CN102950269A - 一种立式离心复合铸钢支承辊的制造方法 - Google Patents

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一种立式离心复合铸钢支承辊的制造方法，属于轧钢技术领域，采用多层浇注方法，其中外层采用立式离心复合浇注，浇注温度为1530℃～1580℃，更换浇口管，待外层内壁界面温度降到1380℃～1450℃时浇注中间层，钢水浇注温度为1550℃～1580℃，中间层厚度达到40～100mm以后更换浇口管，向铸型内部充芯获得离心复合铸钢支承辊铸坯，依次对离心复合铸钢支承辊铸坯进行退火处理、淬火处理和回火处理，机加工后获得成品离心复合铸钢支承辊，外层高铬钢与中间层和芯部低合金钢达到良好的冶金结合，外层具有更高的耐磨性，芯部具有更高的强韧性，通过差温热处理使轧辊的综合性能得到进一步提高，与静态铸造支承辊相比，使用寿命提高了30%以上。

Description

一种立式离心复合铸钢支承辊的制造方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，涉及一种复合铸钢支承辊铸造过程，具体说是一种立式离心复合铸钢支承辊的制造方法。
背景技术
铸钢支承辊是轧钢生产线上的关键部件，也是消耗量极大的部件。随着宽厚板轧机向大型化、高速化、自动化方向发展，支承辊的制造工艺与技术也在不断的发展和变化。目前主要采用整体铸造方法制造大型铸钢支承辊，例如中国专利CN1597180A“铸钢支承辊整体铸造方法”采用先进的浇注系统设计原则、铁模覆砂工艺、切线型内浇口旋转充型方法、保温冒口技术并应用计算机模拟技术合理设计金属型模具，通过对关键工艺参数的控制生产出了铸钢支承辊，使大型支承辊国产化成为可能，但是产品的成品率低，而且存在关键工艺参数难以控制的问题，容易产生支承辊的卷气和夹杂等缺陷，生产的铸钢支承辊质量不稳定。为了避免铸钢支承辊整体铸造存在的问题，中国专利CN101480663A“高合金离心复合铸钢支承辊及其制造工艺”采用卧式离心浇注得到工作层以后静态浇注内层的方法制造高合金离心复合铸钢支承辊，有效地提高了成品率，但是卧式离心机存在转速的限制，生产的轧辊规格较小，而且浇注完工作层合箱后才能进行芯部浇注，这样会产生芯部与工作层结合不良以及工作层厚度落差大等问题。
发明内容
本发明针对现有大型铸钢支承辊制造和使用过程中存在的不足，提供一种铸钢支承辊立式离心复合铸造方法。立式离心复合铸钢支承辊的外层采用高铬钢、中间层和芯部采用低合金钢，通过立式离心复合铸造使其达到良好的冶金结合，其工艺出品率较静态铸造工艺提高了15%以上，材料综合利用率提高了10%以上，制造成本较静态铸造工艺下降了10%以上、吨钢辊耗较静态铸造工艺下降了40%左右，同时使用寿命较静态铸造工艺提高了30%以上。
具体是这样实施的：一种立式离心复合铸钢支承辊的制造方法，其特征在于复合铸钢支承辊采用多层浇注方法，其中：
1）外层采用立式离心复合浇注：外层钢水熔炼以后，钢水出炉温度为1630℃～1650℃，按8～10kg/m2加入保护渣进行镇静处理，外层浇注温度为1530℃～1580℃，冷型内壁旋转线速度控制在20～28m/s；
2） 中间层和芯部浇注：中间层和芯部钢水熔炼以后，钢水出炉温度为1600℃～1620℃，更换浇口管，待外层内壁界面温度降到1380℃～1450℃时浇注中间层，钢水浇注温度为1550℃～1580℃，冷型旋转速度恒定，中间层厚度达到40～100mm以后更换浇口管，向铸型内部充芯获得离心复合铸钢支承辊铸坯；
3）对复合铸钢支承辊铸坯进行热处理：依次对离心复合铸钢支承辊铸坯进行退火处理、淬火处理和回火处理，机加工后获得成品离心复合铸钢支承辊。
退火处理是对离心复合铸钢支承辊铸坯进行1000℃～1050℃高温退火处理，退火保温时间为25～30h，高温退火后能有效的降低铸钢支承辊铸坯内应力和硬度，便于机加工。
淬火处理是将离心复合铸钢支承辊铸坯整体预热到500℃～700℃以后，以300～350℃/h的速度加热至900℃～950℃，保温50～80min以后进行水淬处理。
回火处理是将淬火以后的离心复合铸钢支承辊铸坯进行500℃～550℃回火处理，回火时间为40～60h。
与现有技术相比，本发明采用多层离心复合浇注工艺，在离心力的作用下分别浇注外层、中间层和芯部，使外层高铬钢与中间层和芯部低合金钢达到良好的冶金结合，采用立式离心复合铸造方法制造出复合铸钢支承辊毛坯，这样可使外层具有更高的耐磨性，芯部具有更高的强韧性，经过适当的热处理获得芯部强度和韧性高、工作层硬度和耐磨性好的复合铸钢支承辊成品，即通过差温热处理使轧辊的综合性能得到进一步提高，从根本上解决了现有铸钢支承辊制造和使用中存在的问题，本发明制造的复合铸钢支承辊与静态铸造支承辊相比，使用寿命提高了30%以上。本发明方法制造的复合铸钢支承辊技术性能指标如下：
