CN107497859A - 一种耐磨轧辊 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐磨轧辊，其特征在于，包括辊轴、包覆在辊轴周向上的辊主体层和包覆在辊主体层周向表面的辊面层，所述的耐磨轧辊将辊面层和辊主体层通过离心铸造复合而成辊套，然后将辊套经机加工后与辊轴热装复合于一体。本发明所述的耐磨轧辊通过调整轧辊的成分配比并采用复合层的结构，有效提高轧辊的力学性能，提高轧辊的耐磨性能，硬度高、均匀性好，使用寿命长，制作方便，具有优异的耐磨性和良好的抗热疲劳性能，有效降低维护更换频率和成本，保障生产效率。

Description

一种耐磨轧辊
技术领域
本发明涉及轧辊技术领域，尤其涉及一种耐磨轧辊。
背景技术
轧辊是轧机上使受轧制的金属发生塑性变形的部件，轧辊的形状、尺寸和材质须与轧机和轧制产品相适应，轧辊主要包括辊身、辊颈和接头部分，辊身是轧辊的工作部分，辊颈是与轴承接触的部分，用接头与传动装置相联接。按辊身形状分为圆柱形和非圆柱形，前者主要用于板材、带材、型材和线材生产，后者主要用于管材生产，按使用机架分为初轧辊、粗轧辊、中间轧辊和精轧辊。在使用中，轧辊受到了各种周期应力的作用，包括有弯曲、扭转、剪力、接触应力和热应力等，这些应力沿辊身的分布是不均匀的、不断变化的。目前采用的轧辊耐磨性较差，使用寿命短，需要频繁更换，维护更换成本高，并且频繁的维护更换导致生产需要频繁停滞，严重影响了生产效率，降低了生产经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种耐磨轧辊，解决目前技术中传统的轧辊力学性能较低，耐磨性能差，需要频繁更换，维护更换成本高，影响生产效率的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种耐磨轧辊，其特征在于，包括辊轴、包覆在辊轴周向上的辊主体层和包覆在辊主体层周向表面的辊面层，所述的辊面层的化学组成按照重量百分比分别为：3～3.5％C、2～2.3％Si、0.4～0.6％Mn、0.4～0.5％Ni、0.3～0.4％Cr、0.7～0.9％W、0.5～2％V、1.5～2％Mo、1.0～1.2％Cu、0.5～0.6％Al、0.03～0.04％Bi、≤0.040％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素。
本发明所述的耐磨轧辊将辊面层和辊主体层通过离心铸造复合而成辊套，然后将辊套经机加工后与辊轴热装复合于一体，获得高强度耐磨复合的轧辊，具有优异的耐磨性和良好的抗热疲劳性能，可以重复使用，具有节能降耗优势，推广应用具有良好的经济和社会效益。
进一步的，所述的辊主体层的化学组成按照重量百分比分别为：2.5～2.9％C、1～1.3％Si、1.2～1.6％Mn、0.04～0.07％Ti、0.03～0.04％N、0.5～0.7％Cr、0.05～0.07％Y、0.02～0.03％Ta、0.01～0.02％Nb、0.1～0.2％W、≤0.060％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素。
进一步的，所述的辊面层的厚度大于等于45mm。
一种制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，步骤包括：
A、分别熔炼辊面层和辊主体层的材料，辊面层的化学组成按照重量百分比分别为：3～3.5％C、2～2.3％Si、0.4～0.6％Mn、0.4～0.5％Ni、0.3～0.4％Cr、0.7～0.9％W、0.5～2％V、1.5～2％Mo、1.0～1.2％Cu、0.5～0.6％Al、0.03～0.04％Bi、≤0.040％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素；辊主体层的化学组成按照重量百分比分别为：2.5～2.9％C、1～1.3％Si、1.2～1.6％Mn、0.04～0.07％Ti、0.03～0.04％N、0.5～0.7％Cr、0.05～0.07％Y、0.02～0.03％Ta、0.01～0.02％Nb、0.1～0.2％W、≤0.060％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素，分别得到辊面层铁水和辊主体层铁水；
B、将所述辊面层铁水出炉到浇包，并将其浇入离心机上高速旋转的铸型中；
C、当辊面层铁水浇注6～10分钟后，向离心机上高速旋转的铸型中浇注辊主体层铁水，离心机继续旋转工作至温度降至固相线温度以下，停机取出由辊面层和辊主体层通过离心铸造复合而成的辊套；
D、将步骤C得到的辊套进行粗加工；
E、将辊套与辊轴连接，并精加工至规定尺寸和精度得到耐磨轧辊。
进一步的，所述的步骤A中辊面层的熔炼过程为：先将废钢、增碳剂、铬铁、镍板、铜板、钨铁和钼铁混合加热熔化，铁水温度达到1500～1520℃时，加入硅铁和锰铁，进行预脱氧和合金化，继续加热至1530～1550℃时，加入铝脱氧和合金化，继续加热至1560～1580℃时，加入钒铁合金，并在此温度下保温4～6分钟，铁水成分调整合格后出炉。
