CN108311655B - 一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,采用离心铸造工艺进行粗轧辊的铸造,通过科学合理的对外层与内芯铁液的化学成分进行配比,低镍、中镍球墨铸铁轧辊与传统铸造低NiCr‑Mo冷球轧辊强度得到显著的提高;本发明在轧辊内芯层采用钇基重RE长效球化剂和Si‑Ba长效孕育剂,轧辊芯部强度大幅度提高,解决了普通轧辊芯部球化衰退的技术难题;同时本发明通过正火与回火等热处理工艺,消除残余应力比较完全,提高轧辊的综合力学性能;本发明生产的棒材轧机粗轧辊采用离心铸造后,可以降低金属原料消耗,使轧辊铸件成品率上升,同时提高了轧辊的强度、耐磨性以及耐用度,具有显著的经济效益和社会效益,值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域,尤其涉及一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法。
背景技术
热连轧精轧工作辊与灼热的钢坯接触,使轧辊表面温度升高,与板坯分离以后,轧辊随即又在连续喷水下急速冷却,从而使轧辊表面承受交变的热应力的作用。因此,所用的轧辊需要兼有高的强度与韧性,并且要有良好的耐磨性与抗热疲劳性能。利用离心铸造法生产复合轧辊具有成本低、生产效率高、表面硬度均匀等优点。影响离心铸造轧辊质量及抗腐蚀耐磨损性能的因素有:化学成分,冶炼及浇注工艺参数,热处理、冷却方式等。
棒材轧机粗轧辊的辊身直径一般为450-660mm,辊身长度为700-1100mm,粗轧辊开槽深度一般为80-120mm。因此,棒材粗轧辊技术要求为:(1)辊身工作层深度为80-120mm,确保轧辊的使用周期;(2)辊身硬度为50-58HSD,保证粗轧辊有良好的咬入性,并有一定的耐磨性;(3)辊身工作层硬度落差应小于0.9HSD/cm,确保轧辊最后一个使用周期槽底硬度和耐磨性;(4)轧辊的抗拉强度应大于500MPa,防止断辊;(5)轧辊应有良好的抗热裂纹性、抗剥落性、抗冲击性。为了棒材粗轧辊的需求,就需要针对离心铸造轧辊的工艺进行一系列的改进,得到满足各方面要求的棒材粗轧辊产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题,采用以下技术方案来实现:
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,粗轧辊由轧辊外层、轧辊芯部复合而成,其具体制备方法如下:
(1)轧辊外层铁液采用低镍或中镍球墨铸铁,确定具体化学成分,采用堤坝坑式包底冲入法进行球化处理,堤坝坑内面积占包底的2/5-1/2,堤坝高度为可容纳添加的球化剂和覆盖剂即可,将球化剂装入堤坝坑内,上面覆盖铁屑并打实,出铁时,铁液冲向没有球化剂一侧,先出2/3的铁液,球化反应即将结束时,再补放其余铁液,补放铁液时,加入适量孕育剂,进行充分搅拌,控制1450-1490℃的出炉温度;
(2)轧辊芯部采用高强度球磨铸铁,确定具体化学成分,选择合适的球化剂以及孕育剂,与外层铁液采用相同的球化处理与孕育处理,最后控制出炉温度1400-1450℃;
(3)外层铁液进行离心浇注时,用电子秤称量所需的铁液,开始浇注的铁液流量要大一些,使铁液尽快充满整个铸型的内表面,随后进行匀速浇注,严禁铁液断流,浇注时,铁液的温度控制在1360-1380℃,外层铁液浇注后,从冷型两端向冷型内撒入新型浮渣玻璃,控制厚度2-3㎜,外层内壁冷却至1070-1100℃时,停机减速,冷型停稳后,吊起冷型往浇注坑合箱,合箱后立即浇注填芯铁液,控制合适的浇注速度,加入0.1-0.2%的随流孕育剂,轧辊浇注完毕后,应在冒口内加入保温剂,防止离心辊上辊颈顶缩;
(4)将成型的轧辊进行热处理,首先正火加热至550-600℃,保温10-15小时,空冷至室温后回火,加热至300-350℃,保温4-5小时,继续空冷至室温即可。