CN108004458A - 一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊 - Google Patents

一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，用于热带连轧机精轧前段工作辊，轧辊工作层的化学组分及其质量百分含量为：C2.30~3.00%，Si0.40~1.20%，Mn0.40~1.20%，Cr13.00~20.00%，W2.00~6.50%，Mo0.80~2.00%，V0.05~1.00%，S≤0.03%，P≤0.03%，其余为Fe和不可避免杂质；其中W的部分或者全部是通过钨变质剂加入。本发明通过加入钨变质剂处理工艺，改善了轧辊的硬度和机械性能，提高了轧辊的冲击韧性和高温耐磨性。

Description

一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊
技术领域
本发明涉及轧辊，尤其是一种改进型高铬铁轧辊，用于热带连轧机精轧前段工作辊。
背景技术
高铬铁轧辊是以碳含量为2.3～3.3％，铬含量12～22％的高铬白口耐磨铸铁为轧辊辊身外层材质，以球墨铸铁为轧辊芯部和辊颈材质，采用离心复合浇注工艺而生产的高合金复合铸铁轧辊。通常在各类合金铸铁轧辊中，随着铁水的凝固，在辊身外层(工作层)组织中析出的碳化物为Fe3C型，硬度为840～1100HV，而高铬铸铁，由于铁水中含有大量的铬及镍、钼等，在铁水凝固时辊身外层组织中析出的碳化物为M7C3型共晶碳化物，硬度可达1500～2000HV，因此，高铬铁轧辊具有较高的耐磨性与较小的硬度落差，适合应用于大型宽厚板轧机。
由于目前使用的热带连轧机精轧前段工作辊，轧制速度高，工作时轧辊表面瞬时温度可升至600℃以上，需要喷水冷却。随着喷水激冷，热带连轧机精轧前段工作辊的辊面容易产生缺陷，因此要求轧辊具有更高的耐磨性、抗热裂等良好的轧制性能，同时热带连轧机精轧前段工作辊要求的压下量越来越大，因此轧辊还要求具备足够的强度、韧性。现有的高铬铁轧辊已经无法满足热带连轧机精轧前段的要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，能够改善轧辊的硬度和机械性能，提高轧辊的冲击韧性和高温耐磨性，适用于热带连轧机精轧前段工作辊。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，轧辊工作层的化学组分及其质量百分含量为：C2.30～3.00％，Si0.40～1.20％，Mn0.40～1.20％，Cr13.00～20.00％，W2.00～6.50％，Mo0.80～2.00％，V0.05～1.00％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免杂质；其中W的部分或者全部是通过钨变质剂加入。
本发明技术方案的进一步改进在于制造方法包括以下过程：
A、熔炼：将轧辊工作层的化学组分配以生铁、废钢，在中频感应炉中进行熔炼然后采用炉外精炼，熔炼和精炼温度为1400～1550℃；
B、变质处理：将钨变质剂随出炉铁水流加入铁水包内，并搅拌均匀；
C、浇注及粗加工：采用离心机将轧辊工作层浇铸成型；毛坯开箱冷却后进行粗加工；
D、热处理：对粗加后的毛坯进行差温淬火、回火处理，淬火温度900～1100℃，回火温度为450～600℃；
E、精加工：热处理后，按所需尺寸对轧辊进行精加工，最后进行超声波探伤、硬度测试和金相组织检验。
本发明技术方案的进一步改进在于：离心机为卧式离心机。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤C中铁水的浇铸温度为1300～1400℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述钨变质剂的成分为92～98％的碳化钨、2～8％的二氧化硅。
本发明技术方案的进一步改进在于：钨变质剂的加入量在铁水中的质量百分含量为2～4％。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，能够改善轧辊的硬度和机械性能，提高轧辊的冲击韧性和高温耐磨性，适用于热带连轧机精轧前段工作辊。
本发明在熔炼时采用氧化法初步熔炼后炉外精炼的方式，保证铁水彻底去除杂质，提高了轧辊冶金质量和纯净度。本发明在铁水出炉时将钨变质剂随着流出的铁水冲入铁水包中，并搅拌均匀，使钨变质剂均匀分散到铁水中，钨变质剂的主要成分为碳化钨，碳化钨的显微硬度能够达到2800SV，然后配以约5％的二氧化硅，能够使钨变质剂均匀分散到铁水中。钨变质剂随铁水流冲入铁水包，钨变质剂中的碳化钨能够均匀弥散的分散，在浇铸完成后能够均匀分布于高铬铁轧辊工作层的马氏体基体中，能够起到弥散强化的基体作用，再经过后续的淬火回火处理，能够大大提高轧辊的硬度和耐磨性，使硬度和耐磨性达到最佳配合，能够满足热带连轧机精轧前段精轧工作辊的使用要求。
附图说明
图1是实施例1中金相组织检测结果；
图2是实施例2中金相组织检测结果；
图3是实施例3中金相组织检测结果；
图4是实施例4中金相组织检测结果。
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：
一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其具体实施过程如下：
A、熔炼：轧辊工作层的化学组分及其质量百分含量为C2.30～3.00％，Si0.40～1.20％，Mn0.40～1.20％，Cr13.00～20.00％，W2.00～6.50％，Mo0.80～2.00％，V0.05～1.00％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免杂质；
配料时是用生铁和废钢为基料，并按上述化学成分配料。其中W的部分或者全部的加入是以钨变质剂的形式加入，是在铁水熔炼完成后，将钨变质剂随出炉的铁水流一起均匀冲入铁水包。工作层铁水是在中频感应炉中进行采用氧化法初步熔炼，然后采用炉外精炼，中频感应炉熔炼和精炼温度为1400～1550℃；
B、变质处理：在铁水出炉时，将钨变质剂随出炉铁水流加入铁水包内，并搅拌均匀；钨变质剂的成分为92～98％的碳化钨、2～8％的二氧化硅，一般情况下配成碳化钨含95％、二氧化硅含5％；钨变质剂的加入量在铁水中的质量百分含量为2～4％；
C、浇注及粗加工：采用卧式离心机将轧辊工作层浇铸成型，铁水的浇铸温度为1300～1400℃；毛坯开箱冷却后进行粗加工，机械加工留取精加工余量；
D、热处理：对粗加工后的毛坯进行差温淬火、回火处理，差温淬火温度的加热温度为900～1100℃，回火温度为450～600℃；
E、精加工：热处理后，按所需尺寸对轧辊进行精加工，最后进行超声波探伤、硬度测试和金相组织检验。
实施例1
A、熔炼：轧辊工作层的化学组分及其质量百分含量为C2.30～3.00％，Si0.40～1.20％，Mn0.40～1.20％，Cr13.00～20.00％，W2.00～6.50％，Mo0.80～2.00％，V0.05～1.00％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免杂质；
配料时是用生铁和废钢为基料，并按上述化学成分配料。其中W全部的加入是以钨变质剂的形式加入，是在铁水熔炼完成后，将钨变质剂随出炉的铁水流一起均匀冲入铁水包。工作层铁水是在中频感应炉中进行采用氧化法初步熔炼，然后采用炉外精炼，中频感应炉熔炼和精炼温度为1400℃；
B、变质处理：在铁水出炉时，将钨变质剂随出炉铁水流加入铁水包内，并搅拌均匀；钨变质剂的成分为95％的碳化钨、5％的二氧化硅；钨变质剂的加入量在铁水中的质量百分含量为2％；
C、浇注及粗加工：采用卧式离心机将轧辊工作层浇铸成型，铁水的浇铸温度为1300℃；毛坯开箱冷却后进行粗加工，机械加工留取精加工余量；
D、热处理：对粗加工后的毛坯进行差温淬火、回火处理，差温淬火温度的加热温度为1000℃，回火温度为450℃；
E、精加工：热处理后，按所需尺寸对轧辊进行精加工，最后进行超声波探伤、硬度测试和金相组织检验。
对铁水的化学成分进行分析，得到所炼制的铁水的化学成分及质量百分含量为：C2.67％，Si 0.58％，Mn 1.12％，Cr16.10％，W4.68％，Mo 1.25％，V0.24％，S 0.02％，P0.015％，其余为Fe和不可避免杂质。
经检测，最终得到的钨变质处理的改进型高铬铁轧辊的工作层硬度为80～86HSC，金相组织如图1所示。
实施例2～4
实施例2～4具有与上述实施例1制造方法相同，所不同的工艺参数如下面表1中所示。
表1
经检测，各实施例中最终制得的轧辊工作层化学组分、质量百分含量及硬度如表2所示，金相组织如图2、图3、图4所示。
表2
例2 例3 例4
C(wt％) 2.30 2.40 3.00
Si(wt％) 0.40 1.10 1.20
Mn(wt％) 0.40 0.80 1.20
Cr(wt％) 13.00 17.40 20.00
W(wt％) 2.00 5.20 6.50
Mo(wt％) 0.80 1.10 2.00
V(wt％) 0.05 0.60 1.00
S(wt％) 0.016 0.028 0.012
P(wt％) 0.02 0.024 0.018
硬度(HSC) 80～83 81～84 82～86
实施例5
实施例5为对比实施例，在制造时不加入钨变质剂，钨是熔炼时按照比例加入配料中，其余与实施例1相同。最终制得的轧辊相对耐磨性、冷热疲劳试验(600℃试验温度)和热冲击试验结果如表3所示。
表3
从表3中可以看出，经过钨变质处理的轧辊与未经过钨变质处理的轧辊相比，耐磨性得到了极大的提高，抗热裂性和冲击韧性均得到明显提高。