进一步的，所述的步骤B中在浇包底部预先放置镍镁合金和铜镁合金，并用铸铁屑覆盖，用于合金铁水球化处理，当辊面层铁水温度降至1330～1360℃时将其浇入铸型，并在浇注过程中，随铁水流加入占入型铁水质量分数0.15～0.25％的硅铁合金颗粒和0.031～0.041％的金属铋颗粒。
进一步的，所述的步骤C中辊主体层铁水的浇注温度是1360～1390℃，离心机继续旋转工作10～15分钟至温度降至固相线温度以下。
进一步的，所述的步骤D中先将辊套随炉加热至1000～1050℃，保温10～15小时后，炉冷至温度低于400～450℃，将辊套出炉空冷至室温然后进行粗加工。
进一步的，所述的步骤E中将粗加工后的辊套加热至380～400℃，保温1～2小时后出炉，与加工好的辊轴进行热装复合。
进一步的，所述的辊套与辊轴连接好后进行回火处理，随炉加热至530～560℃，保温18～25小时后，炉冷至200～250℃，出炉空冷，最后进行精加工至规定尺寸和精度得到耐磨轧辊。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明所述的耐磨轧辊通过调整轧辊的成分配比并采用复合层的结构，有效提高轧辊的力学性能，提高轧辊的耐磨性能，硬度高、均匀性好，使用寿命长，制作方便，具有优异的耐磨性和良好的抗热疲劳性能，其使用寿命比传统的轧辊提高130～150％，生产成本传统的轧辊降低30％以上，有效降低维护更换频率和成本，保障生产效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开的一种耐磨轧辊，调整轧辊的成分配比，有效提高轧辊的力学性能，提高轧辊的耐磨性能，硬度高、均匀性好，使用寿命长，降低维护更换频率和成本，保障生产效率。
一种耐磨轧辊，主要包括辊轴、辊主体层和辊面层，辊主体层包覆在辊轴周向上，辊面层包覆在辊主体层的周向表面，辊面层的化学组成按照重量百分比分别为：3～3.5％C、2～2.3％Si、0.4～0.6％Mn、0.4～0.5％Ni、0.3～0.4％Cr、0.7～0.9％W、0.5～2％V、1.5～2％Mo、1.0～1.2％Cu、0.5～0.6％Al、0.03～0.04％Bi、≤0.040％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素；辊主体层的化学组成按照重量百分比分别为：2.5～2.9％C、1～1.3％Si、1.2～1.6％Mn、0.04～0.07％Ti、0.03～0.04％N、0.5～0.7％Cr、0.05～0.07％Y、0.02～0.03％Ta、0.01～0.02％Nb、0.1～0.2％W、≤0.060％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素；并且辊面层的厚度大于等于45mm。
制作上述耐磨轧辊的方法包括以下步骤：
A、分别熔炼辊面层和辊主体层的材料，辊面层的化学组成按照重量百分比分别为：3～3.5％C、2～2.3％Si、0.4～0.6％Mn、0.4～0.5％Ni、0.3～0.4％Cr、0.7～0.9％W、0.5～2％V、1.5～2％Mo、1.0～1.2％Cu、0.5～0.6％Al、0.03～0.04％Bi、≤0.040％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素；辊主体层的化学组成按照重量百分比分别为：2.5～2.9％C、1～1.3％Si、1.2～1.6％Mn、0.04～0.07％Ti、0.03～0.04％N、0.5～0.7％Cr、0.05～0.07％Y、0.02～0.03％Ta、0.01～0.02％Nb、0.1～0.2％W、≤0.060％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素，分别得到辊面层铁水和辊主体层铁水；其中辊面层的熔炼过程为：先将废钢、增碳剂、铬铁、镍板、铜板、钨铁和钼铁混合加热熔化，铁水温度达到1500～1520℃时，加入硅铁和锰铁，进行预脱氧和合金化，继续加热至1530～1550℃时，加入铝脱氧和合金化，继续加热至1560～1580℃时，加入钒铁合金，并在此温度下保温4～6分钟，铁水成分调整合格后出炉；
B、将步骤A中制得的辊面层铁水出炉到浇包，在浇包底部预先放置镍镁合金和铜镁合金，并用铸铁屑覆盖，用于合金铁水球化处理，当辊面层铁水温度降至1330～1360℃时将其浇入离心机上高速旋转的铸型中，并在浇注过程中，随铁水流加入占入型铁水质量分数0.15～0.25％的硅铁合金颗粒和0.031～0.041％的金属铋颗粒；
C、当辊面层铁水浇注6～10分钟后，向离心机上高速旋转的铸型中浇注辊主体层铁水，辊主体层铁水的浇注温度是1360～1390℃，离心机继续旋转工作10～15分钟至温度降至固相线温度以下，停机取出由辊面层和辊主体层通过离心铸造复合而成的辊套；
D、将步骤C得到的辊套随炉加热至1000～1050℃，保温10～15小时后，炉冷至温度低于400～450℃，将辊套出炉空冷至室温然后进行粗加工；
E、将粗加工后的辊套加热至380～400℃，保温1～2小时后出炉，与加工好的辊轴进行热装复合，辊套与辊轴连接好后进行回火处理，随炉加热至530～560℃，保温18～25小时后，炉冷至200～250℃，出炉空冷，最后进行精加工至规定尺寸和精度得到耐磨轧辊。