辊身工作层硬度大于68HSD、辊颈硬度大于35HSD、硬度不均匀性小于2HSD、辊身抗拉强度大于1000Mpa、屈服强度大于700Mpa、辊颈抗拉强度大于650Mpa，超声波探伤距辊身表面150mm深度内不存在大于当量直径2mm的缺陷。
具体实施方式
实施例1：复合铸钢支承辊外层材料采用Cr5钢，其化学成分为C0.40，Si0.35，Mn0.6，P0.021，S0.018，Cr4.9，Ni0.28，Mo0.62，V0.23，钢水熔清后加入铝和硅钙脱氧，炉前成分调整合格后，将钢水温度升至1630℃出炉，向钢包内加入9Kg/m2的保护渣进行镇静处理。中间层和芯部采用低合金钢，其化学成分为C0.60，Si0.45，Mn0.72，P0.025，S0.017，Cr1.21，Ni0.28，Mo0.32，熔炼并调整成分合格后将钢水温度升至1610℃出炉。离心复合浇注φ1200mm×1580mm铸钢支承辊，冷型内壁旋转线速度为28m/s，外层钢水浇注温度为1530℃，外层浇注完成后更换浇口管，当外层内表面温度降到1380℃时进行中间层和芯部浇注，浇注温度为1580℃，中间层厚度达到40mm时更换浇口管充芯得到复合铸钢支承辊铸坯。对复合铸钢支承辊铸坯进行1000℃×30h高温退火处理，降低铸钢支承辊铸坯内应力和硬度，便于机加工。将粗加工后的复合铸钢支承辊预热到500℃以后，以300℃/h的速度加热到900℃并保温60min以后进行水雾淬火，然后进行500℃×40h回火处理，最后进行机加工获得支承辊成品。经检测，复合铸钢支承辊工作层硬度达到70HSD，硬度不均匀性小于2HSD，辊身抗拉强度达到1350Mpa，成品率较整体铸钢支承辊提高了17%，使用寿命提高了38%。
实施例2：复合铸钢支承辊外层材料采用Cr5钢，其化学成分为C0.60，Si0.4，Mn0.8，P0.03，S0.021，Cr5.2，Ni0.35，Mo0.5，V0. 3，钢水熔清后加入铝和硅钙脱氧，炉前成分调整合格后，将钢水温度升至1650℃出炉，向钢包内加入10Kg/m2的保护渣进行镇静处理。中间层和芯部采用低合金钢，其化学成分为C0.67，Si0.5，Mn0.75，P0.024，S0.02，Cr1.26，Ni0.28，Mo0.35，熔炼并调整成分合格后将钢水温度升至1600℃出炉。离心复合浇注φ1400mm×1500mm铸钢支承辊，冷型内壁旋转线速度为25m/s，外层钢水浇注温度为1560℃，外层浇注完成后更换浇口管，当外层内表面温度降到1415℃时进行中间层和芯部浇注，浇注温度为1565℃，中间层厚度达到65mm时更换浇口管充芯得到复合铸钢支承辊铸坯。对复合铸钢支承辊铸坯进行1030℃×27h高温退火处理，降低铸钢支承辊铸坯内应力和硬度，便于机加工。将粗加工后的复合铸钢支承辊预热到600℃以后，以320℃/h的速度加热到935℃并保温80min以后进行水雾淬火，然后进行520℃×60h回火处理，最后进行机加工获得支承辊成品。经检测，复合铸钢支承辊工作层硬度达到72HSD，硬度不均匀性小于2HSD，辊身抗拉强度达到1380Mpa成品率较整体铸钢支承辊提高了16%，使用寿命提高了41%。
实施例3：复合铸钢支承辊外层材料采用Cr3钢，其化学成分为C0.50，Si0.55，Mn1.2，P0.04，S0.021，Cr3.2，Ni0.45，Mo0.32，V0.25，钢水熔清后加入铝和硅钙脱氧，炉前成分调整合格后，将钢水温度升至1642℃出炉，向钢包内加入8Kg/m2的保护渣进行镇静处理。中间层和芯部采用低合金钢，其化学成分为C0.63，Si0.52，Mn0.75，P0.027，S0.019，Cr1.26，Ni0.24，Mo0.38，熔炼并调整成分合格后将钢水温度升至1620℃出炉。离心复合浇注φ1600mm×2250mm铸钢支承辊，冷型内壁旋转线速度为20m/s，外层钢水浇注温度为1580℃，外层浇注完成后更换浇口管，当外层内表面温度降到1450℃时进行中间层和芯部浇注，浇注温度为1550℃，中间层厚度达到100mm时更换浇口管充芯得到复合铸钢支承辊铸坯。对复合铸钢支承辊铸坯进行1050℃×25h高温退火处理，降低铸钢支承辊铸坯内应力和硬度，便于机加工。将粗加工后的复合铸钢支承辊预热到700℃以后，以350℃/h的速度加热到950℃并保温50min以后进行水雾淬火，然后进行550℃×55h回火处理，最后进行机加工获得支承辊成品。经检测，复合铸钢支承辊工作层硬度达到61HSD，硬度不均匀性小于2HSD，辊身抗拉强度达到1280Mpa成品率较整体铸钢支承辊提高了16.9%，使用寿命提高了32%。

