窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺。
背景技术
窄带钢二辊轧机辊身直径相对较大,具有较强的咬入能力,被广泛应用在窄带钢开坯后的前段粗轧架次,一般情况下,普遍采用镍铬钼无限冷硬球墨铸铁材质,并且在生产企业中使用量较大。因此,如何提高其耐磨性将直接影响生产企业的辊耗成本。
高铬铸铁材质基体中存在板条状M7C3型共晶碳化物、菊花状M2C型共晶碳化物和颗粒状的M23C6型二次碳化物,其基体组织具有优异的抗磨性能,同时,在轧制过程中,轧辊表面生成一层致密且有韧性的铬的氧化膜,能减少热裂纹的数量和深度。因此,高铬铸铁轧辊比一般铸铁轧辊的耐磨性、韧性、强度高很多,同时还具备良好的抗高温和抗腐蚀等性能,一般情况下,被非常广泛的应用于精轧前段,而其优良的性能还未被窄带钢二辊轧机轧辊所应用。本发明通过成分设计,工艺创新,研发出一种应用于窄带钢二辊轧机的高铬铸铁轧辊,用其优良的耐磨性替代传统镍铬钼无限冷硬球墨铸铁轧辊,将填补这一领域的空白。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊;同时本发明还提供一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺。与普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁轧辊相比,其耐磨性和使用寿命有显著提高。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊,所述轧辊工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁。
本发明所述轧辊工作层的高铬铸铁化学成分组成及质量百分含量为:C:2.60~2.70%、Si:0.50~0.60%、Mn:0.80~0.90%、P≤0.05%、S≤0.02%、Ni:1.25~1.35%、Cr:10.2~10.4%、Mo:1.25~1.35%、V:0.15~0.20%,余量为铁及不可避免的杂质。
本发明所述轧辊中间层的石墨钢化学成分组成及质量百分含量为:C:1.10~1.20%、Si:2.20~2.40%、Mn:0.40~0.50%、P≤0.035%、S≤0.015%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%,余量为铁及不可避免的杂质。
本发明所述轧辊芯部的球墨铸铁化学成分组成及质量百分含量为:C:3.00~3.40%、Si:1.90~2.10%、Mn:0.40~0.60%、P≤0.10%、S≤0.03%、Ni:0.50~0.70%、Cr≤0.20、Mo:0.40~0.60%、Mg≥0.04%,余量为铁及不可避免的杂质。
本发明还提供了一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺,所述生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序;所述热处理工序,采用两段去应力退火热处理工艺。
本发明所述铁水变质处理工序,分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃8-12kg/t钢保护铁水防止氧化;出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁,粒度10-20mm;出铁前10min在炉内加入铁水量0.2%的锰铁颗粒,粒度5-10mm;出铁前7min在炉内加入铁水量0.5%的氮化铬铁,粒度20-40mm。
本发明所述铁水变质处理工序,工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:22.0~24.0%、Ce/RE≥46%、Si≤44.0%、Mn≤2.5%、Ca≤5.0%、Ti≤2.0%,余量为Fe。
本发明所述离心浇注工序,工作层浇注温度1420-1430℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为160~180℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1320-1340℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1520~1530℃。
本发明所述离心浇注工序,中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至1220-1240℃后,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1380-1390℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间≤3min。
本发明所述热处理工序,芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温≥48h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为515-525℃,保温时间12h;第二段退火温度为560-570℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本发明设计思路:
本发明采用三次浇注二次复合的离心铸造方式,即在轧辊工作层和轧辊芯部之间设计中间层,工作层为针对窄带钢生产线设计的高铬铸铁材质,中间层为石墨钢材质,芯部为球墨铸铁材质,生产时,先将工作层和中间层在离心机上进行离心浇注,成型后合箱,再填芯浇注芯部铁水,铸成高铬铸铁复合轧辊,铸坯开箱后进行粗加工,再经过两段去应力退火热处理,最后进行精加工、检验、入库。
A、成分设计:本发明所述工作层化学成分组成及质量百分含量为:C:2.60~2.70%、Si:0.50~0.60%、Mn:0.80~0.90%、P≤0.05%、S≤0.02%、Ni:1.25~1.35%、Cr:10.2~10.4%、Mo:1.25~1.35%、V:0.15~0.20%,余量为铁及不可避免的杂质;
中间层化学成分组成及质量百分含量为:C:1.10~1.20%、Si:2.20~2.40%、Mn:0.40~0.50%、P≤0.035%、S≤0.015%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%,余量为铁及不可避免的杂质;
芯部材质化学成分组成及质量百分含量为:C:3.00~3.40%、Si:1.90~2.10%、Mn:0.40~0.60%、P≤0.10%、S≤0.03%、Ni:0.50~0.70%、Cr≤0.20、Mo:0.40~0.60%、Mg≥0.04%,余量为铁及不可避免的杂质。
B、冷型涂料的喷涂:
涂料选用及配比:石英粉干料、占石英粉干料重量6%的钠基膨润土、占石英粉干料重量3%的磷酸二氢铝、占石英粉干料重量30%的水。
涂料的喷涂:冷型涂料喷涂温度控制180~200℃(冷型烘烤工艺见图2),离心机转速320r/min,涂料层厚度2.5~3.0mm。
C、熔炼:按步骤A中所述轧辊要求的材质成分分别在中频感应炉进行熔炼。
D、炉前铁、钢水处理方式:
工作层铁水化清后液面加入碎玻璃保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度10-20mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度5-10mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度20-40mm。
工作层铁水出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;
中间层钢水出钢前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼;
芯部铁水出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金。
23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:22.0~24.0%、Ce/RE≥46%、Si≤44.0%、Mn≤2.5%、Ca≤5.0%、Ti≤2.0%,余量为Fe。
E、离心浇注:
当炉内铁、钢水的化学成分冶炼合格后,进行离心浇注。离心浇注时冷型温度要求:160~180℃,第一次浇注工作层铁水,出炉温度1480~1500℃,浇注温度1420~1430℃;浇注完成后,立即向冷型内腔加入7kg/m2的“O”型玻璃渣和1.5kg/m2的硼砂,当工作层内表面温度达到1320-1340℃时,浇注中间层钢水,出炉温度1610~1630℃,浇注温度1520~1530℃;钢水浇注完成后,立即向冷型内腔加入7kg/m2的“O”型玻璃渣和1.5kg/m2的硼砂,防止氧化;因为通过对工作层铁水凝固曲线的分析,在1333℃恒温下发生亚共晶转变,即L→γ形成奥氏体,所以在此温度区间浇注1520-1530℃的中间层钢水,可以获得较好的结合质量。
当中间层内表面温度达到1220-1240℃时开始降转,达到停转温度后停转。通过对中间层钢水凝固曲线的分析,在1238℃恒温下发生过共析转变,即L+γ→γ,形成奥氏体。此时金属液完全凝固,为离心机停转的最佳时机。因此,当中间层浇注后内表面温度达到1220-1240℃之间时,停止离心机旋转,以获得良好的结合层质量。
F、合箱:将离心停转后的冷型放在生产前已摆放好的底箱上,然后放上冒口及浇杯进行组合,合箱时间控制在3min之内,否则,将影响结合层质量。
G、芯部浇注:芯部出炉温度1470~1490℃,浇注温度1380~1390℃。芯部浇注时随浇注铁水流均匀加入0.15%的粒度1-3mm硅锆合金随流孕育剂。
H、保温:浇注完成后10min内扣保温罩保温,保温8h后拆除保温罩,型内保温48h后开箱,铸型放于干燥背风处。
I、热处理:因高铬铸铁材质铸造后残余奥氏体组织较多且组织应力较高,所以本发明采用两段去应力退火热处理工艺,以充分消除残余奥氏体组织和组织应力,有利于提高轧辊的耐磨性能和抗热裂性。
具体过程为第一段按照8℃/h升温到300℃,然后以15℃/h升温到515-525℃,保温12h,以小于15℃/h随炉冷却至小于50℃,第二段以8℃/h升温到300℃/h,然后以15℃/h升温到560-570℃,保温12h,以小于15℃/h随炉冷却至小于50℃出炉。