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(1)所述的轧辊外层铁液的化学成分,具体为,按照质量比碳2.90%-3.20%,硅2.3%-2.6%,锰0.50%-0.80%,磷<0.05%,硫<0.03%,钼0.3%-0.4%,铬0.20%-0.40%,其中低镍球墨铸铁和中镍球墨铸铁轧辊镍含量分别控制在0.5%-0.9%和1.2%-1.5%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(1)所述的球化剂为Cu-Mg合金(铜含量85-87%,镁含量13-15%)和REMgSiFe合金,且Cu-Mg合金的加入量为1.30%-1.50%,REMgSiFe合金的加入量为0.50%-0.60%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(1)所述的孕育剂为硅化铁,添加量为铁液的0.7-0.8%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(2)所述的轧辊芯部铸铁的化学成分,具体为,按照质量比碳3.00%-3.50%,硅2.00%-2.60%,锰0.50%-0.80%,磷<0.05%,硫<0.03%,镁0.03%-0.06%,铼0.01%-0.03%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(2)所述的合适的球化剂以及孕育剂,分别是指:球化剂为钇基重RE长效球化剂(RE重2%-3%,Mg6.3-6.7%,Ca1.8%-2.0%),添加量为铁液的1.8-2%;孕育剂采用Si-Ba长效孕育剂(Ba4%-6%,Ca2.0%,Si70%-71%,Al<1.2%),添加量为铁液的0.8-1.2%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(3)所述的控制浇注速度,在浇注外层铁液时的速度为16.1kg/s,浇注芯部铁液的速度为30.3kg/s。
本发明的有益效果是:
本发明采用离心铸造工艺进行粗轧辊的铸造,通过科学合理的对外层与内芯铁液的化学成分进行配比,低镍、中镍球墨铸铁轧辊与传统铸造低NiCr-Mo冷球轧辊强度得到显著的提高,同时离心铸造比普通铸造更加节省铁液的用量,不仅可以解决粗轧辊断辊的技术难题,提高轧辊的耐用性,还可以降低轧辊金属原料的消耗,提高轧辊铸造成品率,进而降低生产成本;本发明在轧辊内芯层采用钇基重RE长效球化剂和Si-Ba长效孕育剂,轧辊芯部强度大幅度提高,解决了普通轧辊芯部球化衰退的技术难题;同时本发明通过正火与回火等热处理工艺,通过不同的温度控制,消除残余机加工应力与铸造应力比较完全,碳化物尚未长大,细小且均匀弥散的分布在针状马氏体基体上,轧辊工作层硬度较高,有利于阻止裂纹的扩展,提高轧辊的综合力学性能;本发明生产的棒材轧机粗轧辊采用离心铸造后,可以降低金属原料消耗,使轧辊铸件成品率上升,同时提高了轧辊的强度、耐磨性以及耐用度,具有显著的经济效益和社会效益,值得推广。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,粗轧辊由轧辊外层、轧辊芯部复合而成,其具体制备方法如下:
(1)轧辊外层铁液采用中镍球墨铸铁,质量比碳2.90%-3.20%,硅2.3%-2.6%,锰0.50%-0.80%,磷<0.05%,硫<0.03%,钼0.3%-0.4%,铬0.20%-0.40%,镍1.2%-1.5%,采用堤坝坑式包底冲入法进行球化处理,堤坝坑内面积占包底的2/5,堤坝高度为可容纳添加的球化剂和覆盖剂即可,将球化剂装入堤坝坑内,上面覆盖铁屑并打实,出铁时,铁液冲向没有球化剂一侧,先出2/3的铁液,球化反应即将结束时,再补放其余铁液,补放铁液时,加入0.7%的孕育剂硅化铁,进行充分搅拌,控制1450-1490℃的出炉温度;
(2)轧辊芯部采用高强度球磨铸铁,质量比碳3.00%-3.50%,硅2.00%-2.60%,锰0.50%-0.80%,磷<0.05%,硫<0.03%,镁0.03%-0.06%,铼0.01%-0.03%,选择钇基重RE长效球化剂以及Si-Ba长效孕育剂,与外层铁液采用相同的球化处理与孕育处理,最后控制出炉温度1400-1450℃;
(3)外层铁液进行离心浇注时,用电子秤称量所需的铁液,开始浇注的铁液流量要大一些,使铁液尽快充满整个铸型的内表面,随后进行匀速浇注,严禁铁液断流,浇注时,铁液的温度控制在1360-1380℃,外层铁液浇注后,从冷型两端向冷型内撒入新型浮渣玻璃,控制厚度2-3㎜,外层内壁冷却至1070-1100℃时,停机减速,冷型停稳后,吊起冷型往浇注坑合箱,合箱后立即浇注填芯铁液,控制合适的浇注速度,加入0.1-0.2%的随流孕育剂,轧辊浇注完毕后,应在冒口内加入保温剂,防止离心辊上辊颈顶缩;