Claims (4)

1.一种立式离心复合铸钢支承辊的制造方法，其特征在于复合铸钢支承辊采用多层浇注方法，其中：
1）外层采用立式离心复合浇注：外层钢水熔炼以后，钢水出炉温度为1630℃～1650℃，按8～10kg/m2加入保护渣进行镇静处理，外层浇注温度为1530℃～1580℃，冷型内壁旋转线速度控制在20～28m/s；
2） 中间层和芯部浇注：中间层和芯部钢水熔炼以后，钢水出炉温度为1600℃～1620℃，更换浇口管，待外层内壁界面温度降到1380℃～1450℃时浇注中间层，钢水浇注温度为1550℃～1580℃，冷型旋转速度恒定，中间层厚度达到40～100mm以后更换浇口管，向铸型内部充芯获得离心复合铸钢支承辊铸坯；
3）对复合铸钢支承辊铸坯进行热处理：依次对离心复合铸钢支承辊铸坯进行退火处理、淬火处理和回火处理，机加工后获得成品离心复合铸钢支承辊。
2.根据权利要求1所述的立式离心复合铸钢支承辊的制造方法，其特征在于退火处理是对离心复合铸钢支承辊铸坯进行1000℃～1050℃高温退火处理，退火保温时间为25～30h。
3.根据权利要求1所述的立式离心复合铸钢支承辊的制造方法，其特征在于淬火处理是将离心复合铸钢支承辊铸坯整体预热到500℃～700℃以后，以300～350℃/h的速度加热至900℃～950℃，保温50～80min以后进行水淬处理。
4.根据权利要求1所述的立式离心复合铸钢支承辊的制造方法，其特征在于回火处理是将淬火以后的离心复合铸钢支承辊铸坯进行500℃～550℃回火处理，回火时间为40～60h。
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