Claims (6)

1.一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其特征在于轧辊工作层的化学组分及其质量百分含量为：C2.30~3.00%，Si0.40~1.20%，Mn0.40~1.20%，Cr13.00~20.00%，W2.00~6.50%，Mo0.80~2.00%，V0.05~1.00%，S≤0.03%，P≤0.03%，其余为Fe和不可避免杂质；其中W的部分或者全部是通过钨变质剂加入。
2.根据权利要求1所述的一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其特征在于制造方法包括以下过程：
A、熔炼：将轧辊工作层的化学组分配以生铁、废钢，在中频感应炉中进行熔炼然后采用炉外精炼，熔炼和精炼温度为1400~1550℃；
B、变质处理：将钨变质剂随出炉铁水流加入铁水包内，并搅拌均匀；
C、浇注及粗加工：采用离心机将轧辊工作层浇铸成型；毛坯开箱冷却后进行粗加工；
D、热处理：对粗加后的毛坯进行差温淬火、回火处理，淬火温度900~1100℃，回火温度为450~600℃；
E、精加工：热处理后，按所需尺寸对轧辊进行精加工，最后进行超声波探伤、硬度测试和金相组织检验。
3.根据权利要求2所述的一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其特征在于：离心机为卧式离心机。
4.根据权利要求2所述的一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其特征在于：步骤C中铁水的浇铸温度为1300~1400℃。
5.根据权利要求1所述的一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其特征在于：所述钨变质剂的成分为92～98%的碳化钨、2～8%的二氧化硅。
6.根据权利要求5所述的一种钨变质处理的改进型高铬铁轧辊，其特征在于：钨变质剂的加入量在铁水中的质量百分含量为2~4%。
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