(4)将成型的轧辊进行热处理,首先正火加热至550-600℃,保温10-15小时,空冷至室温后回火,加热至300-350℃,保温4-5小时,继续空冷至室温即可。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(1)所述的球化剂为Cu-Mg合金(铜含量85,镁含量15%)和REMgSiFe合金,且Cu-Mg合金的加入量为1.50%,REMgSiFe合金的加入量为0.50%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(2)所述的球化剂以及孕育剂,球化剂为钇基重RE长效球化剂(RE重2%-3%,Mg6.3-6.7%,Ca1.8%-2.0%),添加量为铁液的2%;孕育剂采用Si-Ba长效孕育剂(Ba4%-6%,Ca2.0%,Si70%-71%,Al<1.2%),添加量为铁液的1.2%。
一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,步骤(3)所述的控制浇注速度,在浇注完成铁液时的速度为16.1kg/s,浇注芯部铁液的速度为30.3kg/s。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,其特征在于,粗轧辊由轧辊外层、轧辊芯部复合而成,其具体制备方法如下:
(1)轧辊外层铁液采用低镍或中镍球墨铸铁,确定具体化学成分,采用堤坝坑式包底冲入法进行球化处理,堤坝坑内面积占包底的2/5-1/2,堤坝高度为可容纳添加的球化剂和覆盖剂即可,将球化剂装入堤坝坑内,上面覆盖铁屑并打实,出铁时,铁液冲向没有球化剂一侧,先出2/3的铁液,球化反应即将结束时,再补放其余铁液,补放铁液时,加入适量孕育剂,进行充分搅拌,控制1450-1490℃的出炉温度;
(2)轧辊芯部采用高强度球墨铸铁,确定具体化学成分,选择合适的球化剂以及孕育剂,与外层铁液采用相同的球化处理与孕育处理,最后控制出炉温度1400-1450℃,球化剂以及孕育剂,分别是指:球化剂为钇基重RE长效球化剂,其中,RE重2%-3%,Mg6.3-6.7%,Ca1.8%-2.0%,添加量为铁液的1.8-2%;孕育剂采用Si-Ba长效孕育剂,其中Ba4%-6%,Ca2.0%,Si 70%-71%,Al<1.2%,添加量为铁液的0.8-1.2%;
(3)外层铁液进行离心浇注时,用电子秤称量所需的铁液,开始浇注铁液时使铁液尽快充满整个铸型的内表面,随后进行匀速浇注,严禁铁液断流,浇注时,铁液的温度控制在1360-1380℃,外层铁液浇注后,从冷型两端向冷型内撒入新型浮渣玻璃,控制厚度2-3㎜,外层内壁冷却至1070-1100℃时,停机减速,冷型停稳后,吊起冷型往浇注坑合箱,合箱后立即浇注填芯铁液,控制合适的浇注速度,加入0.1-0.2%的随流孕育剂,轧辊浇注完毕后,应在冒口内加入保温剂,防止离心辊上辊颈顶缩;
(4)将成型的轧辊进行热处理,首先正火加热至550-600℃,保温10-15小时,空冷至室温后回火,加热至300-350℃,保温4-5小时,继续空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,其特征在于,步骤(1)所述的轧辊外层铁液的化学成分,具体为,按照质量比碳2.90%-3.20%,硅2.3%-2.6%,锰0.50%-0.80%,磷<0.05%,硫<0.03%,钼0.3%-0.4%,铬0.20%-0.40%,其中低镍球墨铸铁和中镍球墨铸铁轧辊镍含量分别控制在0.5%-0.9%和1.2%-1.5%。
3.根据权利要求1所述的一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,其特征在于,步骤(1)所述的球化剂为Cu-Mg合金和REMgSiFe合金,Cu-Mg合金中,铜含量85-87%,镁含量13-15%,且Cu-Mg合金的加入量为1.30%-1.50%,REMgSiFe合金的加入量为0.50%-0.60%。
4.根据权利要求1所述的一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,其特征在于,步骤(1)所述的孕育剂为硅化铁,添加量为铁液的0.7-0.8%。
5.根据权利要求1所述的一种棒材轧机粗轧辊的离心铸造方法,其特征在于,步骤(2)所述的轧辊芯部铸铁的化学成分,具体为,按照质量比碳3.00%-3.50%,硅2.00%-2.60%,锰0.50%-0.80%,磷<0.05%,硫<0.03%,镁0.03%-0.06%,铼0.01%-0.03%。
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