J、加工:热处理前按照粗车图纸进行粗加工,热处理完成后,按照精车图纸对轧辊进行精加工,经检验合格后入库。
本发明窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊检测方法参考GB/T1504-2008。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、本发明工作层采用高铬铸铁材质,因其基体组织中存在板条状M7C3型共晶碳化物、菊花状M2C型共晶碳化物和颗粒状的M23C6型二次碳化物,其耐磨性远高于普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁材质。2、本发明采用三层离心复合结构,相比于传统高铬铸铁轧辊的生产,设计石墨钢材质的中间过渡层,可有效防止工作层中的高Ni、Cr、Mo等合金元素向芯部组织的渗透、扩展,减小了芯部出现断裂的倾向。3、本发明相比于普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁离心轧辊,其生产成本减少10-20%,而轧制过钢量可达到2-3倍。4、本发明经过在轧钢企业实践使用,使用效果优异,其耐磨性、使用寿命、抗事故能力较普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁轧辊明显提高。5、本发明通过合理的成分设计,铁水变质处理、特殊的离心浇注工艺、热处理等手段,使其耐磨性,热稳定性显著提高,该高铬铸铁离心复合轧辊使用安全、可靠,推广应用具有显著的经济和社会效益,在窄带钢二辊轧机上完全可以替代普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁离心轧辊。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图;
图2为冷型烘烤工艺曲线;
图3为去应力退火热处理工艺图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L1665,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃10kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度10mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度5mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度20mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:22%、Ce/RE:46%、Si:44.0%、Mn:2.5%、Ca:5.0%、Ti:2.0%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1426℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为171℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1320℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1524℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1225℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1385℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分19秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温48h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为515℃,保温时间12h;第二段退火温度为560℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例2
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L1703,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃10kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度20mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度10mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度40mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:24%、Ce/RE:48%、Si:43.0%、Mn:2.0%、Ca:4.5%、Ti:1.8%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1424℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为160℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1325℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1526℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1227℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1388℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分24秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温50h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为518℃,保温时间12h;第二段退火温度为562℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例3
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L1732,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃10kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度12mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度7mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度23mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:23%、Ce/RE:46.5%、Si:43.5%、Mn:2.2%、Ca:4.7%、Ti:1.9%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1428℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为170℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1328℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1530℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1235℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1380℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分36秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温52h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为519℃,保温时间12h;第二段退火温度为565℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例4
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L2191,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃10kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度14mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度9mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度24mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:22.5%、Ce/RE:47.5%、Si:42%、Mn:2.3%、Ca:4.7%、Ti:1.7%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1430℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为168℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1322℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1526℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1232℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1382℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分25秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温51h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为520℃,保温时间12h;第二段退火温度为566℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例5
