CN105463308A - 一种金属离心辊环及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属离心辊环及其制造工艺，金属离心辊环包括不同材质的内层和外层；所述内层的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；所述外层的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe。本发明的离心金属辊环与整体铸造和离心铸造的高铬铸铁、高碳半钢辊环相比，不但节约了贵重金属，而且降低生产成本18～22％，辊环易切屑加工，基体组织、冲击韧性、耐磨性、抗热裂纹性能均有大幅度提高。

Description

一种金属离心辊环及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种金属离心辊环及其制造工艺。
背景技术
国内外轧制大中型H型钢、铁路钢轨、电梯导轨万能机架常用的水平和立式辊环，普遍使用高铬铸铁、高碳半钢材质，该类材质由于工艺复杂，生产成本较高，实际生产效率较低，不能应对现金的节能高效的要求。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种能降低生产成本、易切屑加工，基体组织、冲击韧性、耐磨性、抗热裂纹性能均有大幅度提高的金属离心辊环。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种金属离心辊环，包括不同材质的内层和外层；所述内层的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；所述外层的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe。
所述外层的基体组织为：回火索氏体+马氏体+细粒状碳化物；所述细粒状碳化物为Cr7C3和M2C。
所述金属离心辊环的表面硬度为65～75HSD，辊环的外层的平面和侧面硬度均匀性≤1HSD；辊环的外层的120mm深度范围内硬度落差≤1HSD；辊环的外层的抗拉强度≥550MPa，内层的抗拉强度≥700MPa。
所述内层的两端端面上分别均匀分布有一圈装配螺纹孔；所述外层的两端面上设置环形的台阶槽，所述台阶槽内层的深度深于外层的深度；所述内层的轴向长度短于外层的轴向长度而形成法兰装配槽。
所述装配螺纹孔有40个。
本发明的第二个目的是提供一种能生产出前述金属离心辊环的制造工艺。
实现本发明第二个目的的技术方案是一种金属离心辊环的制造工艺，包括以下步骤：
步骤一：确定辊环的化学成分：内层的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；所述外层的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe；
步骤二：浇注外层；
步骤三：浇注内层；
步骤四：热处理：
所述步骤二的具体步骤：将外层的配料在熔炉中熔化，每吨铁水加入1～3kg活性元素铁基钇基重稀土去除有害元素；待铁液温度在1380℃～1430℃时快速浇注，待铁液浇注至三分之二后，根据铁液进入型腔后的圆周面加2～3MM厚度的玻璃渣，待铁液全部浇入后，使玻璃渣粘附在圆周内表面。取样测定铁水的液相温度为1250℃～1260℃时加入铁基钇基重稀土；加入铁基钇基重稀土后，将铁水静置5～10分钟，吹入惰性气体20～30秒去除氢元素。
所述步骤三的具体步骤：将内层的配料在熔炉中熔化，钢液熔炼至1550℃～1600℃时，用KR搅拌脱硫技术对钢液进行脱硫处理；加入活性元素钢基钇基重稀土去除有害杂质；待钢液温度至1500℃～1550℃时，将钢液分成三份，三分之二的钢液用CaSi和稀土镁进行球化处理，5～8分钟剩余三分之一的钢水加SiFe进行孕育，镇静3～5分钟后将全部钢液快速浇注。
所述步骤四的具体步骤：将浇注后的辊环毛胚在≥500℃时热开箱，再用双层保温罩保温并缓慢冷却120～160h，至常温后取出粗加工，单边留15mm～30mm加工余量后装入电阻炉奥氏体化扩散退火；升温至Acm+50℃～80℃后再正火，正火温度为850℃～950℃，保温2～4h；然后水雾喷淬至400℃～550℃后再回火，回火温度为550℃～600℃，回火时间4～6h。
采用了上述技术方案后，本发明具有积极的效果：本发明的辊环在化学成分、熔炼工艺、离心浇注工艺、热处理工艺等方面进行改进和创新，本发明的离心金属辊环可以包括离心水平辊环和离心立式辊环，它与整体铸造和离心铸造的高铬铸铁、高碳半钢辊环相比，不但节约了贵重金属，而且降低生产成本18～22％，辊环易切屑加工，基体组织、冲击韧性、耐磨性、抗热裂纹性能均有大幅度提高。辊环经上机使用，轧制量提高55％以上，轧制的H型钢、铁路钢轨、电梯导轨产品表面质量得到很大的提高和改善。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A～A剖视图。
附图中标号为：
内层1、装配螺纹孔11、台阶槽12、法兰装配槽13、外层2。
具体实施方式
(实施例1)
见图1和图2，本实施例的一种金属离心辊环，包括不同材质的内层1和外层2；内层1的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；外层2的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe。外层2的基体组织为：回火索氏体+马氏体+细粒状碳化物；细粒状碳化物为Cr7C3和M2C。金属离心辊环的表面硬度为65～75HSD，辊环的外层2的平面和侧面硬度均匀性≤1HSD；辊环的外层2的120mm深度范围内硬度落差≤1HSD；辊环的外层2的抗拉强度≥550MPa，内层1的抗拉强度≥700MPa。见图1和图2，内层1的两端端面上分别均匀分布有一圈装配螺纹孔11；外层2的两端面上设置环形的台阶槽12，台阶槽内层的深度深于外层的深度；内层1的轴向长度短于外层2的轴向长度而形成法兰装配槽13。装配螺纹孔11有40个。本实施例的辊环的规格为：Φ780MM～Φ1200MM×150MM～900MM
