铸辊的使用寿命。
目前在薄板热轧领域，主要应用两种类型的支撑辊。一种是锻造支撑辊，另一种是铸造支撑辊，很多轧钢厂出于对大轧制力的考虑，往往选择锻造支撑辊，但锻造支撑辊的制造成本很高；复合铸钢支撑辊辊身外层为共析或过共析合金钢，辊身芯部和辊颈部位为20～45号含碳量低的优质碳素铸钢，但常常由于支撑辊的剥落导致整只轧辊的报废(赵东辉，铸钢支撑辊在薄板带生产中的应用，甘肃科技，第22卷第4期，2006年4月，144—147页)。复合铸钢支撑辊的剥落有三种形态：复合层剥落、辊面剥落和边部剥落(或称端剥落)。
发明内容
本发明所要解决是针对连铸生产过程中铸坯支撑辊中间直径因裂纹、磨损、胶合而变小影响铸坯形状制约生产的问题，提供一种既耐高温又耐磨的铸坯支撑辊。
本发明解决问题采用的技术方案如下：在不改变原有铸坯支撑辊基体材质的前提下，在其表面进行碳化钨注渗、堆焊、喷涂等复合加工。根据实际需要，在铸坯支撑辊表面形成经济合适厚度的耐磨层。
本发明提供一种耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于在基体材料的表面复合耐磨耐高温碳化钨层。
所述的基体材料为调质钢；优选40Cr、35CrMo调质钢。
所述的耐磨耐高温碳化钨层为：碳化钨(WC)是一种化合物，具有良好的红硬性、高温强硬指标、高耐热、耐磨性，被称为金属陶瓷材料。
所述的耐磨耐高温碳化钨层的厚度为：0.2mm～3mm。
所述耐磨耐高温碳化钨层的复合方法是辊表面离子注渗、辊表面堆焊、或辊表面喷涂，而非机械加工镶嵌焊接碳化钨环。
所述辊表面离子注渗为：将碳化钨通过高密度、高能量、强辉光电源电离成高能量的离子，高速喷射注渗进金属工件基体形成离子冶金结合，使工件既有原有基体材料良好的韧性、可塑性，又具有碳化钨在高温状态下保持较高的耐磨性的特点。
所述辊表面堆焊为：以碳化钨为主要成份的堆焊原料对辊表面进行堆焊。
所述辊表面喷涂为：以碳化钨为主要成份的喷涂原料对辊面进行喷涂。
本发明还提供所述的一种耐磨耐热的连铸支撑辊的制造方法，其特征是：
选用普通调质钢轧制圆钢按图纸进行机械加工，预留碳化钨复合层厚度的余量，经过调质处理后对辊面进行离子注渗、表面堆焊、表面喷涂，最后进行精加工。
所述调质钢选自40Cr或35CrMo。
本发明还提供所述的一种耐磨耐热的连铸支撑辊的应用，其特征是在于辊子用于连铸生产过程中带高温液芯坯壳铸坯支撑。
本发明申请日前，冶金生产连铸技术领域没有既耐高温又耐磨的铸坯支撑辊。连铸生产过程中因为铸坯支撑辊在高温(1100℃～1300℃)环境中快速裂纹磨损，甚至与铸坯胶合，致使支撑辊中间直径变小影响铸坯形状成为一大难题，这种耐磨耐热的连铸支撑辊有效地解决了连铸生产过程中带高温液芯坯壳铸坯支撑辊在生产过程中磨损快的难题。同时也解决了在辊表面钎焊碳化钨辊环的脱落问题。
本发明新的有益效果是：本发明的连铸生产过程中带高温液芯坯壳铸坯支撑辊，解决了连铸生产过程中带高温液芯坯壳铸坯支撑辊在高温(1100℃～1300℃)情况下的耐磨难题，有效解决连铸支撑辊在生产过程中磨损过快、钎焊碳化钨层脱落开裂的难题，减少了连铸坯支撑辊的频繁更换，故可节约大量的维修费用，减少设备维修时间，提高生产效率。大幅度提高连铸坯支撑辊使用寿命，实验证明此种表面复合耐磨耐高温碳化钨的连铸支撑辊使用寿命是一般炭素合金钢的5倍。由于连铸坯支撑辊使用寿命高温的提高，减少了连铸坯支撑辊的频繁更换，故可节约大量的维修费用，减少设备维修时间，提高生产效率。
附图说明
图1是耐磨耐热连铸支撑辊主视图，其中 1：辊基体、2：耐磨耐热碳化钨层。
具体实施方式
在连铸坯支撑辊子加工过程中，在其普通基体材料的表面通过注渗(或喷涂、堆焊)复合0.2mm～3mm耐磨耐高温碳化钨层。提高支撑辊耐磨耐热性能。
实施例1：
40Cr调质钢轧制圆钢按图纸进行机械加工，预留碳化钨复合层厚度的余量，表面复合3mm耐磨耐高温碳化钨层；经过调质处理后对辊面进行离子注渗，最后进行精加工。