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L2220,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃10kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度13mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度6mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度21mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:23.5%、Ce/RE:48.5%、Si:42.5%、Mn:2.4%、Ca:4.9%、Ti:1.6%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1425℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为180℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1340℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1520℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1220℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1390℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分43秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温55h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为525℃,保温时间12h;第二段退火温度为570℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例6
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L2256,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃10kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度15mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度8mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度25mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:22.7%、Ce/RE:49.5%、Si:42.5%、Mn:2.1%、Ca:4.2%、Ti:1.5%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1427℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为168℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1330℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1524℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1233℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1386℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分28秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温56h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为522℃,保温时间12h;第二段退火温度为563℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例7
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L2315,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃8kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度17mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度8mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度30mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:23.2%、Ce/RE:50%、Si:41%、Mn:1.9%、Ca:4.0%、Ti:1.3%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1420℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为169℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1337℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1526℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1240℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1385℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为2分33秒;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温60h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为523℃,保温时间12h;第二段退火温度为568℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
实施例8
本实施例复合轧辊规格为Φ580*480,辊号为16L2361,结构为三层离心复合结构,工作层材质为高铬铸铁,中间过渡层材质为石墨钢,轧辊芯部材质为球墨铸铁,各层材质化学成分组成及质量百分含量见表1、表2和表3。
本实施例复合轧辊生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)铁水变质处理工序:分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水;工作层铁水化清后液面加入碎玻璃12kg/t钢保护铁水防止氧化,出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度18mm,出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度9mm,出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度35mm;工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土;中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe,0.1%的23#稀土,0.05%的铝饼,进行孕育处理;芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe,1.8%的稀土镁合金,0.2%的硅锆合金;23#稀土硅铁合金化学成分为:RE:23.6%、Ce/RE:51%、Si:40%、Mn:1.5%、Ca:3.5%、Ti:1.5%,余量为Fe;
(2)离心浇注工序:工作层浇注温度1425℃,浇注时离心机转速为850转/分钟,浇注时冷型温度控制为168℃;在离心过程中当工作层内表面温度达到1338℃时,开始浇注中间层钢水,浇注温度1525℃;中间层钢水浇注完毕后,当型腔内的钢水完全凝固,内表面温度降至后1229℃,离心机减速停转,在离心机减速过程中开始出芯部铁水,用热电偶检测包内铁水温度达到1384℃时进行填芯浇注,芯部浇注前的合箱时间为3分钟;
(3)热处理工序:芯部浇注完毕后,10min之内扣保温罩,保温8h后拆除保温罩,铸型放于干燥背风处;型内保温49h后开箱,毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工,完成后进行热处理;采用两段去应力退火热处理工艺,第一段退火温度为521℃,保温时间12h;第二段退火温度为567℃,保温时间12h,热处理完成后,高铬铁轧辊进行精加工,检验入库。
本实施例复合轧辊性能见表4。
表1 实施例1-8 Φ580×480高铬铁离心辊工作层化学成分(%)
表2 实施例1-8 Φ580×480高铬铁离心辊中间层化学成分(%)
表3 实施例1-8 Φ580×480高铬铁离心辊芯部化学成分(%)
表4实施例1-8 Φ580×480高铬铁离心辊性能
由表4可知,本发明离心铸造的窄带钢二辊轧机用高铬铸铁轧辊具有硬度高,硬度落差小,耐磨性好,抗事故能力强等优点,在实际使用中取得了良好的经济效益。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。