制造工艺，包括以下步骤：
步骤一：确定辊环的化学成分：内层1的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；外层2的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe；
步骤二：浇注外层2；将外层2的配料在熔炉中熔化，取样测定铁水的液相温度为1250℃～1260℃时加入铁基钇基重稀土，每吨铁水加入1～3kg活性元素铁基钇基重稀土去除有害的O、H、P、S等元素；将铁水静置5～10分钟，吹入惰性气体20～30秒去除氢元素，减少非金属夹杂物的产生；待铁液温度在1380℃～1430℃时快速浇注，待铁液浇注至三分之二后，根据铁液进入型腔后的圆周面加2～3MM厚度的玻璃渣，待铁液全部浇入后，使玻璃渣粘附在圆周内表面，防止铁液与空去接触造成氧化膜，影响内层浇注后结合不良的倾向。
步骤三：浇注内层1；将内层1的配料在熔炉中熔化，钢液熔炼至1550℃～1600℃时，用KR搅拌脱硫技术对钢液进行脱硫处理；加入活性元素钢基钇基重稀土去除O、H、P、S等有害杂质；待钢液温度至1500℃～1550℃时，将钢液分成三份，三分之二的钢液用CaSi和稀土镁进行球化处理，5～8分钟剩余三分之一的钢水加SiFe进行孕育，镇静3～5分钟后将全部钢液快速浇注。
步骤四：热处理：将浇注后的辊环毛胚在≥500℃时热开箱，再用双层保温罩保温并缓慢冷却120～160h，至常温后取出粗加工，单边留15mm～30mm加工余量后装入电阻炉奥氏体化扩散退火；升温至Acm+50℃～80℃后再正火，正火温度为850℃～950℃，保温2～4h；然后水雾喷淬至400℃～550℃后再回火，回火温度为550℃～600℃，回火时间4～6h。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属离心辊环，其特征在于：包括不同材质的内层(1)和外层(2)；所述内层(1)的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；所述外层(2)的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种金属离心辊环，其特征在于：所述外层(2)的基体组织为：回火索氏体+马氏体+细粒状碳化物；所述细粒状碳化物为Cr7C3和M2C。
3.根据权利要求2所述的一种金属离心辊环，其特征在于：所述金属离心辊环的表面硬度为65～75HSD，辊环的外层(2)的平面和侧面硬度均匀性≤1HSD；辊环的外层(2)的120mm深度范围内硬度落差≤1HSD；辊环的外层(2)的抗拉强度≥550MPa，内层(1)的抗拉强度≥700MPa。
4.根据权利要求3所述的一种金属离心辊环，其特征在于：所述内层(1)的两端端面上分别均匀分布有一圈装配螺纹孔(11)；所述外层(2)的两端面上设置环形的台阶槽(12)，所述台阶槽内层的深度深于外层的深度；所述内层(1)的轴向长度短于外层(2)的轴向长度而形成法兰装配槽(13)。
5.根据权利要求4所述的一种金属离心辊环，其特征在于：所述装配螺纹孔(11)有40个。
6.一种金属离心辊环的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：确定辊环的化学成分：内层(1)的化学成分为：C：0.80～1.20％；Si：1.00～2.00％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.03％；Ni：0.20～1.00％；Mo≤0.20％；Mg≥0.04％，其余为Fe；所述外层(2)的组成及配比为：C：2.00～3.00％；Si：0.50～1.50％；Mn：0.80～1.50％；P≤0.10％；S≤0.03％；Cr：12.00～18.00％；Ni≥0.50％；Mo：0.20～1.50％，其余为Fe；
步骤二：浇注外层(2)；
步骤三：浇注内层(1)；
步骤四：热处理。
7.根据权利要求6所述的一种金属离心辊环的制造工艺，其特征在于：所述步骤二的具体步骤：将外层(2)的配料在熔炉中熔化，每吨铁水加入1～3kg活性元素铁基钇基重稀土去除有害元素；待铁液温度在1380℃～1430℃时快速浇注，待铁液浇注至三分之二后，根据铁液进入型腔后的圆周面加2～3MM厚度的玻璃渣，待铁液全部浇入后，使玻璃渣粘附在圆周内表面。
8.根据权利要求7所述的一种金属离心辊环的制造工艺，其特征在于：所述步骤二中，取样测定铁水的液相温度为1250℃～1260℃时加入铁基钇基重稀土；加入铁基钇基重稀土后，将铁水静置5～10分钟，吹入惰性气体20～30秒去除氢元素。
9.根据权利要求6所述的一种金属离心辊环的制造工艺，其特征在于：所述步骤三的具体步骤：将内层(1)的配料在熔炉中熔化，钢液熔炼至1550℃～1600℃时，用KR搅拌脱硫技术对钢液进行脱硫处理；加入活性元素钢基钇基重稀土去除有害杂质；待钢液温度至1500℃～1550℃时，将钢液分成三份，三分之二的钢液用CaSi和稀土镁进行球化处理，5～8分钟剩余三分之一的钢水加SiFe进行孕育，镇静3～5分钟后将全部钢液快速浇注。
10.根据权利要求6所述的一种金属离心辊环的制造工艺，其特征在于：所述步骤四的具体步骤：将浇注后的辊环毛胚在≥500℃时热开箱，再用双层保温罩保温并缓慢冷却120～160h，至常温后取出粗加工，单边留15mm～30mm加工余量后装入电阻炉奥氏体化扩散退火；升温至Acm+50℃～80℃后再正火，正火温度为850℃～950℃，保温2～4h；然后水雾喷淬至400℃～550℃后再回火，回火温度为550℃～600℃，回火时间4～6h。
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