CN101480663B - 高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺 - Google Patents

高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺 Download PDF

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Abstract

一种高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺。由以下化学物质组成，工作层：C0.4～0.5，Si0.3～0.6，Mn0.4～0.8，P≤0.035，S≤0.03，Cr3.5～4.5，Ni0.2～1.0，Mo0.2～0.5，其余为钢及杂质；芯部：C3.0～3.6，Si1.7～2.7，Mn0.2～1.0，P≤0.08，S≤0.01，Re0.01～0.04，Mg0.03～0.08，Cr≤1.0，Ni≤1.0，Mo≤1.0，Cu≤1.0，V≤0.1，其余为铁及杂质。工作层为卧式离心浇注，芯部为浇注；热处理采用台车式高温电阻炉对粗加工支承辊进行奥氏体加热和保温。具有抗磨性高，抗事故性能强，工作出品率高。

Description

高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺
技术领域
本发明涉及一种在宽带、中宽带及窄带连轧机中应用的支承辊及这种支承辊的制造方法，具体地说是一种高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺。
背景技术
目前，宽带、中宽带连轧机支承辊通常采用合金半钢材料常法铸造而成，或者是用报废的整体锻钢轧辊改制；窄带连轧机支承辊一般采用合金半钢复合铸造。这些支承辊在线使用时，都普遍存在着脱肩、剥落、裂纹、断辊等破坏性失效形式，致使轧钢辊耗提高，生产效率降低。出现这些现象的原因，是因为这些支承辊材料的金相组织特点是：在金相组织中存在大量的M3C型碳化物，基体随热处理制度的不同，一般为珠光体或回火索氏体，这种金相组织的机械性能较差，脆性较大，机械性能和抗接触疲劳性能均不能满足支承辊的技术要求，在使用过程中抵抗不住强大的轧制力，使用寿命短。并且现有的支承辊制造过程均采用立式离心铸造，设备投资大，工艺出品率低，给企业带来较大的经济负担。
发明内容
本发明一是提供一种机械性能好，使用寿命长的高合金离心复合铸钢支承辊，二是提供这种支承辊的浇注工艺和热处理工艺。
实现上述目的采用以下技术方案：一种高合金离心复合铸钢支承辊，它由以下重量百分含量的化学物质组成，其中：
a、工作层：C 0.40～0.50，Si 0.30～0.60，Mn 0.40～0.80，P≤0.035，S≤0.030，Cr 3.50～4.50，Ni 0.20～1.00，Mo 0.20～0.50，其余为铁及杂质；
b、芯部：C 3.00～3.60，Si 1.70～2.70，Mn 0.20～1.00，P≤0.08，S≤0.01，Re 0.01～0.04，Mg 0.03～0.08，Cr≤1.00，Ni≤1.00，Mo≤1.00，Cu≤1.00，V≤0.10，其余为铁及杂质；
这种高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺，包括浇注工艺和热处理工艺，
A.支承辊的分层浇注方法，其中：
a、外层采用卧式离心浇注：待外皮钢水熔炼后，出钢水温度1635±5℃、浇注温度1535±5℃，浇注前离心机的电机转数控制为650-950转/分钟，外层钢水离心运转时间7-25分钟，外层浇注完毕后，按4kg/m2加入保护渣，从离心机停转到合箱过程需4-7分钟；
b、填充芯部：合箱完毕后，浇注芯部铁水，芯部出铁温度1615±5℃、浇注温度1495±5℃，浇注速度40-60Kg/s，浇注完毕冷却后，得到高合金离心复合铸钢毛坯支承辊；
B.热处理工艺：
采用台车式高温电阻炉对粗加工支承辊进行奥氏体加热和保温，其中：待热处理支承辊装炉后，加热4-7小时，温度达到250℃±5℃后保温3-4小时；再加热10-15小时，温度达到830℃-850℃后保温4-6小时；然后出炉，快速冷却到600℃，再次入炉加热6-9小时，温度达到910℃-930℃时保温8小时后，出炉进行喷淬，淬火完毕后进行回火，在300±5℃保温2小时，然后用5小时将温度升至500℃，保温8小时，然后炉冷，当温度≤150℃出炉空冷。得到成品贝氏体金相组织的高合金离心复合铸钢支承辊。