按照上述炼辊面层和辊主体层的化学组成和加工步骤制成的轧辊，硬度高、硬度均匀性好、磨损均匀，辊面硬度超过74.5HSD，外层抗拉强度880MPa，热疲劳裂纹细小，且热疲劳裂纹扩展缓慢，使用安全、可靠。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐磨轧辊，其特征在于，包括辊轴、包覆在辊轴周向上的辊主体层和包覆在辊主体层周向表面的辊面层，所述的辊面层的化学组成按照重量百分比分别为：3～3.5％C、2～2.3％Si、0.4～0.6％Mn、0.4～0.5％Ni、0.3～0.4％Cr、0.7～0.9％W、0.5～2％V、1.5～2％Mo、1.0～1.2％Cu、0.5～0.6％Al、0.03～0.04％Bi、≤0.040％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素。
2.根据权利要求1所述的耐磨轧辊，其特征在于，所述的辊主体层的化学组成按照重量百分比分别为：2.5～2.9％C、1～1.3％Si、1.2～1.6％Mn、0.04～0.07％Ti、0.03～0.04％N、0.5～0.7％Cr、0.05～0.07％Y、0.02～0.03％Ta、0.01～0.02％Nb、0.1～0.2％W、≤0.060％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素。
3.根据权利要求2所述的耐磨轧辊，其特征在于，所述的辊面层的厚度大于等于45mm。
4.一种制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，步骤包括：
A、分别熔炼辊面层和辊主体层的材料，辊面层的化学组成按照重量百分比分别为：3～3.5％C、2～2.3％Si、0.4～0.6％Mn、0.4～0.5％Ni、0.3～0.4％Cr、0.7～0.9％W、0.5～2％V、1.5～2％Mo、1.0～1.2％Cu、0.5～0.6％Al、0.03～0.04％Bi、≤0.040％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素；辊主体层的化学组成按照重量百分比分别为：2.5～2.9％C、1～1.3％Si、1.2～1.6％Mn、0.04～0.07％Ti、0.03～0.04％N、0.5～0.7％Cr、0.05～0.07％Y、0.02～0.03％Ta、0.01～0.02％Nb、0.1～0.2％W、≤0.060％P、≤0.040％S，其余为Fe和杂质元素，分别得到辊面层铁水和辊主体层铁水；
B、将所述辊面层铁水出炉到浇包，并将其浇入离心机上高速旋转的铸型中；
C、当辊面层铁水浇注6～10分钟后，向离心机上高速旋转的铸型中浇注辊主体层铁水，离心机继续旋转工作至温度降至固相线温度以下，停机取出由辊面层和辊主体层通过离心铸造复合而成的辊套；
D、将步骤C得到的辊套进行粗加工；
E、将辊套与辊轴连接，并精加工至规定尺寸和精度得到耐磨轧辊。
5.根据权利要求4所述的制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，所述的步骤A中辊面层的熔炼过程为：先将废钢、增碳剂、铬铁、镍板、铜板、钨铁和钼铁混合加热熔化，铁水温度达到1500～1520℃时，加入硅铁和锰铁，进行预脱氧和合金化，继续加热至1530～1550℃时，加入铝脱氧和合金化，继续加热至1560～1580℃时，加入钒铁合金，并在此温度下保温4～6分钟，铁水成分调整合格后出炉。
6.根据权利要求4所述的制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，所述的步骤B中在浇包底部预先放置镍镁合金和铜镁合金，并用铸铁屑覆盖，用于合金铁水球化处理，当辊面层铁水温度降至1330～1360℃时将其浇入铸型，并在浇注过程中，随铁水流加入占入型铁水质量分数0.15～0.25％的硅铁合金颗粒和0.031～0.041％的金属铋颗粒。
7.根据权利要求4所述的制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，所述的步骤C中辊主体层铁水的浇注温度是1360～1390℃，离心机继续旋转工作10～15分钟至温度降至固相线温度以下。
8.根据权利要求4所述的制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，所述的步骤D中先将辊套随炉加热至1000～1050℃，保温10～15小时后，炉冷至温度低于400～450℃，将辊套出炉空冷至室温然后进行粗加工。
9.根据权利要求4所述的制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，所述的步骤E中将粗加工后的辊套加热至380～400℃，保温1～2小时后出炉，与加工好的辊轴进行热装复合。
10.根据权利要求9所述的制备耐磨轧辊的方法，其特征在于，所述的辊套与辊轴连接好后进行回火处理，随炉加热至530～560℃，保温18～25小时后，炉冷至200～250℃，出炉空冷，最后进行精加工至规定尺寸和精度得到耐磨轧辊。
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