CN103774058B

CN103774058B - 用于高精度kocks导卫总成的导轮制备方法

Info

Publication number: CN103774058B
Application number: CN201410064325.6A
Authority: CN
Inventors: 蒋健伟; 符寒光
Original assignee: JIANGSU JIULIAN METALLURGY MACHINERY CO Ltd
Current assignee: JIANGSU JIULIAN METALLURGY MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: CN103774058A

Abstract

用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法，设备采用中频感应电炉进行熔炼，采用质量分数为82～85%的Cr12MoV冷作模具钢废料、7.2～10.5%的Q235废钢、2.0～2.5%的金属铝、1.0～1.2%的硼铁、1.8～2.0%的氮化铬铁、1.2～1.5%的硅钙钡合金、0.6～0.8%的稀土镁硅铁合金和0.3～0.5%的钛铁配料，经冶炼、铸造成型、热处理和机加工后，装配到KOCKS导卫总成上。本发明硬度高、强韧性好、具有良好的耐磨性，使用寿命长，可明显提高轧制钢材的尺寸精度，改善轧制钢材表面质量，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Description

用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法

技术领域

本发明属于轧钢设备技术领域，特别涉及一种用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法。

背景技术

高精度KOCKS导卫总成主要用于KOCKS的三辊轧制减定径技术的配套部件，是一种适用于轧机的线、棒形状的工料导向装置，三辊成120°分布，它利于减小轧制温升和增加压下量，弥补不同材料的不同变形量，使用寿命长，保证产品质量（精度、表面质量）及成材率，提高轧机利用率，降低运行成本中的核心部件。

到目前为止，我国已有100多套KOCKS轧钢机组已投入生产或正在建设中。由于减径-定径轧制技术代表了棒、卷材生产的最高水平，现在越来越多的钢铁企业都采用了这种经济效益高的三辊技术。原装KOCKS导轮价格较高，而导轮又是易损件，需求量巨大，同时在高精度KOCKS导卫总成中，导轮的性能对导卫总成的精度和使用寿命有明显的影响。

为了提高导轮的性能、延长导轮的使用寿命，公开号为CN201988569U的中国专利公开了一种复合耐磨轧钢导辊，包括导辊基体和涂覆于所述导辊基体表面上的耐磨性涂层，涂层厚度为0.1mm～2mm；导辊基体中间开有与导辊基体同轴的通孔。耐磨性涂层的材料为高合金材料或金属陶瓷材料中的一种。导辊基体的材料为高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁或球墨铸铁中的一种。该实用新型尤其适用于轧钢连轧系统的滚动导卫装置，具有可提高导辊的耐磨损、耐高温、耐热冲击等性能、延长导辊的使用寿命并降低导辊的制造成本等优点。如采用该专利，导轮仍然存在硬度低、耐磨性差，导卫总成精度低，更换频繁，降低了轧钢设备的有效作业率。

公开号为CN2552617的中国专利公开了一种复合结构的轧钢滚动导卫辊，用于引导轧件对中进入轧辊孔型。它由辊身和安装于其内的滚动轴承组成，其特征在于所述辊身由金属陶瓷外环与铝合金内环复合构成，在内环中安装滚动轴承，外环与内环之间、内环与轴承之间均采用静配合联接。由于外环的硬度高，内环的重量轻、转动惯量小，综合提高了导卫辊表面的耐磨损寿命。如采用该专利，这种组合导卫辊制备工艺复杂，生产效率低，而且导卫辊工作层是脆性较大的陶瓷，使用中易出现剥落，影响轧钢的正常生产。

欧洲专利726236-A公开了一种用于热轧钢的陶瓷导卫辊，主要由Si3N4在氮气保护下于1100-1300℃时烧结而成，具有优异的耐蚀性和耐磨性，不易粘钢，改善了轧材表面质量。如采用该专利，制备工艺复杂，材料脆性大，热疲劳性能较差，热轧过程中，易脆裂和剥落。

综上所述，现有技术的导轮普遍存在硬度低、耐磨性差，导致导卫总成精度低，更换频繁，降低了轧钢设备作业率。

发明内容

本发明的目的要解决上述技术问题。

本发明的目的是这样实现的：用于高精度导卫总成的导轮制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下：