与现有技术相比，本发明用45Cr4NiMo合金铸钢作为支承辊工作层材料、高强度合金球墨铸铁作为辊芯材料，采用卧式离心复合铸造的方法可以制造出高质量的支承辊毛坯，并且在进行合理的热处理前提下，可以稳定生产制造出性能优良的贝氏体金相组织的支承辊，从根本上解决了以往整体铸造合金半钢支承辊普遍存在的脱肩、剥落等破坏性失效，过钢量成倍提高，减少了用户的换辊周期，使用寿命提高1～2倍，经久耐用，达到了锻钢支承辊的使用性能，支承辊抗磨性高，抗事故性能强，实现以铸代锻，提高工作出品率，降低企业设备投资。在上述工艺方法下制得的高合金离心复合铸钢支承辊的技术指标参数如下：
辊身工作层：硬度 HSD 62～68
          硬度均匀性≤±1.5HSD
          径向硬度降≤0.5HSD/cm
          金相组织回火贝氏体+粒状碳化物
辊颈：    硬度：HSD 40±5
          本体切片σb500MPa
轧辊工作层、结合层、辊芯均符合超声波无损检测的有关标准。
附图说明
图1为热处理工艺中高温热处理曲线图。
图2为热处理工艺中中温回火曲线图。
图1和附图2均为热处理工艺过程中时间和温度关系曲线图。
具体的实施方式
下面结合附图和实施例详述本发明。
实施例1：按高合金离心复合铸钢支承辊工作层成份，将配比废钢放入感应电炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学物质，按工艺再配入相应的合金原料，熔炼得到化学成份：工作层：C0.40％，S0.025％，Si0.46％，Mn0.40％，P0.030％，Ni0.20％，Cr4.50％，Mo0.35％其余为废钢及杂质的工作层钢水(其中废钢为93.36％，杂质为0.05％)，芯部：C3.00％，S0.008％，Si2.00％，Mn0.20％，P0.050％，Ni0.20％，Cr1.00％，Mo0.50％，Re0.040％，Mg0.03％，其余为铁及杂质的铁水(其中生铁占45％，废钢占20％，回炉料占27.99％，杂质占0.012％)，离心浇注高合金离心复合铸钢支承辊，工作层钢水出钢温度1638℃浇注外层钢水温度1539℃，浇注前离心机电机转数控制在800转/分钟，外层钢水运转时间10分钟48秒外层浇注完毕后按平均4kg/m2加入玻璃渣防止外层钢水氧化。芯部出铁温度1610℃，离心机停转到合箱完毕的过程间隔4分11秒浇注芯部铁水，其温度1499℃，浇注速度55kg/s得到高合金离心复合铸钢支承辊。经热处理得到的轧辊工作层硬度62HSD，径向硬度落差小于0.5/cm，经轧制试验，轧辊整体使用寿命提高1-2倍。
实施例2：按高合金离心复合铸钢支承辊工作层成份，将配比废钢放入感应电炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学物质，按工艺再配入相应的合金原料，熔炼得到化学成份：工作层：C0.45％，S0.020％，Si0.30％，Mn0.62％，P0.025％，Ni0.60％，Cr4.00％，Mo0.20％其余为废钢及杂质的工作层钢水(其中废钢占比重93.75％，杂质占比重0.035％，芯部：C3.60％，S0.003％，Si 1.70％，Mn0.63％，P0.069％，Ni0.50％，Cr0.55％，Mo0.10％，Re0.02％，Mg0.055％其余为铁及杂质的铁水(其中生铁占46％，废钢占22.5％，回炉料占24.22％，杂质占0.053％)。离心浇注高合金离心复合铸钢支承辊，工作层钢水出钢温度1635℃浇注外层钢水温度1536℃，浇注前离心机电机转数控制在650转/分钟，外层钢水运转时间为15分钟39秒，外层浇注完毕后按平均4kg/m2加入玻璃渣防止外层钢水氧化。芯部出铁温度1610℃，离心机停转到合箱完毕的时间间隔5分1秒，浇注芯部铁水，其温度为1492℃，浇注速度40kg/s，得到高合金离心复合铸钢支承辊。经热处理得到的轧辊工作层硬度65HSD，径向硬度落差小于0.5/cm，经轧制试验，轧辊整体使用寿命提高1-2倍。
