CN108950134A - 冷轧辊用电渣锭的重熔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷轧辊用电渣锭的重熔方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明要解决的技术问题是如何通过电渣重熔制备得到高质量的冷轧辊用电渣锭。本发明提供了一种冷轧辊用电渣锭的重熔方法，包括电极棒烘烤、渣系选择和烘烤、熔化保护渣、电渣重熔过程和退火工序等步骤。本发明通过对电极棒化学成分进行改进，选择合适的渣系，并对电极棒和渣料进行烘烤，调整电渣重熔和退火工艺，制备得到内外质量良好的冷轧辊用电渣锭，没有出现波纹或渣沟等缺陷，且高、低倍检验满足一级坯料质量要求，为后工序保证产品质量提供有利条件。

Description

冷轧辊用电渣锭的重熔方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种冷轧辊用电渣锭的重熔方法。
背景技术
轧辊是轧机中工作条件最为复杂的部件之一，也是轧辊类产品中质量要求最高、材质特殊、且制造工艺复杂的高技术产品。随着现代化经济建设高速发展，大型冷轧机作业效率和板材质量要求不断提高，所需材料强度要求越来越高，冷轧辊使用性能向高耐磨、深淬硬层、抗高碳热裂性能好等方面发展。国内外对轧辊的开发主要增加冷轧辊中Cr的含量，由最开始的2％Cr到目前市场普遍使用的5％Cr冷轧辊，并在此基础上不断优化Mo、V、Nb和Ni等合金元素加入量，以满足产品质量等要求。
CN 105624565 A公开了一种免镀铬冷轧辊及其制造方法，该方法包括以下步骤：A、炼制钢锭：将原料在电弧炉中进行初步熔炼，熔炼完成后将钢水置于钢包精炼炉中对钢水精炼并进行真空除气，钢水精炼完成后，模铸成电极锭，之后利用电渣重熔方法制成电渣钢锭；B、锻造钢坯：将步骤A制得的电渣钢锭经过加热、保温、镦粗和拔长制成钢坯；C、预备热处理：将步骤B制得的钢坯先加热至980℃保温后吹风冷却，再加热至820℃保温后空冷，最后进行回火处理，回火温度为650℃；D、机加工和最终热处理：将经过步骤C预备热处理后的钢坯进行粗加工；经超声波探伤检验合格之后，对钢坯的表层进行连续感应淬火，淬火温度为1050～1150℃，之后将钢坯进行回火处理，回火温度为450～550℃，保温后空冷至室温；回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成冷轧辊。该方法步骤A中虽涉及电渣重熔，但并没有公开电渣重熔的具体工艺。
因此，如何通过电渣重熔制备得到高质量的冷轧辊用电渣锭，从而为后续工序制备得到合格冷轧辊，目前尚无有效的解决方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冷轧辊用电渣锭的重熔方法，从而制得内外质量良好的电渣锭，能为后工序变形提供有利的条件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其包括以下步骤：
A、电极棒烘烤：取两支电极棒，进行切除冒口并焊接假电极，然后进行加热烘烤；
B、渣系选择及烘烤、熔化：选用CaF2和Al2O3为渣系，再加入氧化镁，搅拌均匀后进行烘烤，然后将烘烤后的渣加热至熔化；
C、电渣重熔过程：将一支步骤A烘烤后的电极棒插入熔化渣中，开始电渣重熔，熔化至剩余300～350mm后，交换第2支步骤A烘烤后的电极棒，交换后的电极棒全部熔化后，再交换第1支电极棒的余料进行补缩，得电渣锭初品；
D、退火处理：电渣锭初品冷却到600～650℃后，红送到退火炉进行退火处理，退火工艺为低温段按580～620±10℃控制，保温5～7小时，然后以20～40℃/h升温到850～880±10℃，保温30～35小时，然后以60～90℃/h随炉降温到720～750±10℃，保温36～38小时，最后以20～30℃/h随炉降温到不超过300℃后，出炉空冷，得冷轧辊用电渣锭。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，所述电极棒的化学成分以质量百分比计为：C0.80％～0.92％、Si0.40％～0.85％、Mn0.30％～0.70％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr4.7％～5.3％、Mo0.25％～0.50％，V0.20％～0.40，Ni0.1％～0.30，Al0.010％～0.040％，Re+Ce0.05％～0.25％，H≤1.5ppm，O≤30ppm，N≤120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤A中，所述电极棒为Φ730mm波纹锭电极棒。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤A中，所述加热烘烤的加热温度为820～860℃。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤A中，所述加热烘烤的加热速率≤60℃/h。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤A中，所述加热烘烤的烘烤时间为6～8小时。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤B中，所述CaF2的加入量为420～500kg。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤B中，所述Al2O3的加入量为120～160kg。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤B中，所述CaF2和Al2O3的总加入量为540～640kg。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤B中，所述氧化镁的加入量为20～40kg。