1）、备料：按质量分数为82～85%的Cr12MoV冷作模具钢废料、7.2～10.5%的Q235废钢、2.0～2.5%的金属铝、1.0～1.2%的硼铁、1.8～2.0%的氮化铬铁、1.2～1.5%的硅钙钡合金、0.6～0.8%的稀土镁硅铁合金和0.3～0.5%的钛铁配料。

2）、熔炼：按步骤1）配料，在中频感应电炉内将Cr12MoV冷作模具钢废料、Q235废钢、氮化铬铁混合加热熔化，钢水温度达到1530～1550℃时，加入硅钙钡合金，保温3～5分钟后，加入金属铝，保温2～4分钟后，再加入钛铁，保温1～2分钟后，然后加入硼铁，保温2～3分钟后，最后加入稀土镁硅铁合金，当钢水温度达到1560～1580℃时，出炉入浇包。

3）、铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工。

4）、热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温。

5）、精加工及装配：将导轮精加工至设计图纸要求的尺寸和精度，最后将导轮装配到KOCKS导卫总成上。

所述的Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70%，Si：≤0.40%，Mn：≤0.40%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Cr：11.00～12.50%，Ni：≤0.25%，Cu：≤0.30%，V：0.15～0.30%，Mo：0.40～0.60%，余量为Fe。

所述的Q235废钢的化学成分质量分数为：C：0.14～0.22%，Mn：0.30～0.65%，Si：≤0.30%，S：≤0.050%，P：≤0.045%，余量为Fe。

所述的氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：60～63%，N：5.0～6.5%，C：≤0.1%，Si：≤2.5%，P：≤0.03%，S：≤0.04%，余量为Fe。

所述的硼铁的化学成分质量分数为：B：19.0～21.0%，C：≤0.5%，Si：≤2%，Al：≤0.5%，S：≤0.01%，P：≤0.1%，余量为Fe。

所述的硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：40～45%，Ca：10～12%，Ba：10～12%，C：≤0.8%，P：≤0.04%，S：≤0.06%，余量为Fe。

所述的稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0%，Mg：7.0～9.0%，Ca：≤3.0%，Si：38～44%，Mn：≤2.0%，Ti：≤1.0%，余量为Fe。

所述的钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42%，Al：3～6%，Si：2.0～4.5%，Mn：0.5～1.5%，C：≤0.1%，P：≤0.1%，S：≤0.06%，余量为Fe。

本发明以Cr12MoV冷作模具钢废料为主要原料，适量加入金属铝，并加入硼铁，提高了高温性能和共晶耐磨硬质相数量；其导轮硬度高、强韧性好，常温时硬度达到66～68HRC，抗弯强度达到2600～2750MPa，冲击韧性达到8～10J/cm²；具有良好的耐磨性，使用寿命比普通Cr12MoV钢导轮提高1倍以上；导轮装配到KOCKS导卫总成上，可确保KOCKS导卫总成孔型调节精度≤0.02mm，明显提高了轧制钢材的尺寸精度，改善轧制钢材表面质量，推广应用具有良好的经济和社会效益。

具体实施方式

下面结合以下实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：

实施例1：

设备采用500kg中频感应电炉进行熔炼，具体操作步骤如下：

1）、采用质量分数为82%的Cr12MoV冷作模具钢废料（Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.46%，Si：0.33%，Mn：0.19%，S：0.017%，P：0.024%，Cr：12.08%，Ni：0.08%，Cu：0.09%，V：0.16%，Mo：0.59%，余量为Fe）、10.2%的Q235废钢（Q235废钢的化学成分质量分数为：C：0.17%，Mn：0.64%，Si：0.28%，S：0.031%，P：0.040%，余量为Fe）、2.5%的金属铝、1.0%的硼铁（硼铁的化学成分质量分数为：B：19.55%，C：0.28%，Si：1.16%，Al：0.35%，S：0.009%，P：0.062%，余量为Fe）、2.0%的氮化铬铁（氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：60.78%，N：5.52%，C：0.04%，Si：1.67%，P：0.028%，S：0.019%，余量为Fe）、1.2%的硅钙钡合金（硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：42.77%，Ca：10.60%，Ba：11.35%，C：0.37%，P：0.031%，S：0.047%，余量为Fe）、0.8%的稀土镁硅铁合金（稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.99%，Mg：7.85%，Ca：1.94%，Si：39.05%，Mn：1.28%，Ti：0.57%，余量为Fe）和0.3%的钛铁（钛铁的化学成分质量分数为：Ti：40.78%，Al：5.50%，Si：2.98%，Mn：0.71%，C：0.05%，P：0.04%，S：0.03%，余量为Fe）配料。