实施例3：按高合金离心复合铸钢支承辊工作层成份，将配比废钢放入感应电炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学物质，按工艺再配入相应的合金原料，熔炼得到化学成份：工作层：C0.50％，S0.028％，Si0.60％，Mn0.80％，P0.034％，Ni1.00％，Cr3.50％，Mo0.50％其余为废钢及杂质的工作层钢水，(其中废钢占比重93％，杂质占比重0.038％)芯部：C3.60％，S0.005％，Si2.70％，Mn1.00％，P0.045％，Ni0.80％，Cr0.20％，Mo1.00％，Re0.010％，Mg0.08％其余为铁及杂质的铁水(其中生铁占44％，废钢占20.8％，回炉料占25.73％，杂质占0.03％)。离心浇注高合金离心复合铸钢支承辊，工作层钢水出钢温度1632℃，浇注外层钢水温度1530℃，浇注卧式离心机电机转数控制在950转/分钟，外层钢水运转时间为7分钟14秒，外层浇注完毕后，按平均4kg/m2加入玻璃渣防止外层钢水氧化，芯部出铁温度1618℃，离心机停转到合箱完毕的时间间隔4分11秒浇注芯部铁水，其温度为1495℃，浇注速度50kg/s得到高合金离心复合铸钢支承辊。经热处理得到的轧辊工作层硬度68HSD，径向硬度落差小于0.5/cm，经轧制试验，轧辊整体使用寿命提高1-2倍。
实施例4：按高合金离心复合铸钢支承辊工作层成份，将配比废钢放入感应电炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学物质，按工艺再配入相应的合金原料，熔炼得到化学成份：工作层：C0.50％，S0.030％，Si0.52％，Mn0.66％，P0.031％，Ni0.83％，Cr4.17％，Mo0.39％其余为废钢及杂质的工作层钢水，(其中废钢占比重92.83％，杂质占比重0.039％)芯部：C3.50％，S0.010％，Si2.15％，Mn0.43％，P0.053％，Ni0.018％，Cr0.028％，Mo0.009％，Re0.0301％，Mg0.0358％其余为铁及杂质的铁水。(其中生铁占45.5％，废钢占21.2％，回炉料占27％，杂质占0.0361％)。离心浇注高合金离心复合铸钢支承辊，工作层钢水出钢温度1636℃，浇注外层钢水温度1536℃，浇注离心机电机转数930转/分钟，外层浇注完毕后，外层钢水运转时间为7分钟14秒，按平均4kg/m2加入玻璃渣防止外层钢水氧化，外层浇注完毕后，芯部出铁温度1618℃，离心机停转到合箱完毕的时间间隔5分1秒浇注芯部铁水，其温度为1499℃，浇注速度60kg/s，得到高合金离心复合铸钢支承辊。经热处理得到的轧辊工作层硬度68HSD，径向硬度落差小于0.5/cm，经轧制试验，轧辊整体使用寿命提高1-2倍。
根据上述实施例，可加工制得辊芯直径φ350mm-φ1050mm，外层φ450mm-φ1450mm，辊身长度450mm-1500mm，全长1200mm-4500mm的高合金离心复合铸钢支承辊。
以上公开的仅为本发明的几个实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高合金离心复合铸钢支承辊的制造工艺，这种高合金离心复合铸钢支承辊由以下重量百分含量的化学物质组成，其中：
a、工作层：C 0.40～0.50，Si 0.30～0.60，Mn 0.40～0.80，P≤0.035，S≤0.030，Cr 3.50～4.50，Ni 0.20～1.00，Mo 0.20～0.50，其余为铁及杂质；
b、芯部：C 3.00～3.60，Si 1.70～2.70，Mn 0.20～1.00，P≤0.08，S≤0.01，Re 0.01～0.04，Mg 0.03～0.08，Cr≤1.00，Ni≤1.00，Mo≤1.00，Cu≤1.00，V≤0.10，其余为铁及杂质；
所述支承辊的制造工艺包括浇注工艺和热处理工艺，其特征在于，
A.支承辊的分层浇注方法，其中：
a、外层采用卧式离心浇注：待外皮钢水熔炼后，出钢水温度1635±5℃、浇注温度1535±5℃，浇注前离心机的电机转数控制为650-950转/分钟，外层钢水离心运转时间7-25分钟，外层浇注完毕后，按4kg/m2加入保护渣，从离心机停转到合箱过程需4-7分钟；
b、填充芯部：合箱完毕后，浇注芯部铁水，芯部出铁温度1615±5℃、浇注温度1495±5℃，浇注速度40-60Kg/s，浇注完毕冷却后，得到高合金离心复合铸钢毛坯支承辊；
B.热处理工艺：
采用台车式高温电阻炉对粗加工支承辊进行奥氏体加热和保温，其中：待热处理支承辊装炉后，加热4-7小时，温度达到250℃±5℃后保温3-4小时；再加热10-15小时，温度达到830℃-850℃后保温4-6小时；然后出炉，快速冷却到600℃，再次入炉加热6-9小时，温度达到910℃-930℃时保温8小时后，出炉进行喷淬，淬火完毕后进行回火，在300±5℃保温2小时，然后用5小时将温度升至500℃，保温8小时，然后炉冷，当温度≤150℃出炉空冷，得到成品贝氏体金相组织的高合金离心复合铸钢支承辊。
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