CN105239018B

CN105239018B - 一种轧辊及其制造方法

Info

Publication number: CN105239018B
Application number: CN201510661009.1A
Authority: CN
Inventors: 杨昱东; 刘娣; 杜旭景; 彭书平; 孙满臣; 何彦杰
Original assignee: Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roll Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roll Co Ltd
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: CN105239018A

Abstract

本发明公开了一种轧辊及其制造方法，轧辊的辊环采用离心铸造方法分两次浇注，其外层材料比内层材料合金含量高，轧辊的辊芯采用锻造方法制造，辊芯与辊环内孔通过过盈配合组合成一体。轧辊的制造方法包括辊环的离心复合铸造、辊芯的锻造、辊环的热处理、辊芯与辊环的组合。本发明生产的轧辊,辊环外层合金含量高、硬度高，辊环内层合金含量低、热处理简单，辊芯采用锻造方法适合大批量生产，在辊环浇注完成后单独进行热处理，其工艺简单、效果相比整体热处理好，制造完成后辊芯通过过盈配合固定在辊环内，在辊环磨损后可单独更换，节省成本；采用本发明制造的轧辊在使用过程中辊面不易产生裂纹，轧制的钢板边部质量好，轧辊的轧制周期长。

Description

一种轧辊及其制造方法

技术领域

本发明属于轧钢制造领域，具体涉及一种轧辊及其制造方法。

背景技术

现在热轧轧机立辊在国内外普遍使用整体铸造半钢、石墨钢和低合金铸钢等铸钢材质，在当前铸造工艺以及热处理工艺已经成熟情况下，合金化处理是提升铸钢材质性能的唯一途径，但是由于整体铸造方式限制，合金化过程需要对整支轧辊进行合金化，所带来的成本提高以及铸造难度的增加都是整体铸造难以克服的难题，因此当前铸钢立辊合金含量较低，轧辊硬度偏低，使用过程中辊面裂纹严重以致钢板边部质量差，立辊的轧制周期较短，为了进一步提高立辊的轧制周期，须提高工作层耐磨性，同时也必须保证立辊的安全性；

为此采用离心铸钢辊环和锻钢辊轴复合镶套工艺，生产复合材质轧辊，一方面为合金化提供了更为广阔的控制空间，另一方面通过制造工艺的改进降低了高合金铸钢轧辊的制造难度。

辊身部分采用离心方式生产，改善了整体铸造轧辊珠光体组织粗大问题，最终组织表现为更致密强度更高的屈氏体，同时解决了碳化物呈网状、魏氏的不良的分布形态，碳化物呈块状分布，基体和碳化物的改变，不仅提高了耐磨性，同时也提高了抗热裂性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种轧辊，解决采用整体铸造轧辊合金含量较低，轧辊硬度偏低的问题，同时为此轧辊生产提供一种经济可行的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种轧辊，轧辊的辊环采用离心铸造方法分两次浇注，其外层材料比内层材料合金含量高，轧辊的辊芯采用锻造方法制造，辊芯与辊环内孔通过过盈配合组合成一体。

本发明技术方案的进一步在于：所述辊环外层的厚度为轧辊工作层厚度的基础上增加12%～19%。

本发明技术方案的进一步在于：所述辊环外层材料按重量百分比计，其成分为：C1.50～2.50%，Si0.40～1.00%，Mn0.70～1.50%，P≤0.03%；S≤0.03%，Cr0.9～4.5%，Ni0.50～2.00%，Mo+V+W0.50～4.00%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述内层（2）材料按重量百分比计，其成分为：C1.2～2.1%，Si1.0～2.0%，Mn0.3～1.0%，P≤0.08%，S≤0.03%，Cr≤0.5，Ni≤0.5，Mo≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明技术方案的进一步在于：所述辊环外层材料按重量百分比计，其成分为：C1.80～2.00%，Si 0.75～0.85%，Mn 0.90～1.10%，Cr 3.8～4.0%，Ni 1.00～1.10%，Mo 1.00～1.20%，V 0.40～0.50%，W 0.20～0.30%，S≤0.03%，P≤0.03%，其余为Fe和不可避免杂质；所述内层（2）材料按重量百分比计，其成分为C：1.2～2.1%，Si：1.0～2.0%，Mn：0.3～1.0%，P≤0.08%，S≤0.03%，Cr≤0.5，Ni≤0.5，Mo≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种轧辊的制造方法和生产工艺步骤为：

A、轧辊辊环采用离心复合铸造方式生产，包括将辊环外层钢水在保持恒定离心转速的离心机上浇注成型，待辊环外层凝固厚度达到要求后，浇注辊环内层钢水，使内层钢水和外层未完全凝固钢水混合；在全部浇注完成后对辊环进行热处理包括：退火、淬火及回火处理；