2）、按步骤1）配料，在电炉内将Cr12MoV冷作模具钢废料、Q235废钢、氮化铬铁混合加热熔化，钢水温度达到1534℃时，加入硅钙钡合金，保温5分钟后，加入金属铝，保温2分钟后，再加入钛铁，保温2分钟后，然后加入硼铁，保温2分钟后，最后加入稀土镁硅铁合金，当钢水温度达到1563℃时，出炉入浇包。

3）、当钢水温度降至1455℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880℃，保温6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工。

4）、将粗加工后的导轮继续入炉加热至1030℃，保温3小时后，在温度为120℃的淬火油池中淬火冷却50分钟，随后在210℃回火保温9小时，出炉空冷至室温。

5）、将导轮精加工至设计图纸要求的尺寸和精度，最后装配到KOCKS导卫总成上。

导轮的性能见表1。

实施例2：

设备采用500kg中频感应电炉进行熔炼，具体操作步骤如下：

1）、采用质量分数为85%的Cr12MoV冷作模具钢废料（Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.68%，Si：0.29%，Mn：0.33%，S：0.025%，P：0.026%，Cr：11.80%，Ni：0.011%，Cu：0.005%，V：0.28%，Mo：0.46%，余量为Fe）、7.4%的Q235废钢（Q235废钢的化学成分质量分数为：C：0.21%，Mn：0.54%，Si：0.19%，S：0.038%，P：0.041%，余量为Fe）、2.0%的金属铝、1.2%的硼铁（硼铁的化学成分质量分数为：B：20.31%，C：0.29%，Si：1.18%，Al：0.27%，S：0.009%，P：0.052%，余量为Fe）、1.8%的氮化铬铁（氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：62.04%，N：5.87%，C：0.06%，Si：1.64%，P：0.026%，S：0.030%，余量为Fe）、1.5%的硅钙钡合金（硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：42.77%，Ca：11.45%，Ba：10.83%，C：0.41%，P：0.029%，S：0.038%，余量为Fe）、0.6%的稀土镁硅铁合金（稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：7.38%，Mg：8.20%，Ca：2.17%，Si：41.08%，Mn：1.14%，Ti：0.67%，余量为Fe）和0.5%的钛铁（钛铁的化学成分质量分数为：Ti：40.82%，Al：5.19%，Si：3.88%，Mn：0.90%，C：0.07%，P：0.05%，S：0.02%，余量为Fe）配料。

2）、按步骤1）配料，在电炉内将Cr12MoV冷作模具钢废料、Q235废钢、氮化铬铁混合加热熔化，钢水温度达到1548℃时，加入硅钙钡合金，保温3分钟后，加入金属铝，保温4分钟后，再加入钛铁，保温1分钟后，然后加入硼铁，保温3分钟后，最后加入稀土镁硅铁合金，当钢水温度达到1577℃时，出炉入浇包。

3）、当钢水温度降至1469℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至920℃，保温4小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工。