所述辊表面离子注渗为：将碳化钨通过高密度、高能量、强辉光电源电离成高能量的离子，高速喷射注渗进金属工件基体形成离子冶金结合，是工件既有原有基体材料良好的韧性、可塑性，又具有碳化钨在高温状态下保持较高的耐磨性的特点。
连铸扇形段辊装配铸坯支撑辊中使用耐磨耐热碳化钨层，延长连铸扇形段使用寿命10个月，以有效解决扇形段在生产过程中磨损过快的难题，减少了连铸坯扇形段的频繁更换，每年减少两次以上，故可节约大量的维修费用60％，减少设备维修时间50％，提高生产效率。
实施例2：
40Cr调质钢轧制圆钢按图纸进行机械加工，预留碳化钨复合层厚度的余量，表面复合0.3mm耐磨耐高温碳化钨层；经过调质处理后对辊面进行表面堆焊，最后进行精加工。
所述辊表面堆焊为：以碳化钨为主要成份的堆焊原料对辊表面进行堆焊。
连铸结晶器足辊表面注渗使用耐磨耐热碳化钨层，延长连铸结晶器足辊使用寿命3个月，以有效解决结晶器足辊在生产过程中磨损过快的难题，减少了结晶器足辊的频繁更换每年减少6次以上，故可节约大量的维修费用60％，减少设备维修时间60％，提高生产效率。
实施例3：
35CrMo调质钢轧制圆钢按图纸进行机械加工，预留碳化钨复合层厚度的余量，表面复合1mm耐磨耐高温碳化钨层；经过调质处理后对辊面进行表面喷涂，最后进行精加工。
所述辊表面喷涂为：以碳化钨为主要成份的喷涂原料对辊面进行喷涂。
连铸扇形段辊装配铸坯支撑辊中使用耐磨耐热碳化钨层，延长连铸扇形段使用寿命6个月，以有效解决扇形段在生产过程中磨损过快的难题，减少了连铸坯扇形段的频繁更换，每年减少3次以上，故可节约大量的维修费用60％，减少设备维修时间50％，提高生产效率。
Claims (10)
1.一种耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于在基体材料的表面复合耐磨耐高温碳化钨层。
2.一种如权利要求1所述的耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于，所述的基体材料为调质钢；优选40Cr、35CrMo调质钢。
3.一种如权利要求1所述的耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于，所述的耐磨耐高温碳化钨层的厚度为：0.2mm～3mm。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于，所述耐磨耐高温碳化钨层的复合方法是辊表面离子注渗、辊表面堆焊、或辊表面喷涂，而非机械加工镶嵌焊接碳化钨环。
5.一种如权利要求4所述的耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于，所述辊表面离子注渗为：将碳化钨通过高密度、高能量、强辉光电源电离成高能量的离子，高速喷射注渗进金属工件基体形成离子冶金结合。
6.一种如权利要求4所述的耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于，所述辊表面堆焊为：以碳化钨为主要成份的堆焊原料对辊表面进行堆焊。
7.一种如权利要求4所述的耐磨耐热的连铸支撑辊，其特征在于，所述辊表面喷涂为：以碳化钨为主要成份的喷涂原料对辊面进行喷涂。
8.如权利要求1所述的耐磨耐热的连铸支撑辊的制造方法，其特征是：
选用普通调质钢轧制圆钢按图纸进行机械加工，预留碳化钨复合层厚度的余量，经过调质处理后对辊面进行离子注渗、表面堆焊、表面喷涂，最后进行精加工。
9.如权利要求8所述的耐磨耐热的连铸支撑辊的制造方法，其特征是，所述调质钢选自40Cr或35CrMo。
10.如权利要求1所述的一种耐磨耐热的连铸支撑辊的应用，其特征是在于辊子用于连铸生产过程中高温液芯坯壳铸坯支撑。
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