B、轧辊辊芯采用锻造方式生产，锻造后的辊芯进行锻造后热处理、调质处理及精加工处理，使辊芯尺寸与辊环内孔过盈配合；

C、通过轧辊辊芯与辊环内孔的过盈配合将轧辊组合成一体。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：采用本发明生产的轧辊,辊环外层合金含量高、硬度高，辊环内层合金含量低、热处理简单、节省成本，辊芯采用传统锻造方法制造、强度高适合大批量生产。在辊环两次浇注完成后便进行热处理，与轧辊整体热处理相比其工艺简单,辊环工作层的制造成品率高，在高合金状态下辊环裂纹化倾向降低。辊芯通过过盈配合固定在辊环内、在辊环磨损后可单独更换，节省轧辊消耗；采用本发明制造的轧辊在使用过程中辊面不易产生裂纹，轧制的钢板边部质量好，轧辊的轧制周期长。

采用本发明生产的轧辊，其辊环外层提高了Cr、Mo、V、W等合金含量，生成了MC、M₂C、M₆C等高硬度的特殊碳化物，这些碳化物以颗粒状均匀分布在基体中，起到弥散强化作用，在使用磨损过程中对基体起到保护作用，使外层的耐磨性得到提高。辊环内层Cr、Mo等合金采用较低含量水平，尤其控制较低的Cr含量，保证内层共晶碳化物含量处于较低的水平，避免与外层结合部位碳化物聚集，保证内层良好的强韧性，并达到较低的组织应力以满足后续与辊轴的装配。

同时辊环部分采用离心方式生产，借助冷型的激冷作用，改善了整体铸造轧辊珠光体组织粗大问题，最终组织表现为更致密、强度更高的屈氏体，解决了碳化物呈网状、魏氏的不良的分布形态，碳化物呈块状分布，基体和碳化物的改变，不仅提高了耐磨性，还提高了抗热裂性能。

本发明生产的轧辊工作层的合金含量总量可以提高到1.9%～10.5%，而传统的铸钢立辊合金总量基本在1.4%～2.0%之间，合金含量的提高极好的保证了工作层合金基础，并且C、Mn、Cr、Mo、V等合金元素能够均匀分布，保证了基体碳化物含量以及基体中溶解的合金量，增加了基体的强度，基体硬度由原来的340～400HV提高到450HV以上。根据合金配比，工作层硬度水平由原来的仅能达到55HS以下提升到65HS，硬度及基体强度的提高使得耐磨性较整体铸钢立辊提高1.5倍以上。

附图说明

图1是本发明的轧辊立体结构示意图；

其中：1、外层，2、内层，3、辊芯。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，本发明轧辊的辊环采用离心铸造方法分两次浇注，其外层1材料比内层2材料合金含量高，轧辊的辊芯3采用锻造方法制造，辊芯3与辊环内孔通过过盈配合组合成一体。

外层1的厚度为轧辊工作层厚度的基础上增加12%～19%。

辊环外层材料按重量百分比计，其成分为：C1.50～2.50%，Si0.40～1.00%，Mn0.70～1.50%，P≤0.03%；S≤0.03%，Cr0.9～4.5%，Ni0.50～2.00%，Mo+V+W0.50～4.00%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述内层（2）材料按重量百分比计，其成分为：C1.2～2.1%，Si1.0～2.0%，Mn0.3～1.0%，P≤0.08%，S≤0.03%，Cr≤0.5，Ni≤0.5，Mo≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。

轧辊的制造方法：

A、轧辊辊环采用离心复合铸造方式生产，包括将辊环外层1钢水在保持恒定离心转速的离心机上浇注成型，待辊环外层1凝固厚度达到要求后，浇注辊环内层2钢水，使内层2钢水和外层1未完全凝固钢水混合；在全部浇注完成后对辊环进行热处理包括：退火、淬火及回火处理；

B、轧辊辊芯3采用锻造方式生产，锻造后的辊芯3进行锻造后热处理、调质处理及精加工处理，使辊芯尺寸与辊环内孔过盈配合；

C、通过轧辊辊芯3与辊环内孔的过盈配合将轧辊组合成一体。

实施例1

制作轧辊规格为φ750×250×1515mm，工作层厚度为80mm，硬度要求为HSD42-48。

辊环外层材料按重量百分比计，其成分设计目标为C：C1.50～2.50%，Si0.40～1.00%，Mn0.70～1.50%，P≤0.03%；S≤0.03%，Cr0.9～4.5%，Ni0.50～2.00%，Mo+V+W0.50～4.00%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述内层（2）材料按重量百分比计，其成分为：C1.2～2.1%，Si1.0～2.0%，Mn0.3～1.0%，P≤0.08%，S≤0.03%，Cr≤0.5，Ni≤0.5，Mo≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。

辊环外层1的厚度为工作层厚度的基础上增加12%～19%，本实施例选择辊环外层1的厚度为90mm。

轧辊的制造方法包括以下工艺步骤：

按照轧辊辊环各层要求的成分冶炼钢水，待辊环外层钢水温度达到1450℃时，将其浇入旋转速度为450转/分的离心机中，单边浇注厚度为90mm，外层浇注完毕后，以恒定速度离心旋转5.5分钟；将温度为1450℃的内层钢水浇入离心机中与外层未完全凝固的钢水混合，浇注厚度满足轧辊规格φ750×250×1515mm，内层浇注完毕后，以恒定速度离心旋转至凝固。