4）、将粗加工后的导轮继续入炉加热至1050℃，保温2小时后，在温度为150℃的淬火油池中淬火冷却60分钟，随后在200℃回火保温10小时，出炉空冷至室温。

导轮的性能见表1。

实施例3：

设备采用500kg中频感应电炉进行熔炼，具体操作步骤如下：

1）、采用质量分数为83.5%的Cr12MoV冷作模具钢废料（Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.62%，Si：0.28%，Mn：0.33%，S：0.019%，P：0.025%，Cr：12.05%，Ni：0.14%，Cu：0.12%，V：0.24%，Mo：0.51%，余量为Fe）、8.7%的Q235废钢（Q235废钢的化学成分质量分数为：C：0.19%，Mn：0.57%，Si：0.23%，S：0.039%，P：0.044%，余量为Fe）、2.3%的金属铝、1.1%的硼铁（硼铁的化学成分质量分数为：B：19.95%，C：0.28%，Si：1.61%，Al：0.43%，S：0.009%，P：0.062%，余量为Fe）、1.9%的氮化铬铁（氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：61.82%，N：6.17%，C：0.065%，Si：1.83%，P：0.021%，S：0.029%，余量为Fe）、1.4%的硅钙钡合金（硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：43.70%，Ca：11.24%，Ba：10.85%，C：0.54%，P：0.029%，S：0.042%，余量为Fe）、0.7%的稀土镁硅铁合金（稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：7.38%，Mg：8.41%，Ca：1.90%，Si：41.09%，Mn：1.24%，Ti：0.66%，余量为Fe）和0.4%的钛铁（钛铁的化学成分质量分数为：Ti：39.93%，Al：5.28%，Si：3.47%，Mn：0.91%，C：0.074%，P：0.061%，S：0.033%，余量为Fe）配料。

2）、按步骤1）配料，在电炉内将Cr12MoV冷作模具钢废料、Q235废钢、氮化铬铁混合加热熔化，钢水温度达到1539℃时，加入硅钙钡合金，保温4分钟后，加入金属铝，保温3分钟后，再加入钛铁，保温1.5分钟后，然后加入硼铁，保温2.5分钟后，最后加入稀土镁硅铁合金，当钢水温度达到1572℃时，出炉入浇包。

3）、当钢水温度降至1461℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至900℃，保温5小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工。

4）、将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020℃，保温4小时后，在温度为100℃的淬火油池中淬火冷却40分钟，随后在220℃回火保温8小时，出炉空冷至室温。

导轮的性能见表1。

表1导轮力学性能

力学性能	硬度/HRC	抗弯强度/MPa	冲击韧性/J.cm^-2
				实施例1	66.7	2745	9.8
实施例2	67.5	2710	8.7
				实施例3	67.2	2630	9.3

Claims

1.用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下：

1)、备料：采用质量分数为82～85％的Cr12MoV冷作模具钢废料、7.2～10.5％的Q235废钢、2.0～2.5％的金属铝、1.0～1.2％的硼铁、1.8～2.0％的氮化铬铁、1.2～1.5％的硅钙钡合金、0.6～0.8％的稀土镁硅铁合金和0.3～0.5％的钛铁配料；所述的氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：60～63％，N：5.0～6.5％，C：≤0.1％，Si：≤2.5％，P：≤0.03％，S：≤0.04％，余量为Fe；所述的硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：40～45％，Ca：10～12％，Ba：10～12％，C：≤0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.06％，余量为Fe；所述的稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0％，Mg：7.0～9.0％，Ca：≤3.0％，Si：38～44％，Mn：≤2.0％，Ti：≤1.0％，余量为Fe；所述的钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42％，Al：3～6％，Si：2.0～4.5％，Mn：0.5～1.5％，C：≤0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.06％，余量为Fe；

2)、熔炼：按步骤1)配料，在中频感应电炉内将Cr12MoV冷作模具钢废料、Q235废钢、氮化铬铁混合加热熔化，钢水温度达到1530～1550℃时，加入硅钙钡合金，保温3～5分钟后，加入金属铝，保温2～4分钟后，再加入钛铁，保温1～2分钟后，然后加入硼铁，保温2～3分钟后，最后加入稀土镁硅铁合金，当钢水温度达到1560～1580℃时，出炉入浇包；

3)、铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；

4)、热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；

5)、精加工及装配：将导轮精加工至设计图纸要求的尺寸和精度，最后将导轮装配到KOCKS导卫总成上。

2.根据权利要求1所述的用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法，其特征在于：所述的Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Si：≤0.40％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：11.00～12.50％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法，其特征在于：所述的Q235废钢的化学成分质量分数为：C：0.14～0.22％，Mn：0.30～0.65％，Si：≤0.30％，S：≤0.050％，P：≤0.045％，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的用于高精度KOCKS导卫总成的导轮制备方法，其特征在于：所述的硼铁的化学成分质量分数为：B：19.0～21.0％，C：≤0.5％，Si：≤2％，Al：≤0.5％，S：≤0.01％，P：≤0.1％，余量为Fe。