CN101745788A - 一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法。所采用的技术方案是：先将45#钢棒材进行锻造和调质，再进行车、铣和精磨工艺，表面光洁度达到

Description

一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法
技术领域：
本发明属于连铸连轧辊技术领域。具体涉及一种铝杆连铸连轧辊的制造方法。
背景技术
铝杆连铸连轧是指铝液结晶后直接在多个机架之间进行轧制。每个机架由三个轧辊组成一定的孔型，靠孔型表面的摩擦力将工件送入下一道工序，工件在孔型中塑性变形成孔型形状。约往下游道次的轧制速度越快，最后一道的速度可以达到每秒10米。工件表面的温度在200℃-650℃。因此，连铸连轧辊使用工况环境非常恶劣，不仅要承受高温，同时还要承受来自高温工件的高速摩擦和剪切作用。因此，对轧辊材质要求非常高，而且往往使用寿命不是很理想。
目前，许多工厂在生产铝杆连铸连轧轧辊时，其选用材质一般为弹簧钢或和为模具钢等，然后对这些模具钢或弹簧钢进行调质处理，并在工作面进行表面渗碳，这种工艺处理不好易于出现高温脆裂和轧辊粘铝(中国有色金属报日期：2005-9-13)。且弹簧钢、模具钢价格均比较昂贵，高达10000元/吨；另外，表面渗碳效果也不显著，表面渗碳碳化物容易在与高温工件长时间接触时会产生明显的退火现象，使表面软化。如“一种组合轧辊”(CN 200420060685)专利技术，该组合轧辊在工作部位采用价格较高的硬质材料，而基体大部分轧辊基体采用廉价的普通钢材。实质上，组合轧辊制造程序比较复杂，操作方法不容易掌握。另外由于工作面和基体材料材质差异比较大，如其在加热和冷却过程中的膨胀系数不同，在加热或冷却过程中，在两种材质内部会产生应力。一般而言，硬质材料的膨胀系数相对比较小，普通钢材的膨胀系数比较大，在冷却过程中，由普通钢组成的轧辊芯部会产生较大收缩，而由硬质材料组成的轧辊外部的收缩较小，会产生外部硬质材料对内部普通钢材料附着力变弱，有时甚至会产生外层硬质材料的脱落。还有，硬质材料最终加工会比较困难，如果达不到一定的光洁度要求，还容易产生粘铝现象。会最终影响到轧辊的寿命。
发明内容
本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种既能降低生产成本、又能提高轧辊的抗疲劳、抗粘铝和使用寿命长的铝杆连铸连轧辊的制造方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将45#钢棒材进行锻造和调质，再进行车、铣和精磨工艺，光洁度为级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连铸连轧轧辊半成品在200℃～650℃条件下渗氮0.5～10小时，随炉自然冷却至室温～100℃，出炉；最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理，喷丸后不再进行机械加工即可。
所述的调质是：在箱式电阻炉中加热至800～860℃，保温30～60分钟，出炉，油淬；然后在电阻炉中于350～550℃条件下回火1～3小时，出炉空冷。
所述的铣和精磨工艺是：待铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸。
所述的渗氮是采用高频高压等离子渗氮。
由于采用上述技术方案，本发明采用的工作面光洁度为下一步渗氮处理的做好前期准备工作；渗氮处理工艺是在保证温度低于45#钢的奥氏体化温度的同时，还能形成沿轧辊径向和宽度方向致密、均匀的氮化物层。经对氮化层的X射线、扫描电子显微镜和能谱分析表明，本发明能使轧辊工作面形成一层2～3微米致密、均匀的氮化铁层。在高压等离子体的轰击下，氮化铁层和45#钢基体之间形成一种微观上呈锯齿形的界面，这种锯齿形界面能够保证氮化铁层与铁基体之间的良好结合，提高氮化层的抗疲劳性能。另外，致密氮化铁的形成，可以隔离钢(铁元素)和铝的接触，一定程度上降低了基体的温度，同时避免钢和铝高温接触时形成Al3Fe相，而且铝和氮化铁的相溶性差，能够有效降低热铝杆工件对铝杆轧辊的粘着。
本发明采用比较廉价的45#钢代替普通的弹簧钢或模具钢来制造铝杆连铸连轧辊，能够显著降低制造成本，其制造成本仅为普通的弹簧钢或模具钢的2/3；本发明还通过表面渗氮处理提高工作面的抗疲劳性能和光洁度，在较低的温度条件下，在轧辊工作面表面形成一层致密的、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高工作面的耐磨性、抗疲劳性；本发明还可显著提高产品的寿命，其使用寿命超过普通弹簧钢、模具钢热处理后制造的轧辊寿命1倍以上。
因此，本发明所制造的铝杆连铸连轧辊具有成本低、抗疲劳、抗粘铝和使用寿命长的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
实施例1
一种铝杆连铸连轧辊的制造方法。先将45#钢棒材锻造成圆柱体。在箱式电阻炉中加热至820～860℃，保温40～60分钟，出炉，油淬。然后在电阻炉中于400～550℃条件下回火1～2小时，出炉空冷。再进行车和铣，待铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸，光洁度为
Figure G2009102731392D00031
级以上，制得连铸连轧轧辊半成品。然后将连铸连轧轧辊半成品在200℃～500℃条件下采用高频高压等离子渗氮，渗氮时间为2～10小时，随炉冷却至室温～70℃出炉，出炉后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理，喷丸后不再进行机械加工即可。
实施例2
一种铝杆连铸连轧辊的制造方法。先将45#钢棒材锻造成圆柱体。在箱式电阻炉中加热至800～850℃，保温30～50分钟，出炉，油淬；然后在电阻炉中于350～500℃条件下回火2～3小时，空冷出炉。再进行车和铣，待铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸，光洁度为
Figure G2009102731392D00032
级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连铸连轧轧辊半成品在350℃～650℃条件下采用高频高压等离子渗氮，渗氮时间为0.5～6小时，随炉冷却至50～100℃，出炉，最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理即可。
本具体实施方式采用比较廉价的45#钢，其制造成本仅为普通的弹簧钢或模具钢的2/3；通过表面渗氮处理提高工作面的抗疲劳性能和光洁度，在较低的温度条件下，在轧辊工作面形成一层致密的、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高工作面的耐磨性、抗疲劳性；其使用寿命超过普通弹簧钢、模具钢热处理后制造的轧辊寿命1倍以上。

Claims (4)

1.一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法，其特征在于先将45#钢棒材进行锻造和调质，再进行车、铣和精磨工艺，光洁度达到
Figure F2009102731392C00011
级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连铸连轧轧辊半成品在200℃～650℃条件下渗氮0.5～10小时，随炉自然冷却至室温～100℃，出炉；最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理即可。
2.根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊制造方法，其特征在于所述的调质是：在箱式电阻炉中加热至800～860℃，保温30～60分钟，出炉，油淬；然后在电阻炉中于350～550℃条件下回火1～3小时，出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊制造方法，其特征在于所述的铣和精磨工艺是：待铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸。
4.根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊制造方法，其特征在于所述的渗氮是采用高频高压等离子渗氮。
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