在轧辊辊环浇注完成后，对辊环进行780℃退火，然后进行960℃正火和560℃回火热处理，经热处理后轧辊硬度为46-48HSD，实验室检测相对耐磨性为相同材质的整体铸钢轧辊相对耐磨性的2倍。

轧辊辊芯采用锻造方式生产，经冶炼锻造后的辊芯进行锻造后热处理、调质处理及精加工处理，使辊芯尺寸与辊环内孔达到过盈配合，硬度达到32-45HSD；

将辊环采用适当的加热工艺加热，将辊芯通过过盈配合组合到辊环中。

现场使用在机周期为同期其他产品的1.5倍。

实施例2

制作轧辊规格为φ1300×830×2935，工作层厚度为55mm，硬度要求为HSD55-65。

辊环外层材料按重量百分比计，其成分设计目标为：C 1.80～2.00%，Si 0.75～0.85%，Mn 0.90～1.10%，Cr 3.8～4.0%，Ni 1.00～1.10%，Mo 1.00～1.20%，V 0.40～0.50%，W 0.20～0.30%，S≤0.03%，P≤0.03%，其余为Fe和不可避免杂质；所述内层（2）材料按重量百分比计，其成分为C：1.2～2.1%，Si：1.0～2.0%，Mn：0.3～1.0%，P≤0.08%，S≤0.03%，Cr≤0.5，Ni≤0.5，Mo≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。

辊环外层1的厚度为工作层厚度的基础上增加12%～19%，本实施例选择辊环外层1的厚度为65mm。

轧辊的制造方法包括以下工艺步骤：

按照轧辊辊环各层要求的成分冶炼钢水，待辊环外层钢水温度达到1520℃时，将其浇入旋转速度为350转/分的离心机中，单边浇注厚度为60mm，外层浇注完毕后，以恒定速度离心旋转7分钟；将温度为1520℃的内层钢水浇入离心机中与外层未完全凝固的钢水混合，浇注厚度满足轧辊规格φ1300×830×2935，内层浇注完毕后，以恒定速度离心旋转至凝固。

在轧辊辊环浇注完成后，对辊环进行800℃退火，然后进行1000℃正火和550℃回火热处理，经热处理后轧辊硬度为59～62HSD，实验室检测相对耐磨性达到4.35。

现场使用在机周期为同期其他产品的2倍。

与整体铸造方式下铸钢轧辊相比，使用本发明所生产的轧辊提高了轧辊工作层的耐磨性以及毫米轧制量，能够大幅提升热轧轧机立辊的工作效率，轧辊的使用寿命延长，不用频繁更换冷轧辊，加快了生产进度；同时，采用组装方式生产，与整体铸造方式相比在相同合金配比情况下，极大的提高了辊身工作层的制造成品率，尤其是降低了在高合金状态下整体铸造辊身裂纹化倾向，并且对于合金含量>5%以上整体铸造几乎无法生产的材质可以按本发明方法正常生产。

Claims

1.一种轧辊的制造方法，其特征在于：轧辊的辊环采用离心铸造方法分两次浇注，辊环外层（1）材料比辊环内层（2）材料合金含量高，所述辊环外层（1）的厚度为轧辊工作层厚度的基础上增加12%～19%；轧辊的辊芯（3）采用锻造方法制造，辊芯（3）与辊环通过过盈配合组合成一体；

辊环外层材料按重量百分比计，其成分为：C 1.80～2.00%，Si 0.75～0.85%，Mn 0.90～1.10%，Cr 3.8～4.0%，Ni 1.00～1.10%，Mo 1.00～1.20%，V 0.40～0.50%，W 0.20～0.30%，S≤0.03%，P≤0.03%，其余为Fe和不可避免杂质；所述辊环内层（2）材料按重量百分比计，其成分为C：1.2～2.1%，Si：1.0～2.0%，Mn：0.3～1.0%，P≤0.08%，S≤0.03%，Cr≤0.5，Ni≤0.5，Mo≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质；轧辊的生产工艺步骤为：

A、轧辊辊环采用离心复合铸造方式生产，包括将辊环外层（1）钢水在保持恒定离心转速的离心机上浇注成型，待辊环外层（1）凝固厚度达到要求后，浇注辊环内层（2）钢水，使内层（2）钢水和外层（1）未完全凝固钢水混合；在全部浇注完成后对辊环进行热处理包括：对辊环进行780℃退火，960℃正火和560℃回火热处理；

B、轧辊辊芯（3）采用锻造方式生产，锻造后的辊芯（3）进行锻造后热处理、调质处理及精加工处理，使辊芯尺寸与辊环内孔过盈配合；

C、通过轧辊辊芯（3）与辊环内孔的过盈配合将轧辊组合成一体。