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤B中，所述烘烤的温度为720～800℃，烘烤时间不小于6h。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤B中，所述加热至熔化的条件为加热至1100～1300℃，化渣120～150min。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤C中，所述电渣重熔的条件为：电压按76～60V控制，电流按24000A～17000A控制，电流最大波动范围±1200A，平均熔速按7.0～10.0kg/min控制。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤C中，电渣重熔过程中，采用C粉、Al粒和Si-Ca粉进行脱氧、微调成分及减缓坯料原始成分的烧损。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤C中，电渣重熔过程中，结晶器冷却出水的温度≤55℃。
其中，上述所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法中，步骤D中，所述冷轧辊用电渣锭为Φ1100mm电渣锭。
本发明的有益效果是：
本发明首先对电极棒化学成分及质量百分含量进行改进，与传统Cr5材质相比较，本发明电极棒合理加入适量的V，对加入的Ni元素进行规范，提高钢的淬透性和耐磨性；另外加入适量的稀土元素进行变质处理，有利于控制发达的共晶碳化物，同时严格控制气体含量，避免生产裂纹；然后选择合适的渣系，并对电极棒和渣料进行烘烤，调整电渣重熔和退火工艺，制备得到内外质量良好的冷轧辊用电渣锭，为后工序保证产品质量提供有利条件。
具体实施方式
具体的，冷轧辊用电渣锭的重熔方法，包括以下步骤：
A、电极棒烘烤：取两支电极棒，进行切除冒口并焊接假电极，然后进行加热烘烤；
B、渣系选择及烘烤、熔化：选用CaF2和Al2O3为渣系，再加入氧化镁，搅拌均匀后进行烘烤，然后将烘烤后的渣加热至熔化；
C、电渣重熔过程：将一支步骤A烘烤后的电极棒插入熔化渣中，开始电渣重熔，熔化至剩余300～350mm长后，交换第2支步骤A烘烤后的电极棒，交换后的电极棒全部熔化后，再交换第1支电极棒的余料进行补缩，得电渣锭初品；
D、退火处理：电渣锭产品冷却到600～650℃后，送到退火炉进行退火处理，退火工艺为低温段按580～620±10℃控制，保温5～7小时，然后以20～40℃/h升温到850～880±10℃，保温30～35小时，然后以60～90℃/h随炉降温到720～750±10℃，保温36～38小时，最后以20～30℃/h随炉降温到不超过300℃后，出炉空冷，得冷轧辊用电渣锭。
本发明适用于8Cr5MoV、Cr5、MC5D冷轧辊用电渣锭，其主要成分与电极棒成分一致，为：碳0.80％～0.92％、硅0.40％～0.85％、锰0.30％～0.70％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬4.7％～5.3％、钼0.25％～0.50％，钒0.20％～0.40％，镍0.1％～0.30％，铝0.010％～0.040％，Re+Ce0.05％～0.25％，氢≤1.5ppm，氧≤30ppm，氮≤120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质；电极棒可采用本领域内的常规方法冶炼获得，但本发明通过对电极棒的化学成分及质量百分含量进行改进，合理加入适量的V，对加入的Ni元素进行规范，提高钢的淬透性和耐磨性；另外加入适量的稀土元素进行变质处理，有利于控制发达的共晶碳化物，同时严格控制气体含量，避免生产裂纹。
本发明适用于采用2支Φ730mm波纹锭电极棒电渣炉重熔1支Φ1100mm电渣锭。Φ730mm波纹锭电极棒可采用本领域内的常规冶炼操作制得：将原料在电弧炉中进行初步熔炼，熔炼完成后将钢水置于钢包精炼炉中对钢水精炼，并按成分要求进行调整，然后进行真空除气，钢水精炼完成后，模铸成Φ730mm波纹锭电极棒，该电极棒尺寸一般为：波谷φ675mm，波峰φ690mm，中径直径φ705mm，电极棒总长2970mm，重量约为10吨。
步骤A中，电极棒焊接假电极后，如有必要，可检查电极棒的表面质量，对存在氧化铁皮等杂质进行清理；同时为避免出现白点，对电极棒进行加热烘烤，加热烘烤的条件为加热温度820～860℃，加热速率≤60℃/h，烘烤时间为6～8h。
步骤B中，合理选用CaF2和Al2O3为渣系，加上适量的MgO，混合均匀后，将渣料在700～850℃烘烤不小于6h，避免出现白点；渣料烘烤后，在1100～1300℃化渣120～150min可将渣加热至熔化(一般碳电极化渣)。针对Φ730mm波纹锭电极棒，所述CaF2的加入量为420～500kg，所述Al2O3的加入量为120～160kg，CaF2和Al2O3的中加入量为540～640kg，所述氧化镁的加入量为20～40kg。
步骤C可通过夹持臂将1支步骤A中烘烤后的Φ730mm波纹锭电极棒插入化好渣的重熔炉中，插入的电极棒深度与渣面的距离约为10～15mm，进行电渣重熔，重熔条件为：电压按76～60V控制，电流按24000A～17000A控制，电流最大波动范围±1200A，平均熔速按7.0～10.0kg/min控制，将一支步骤A烘烤后的电极棒插入熔化渣中，开始电渣重熔，熔化至剩余300～350mm后，交换第2支步骤A烘烤后的电极棒，交换后的电极棒全部熔化后，再交换第1支电极棒的余料进行补缩(采用两支φ730的电极棒重熔后，刚好重熔成一支φ1100mm电渣锭)，补缩完成，得电渣锭初品。
本发明方法中，电渣重熔炉可采用本钢或相近钢种作为底垫，主要起弧(通电)和保护作用，预防发生过热造成底垫融化，避免造成成分波动，底垫不参与重熔。
步骤C中，电渣重熔过程中，采用C粉、Al粒和Si-Ca粉进行脱氧、微调成分及减缓坯料原始成分的烧损；电渣开始重熔时，开始通冷却水，直到重熔冷却后停止，并控制结晶器冷却出水的温度≤55℃，保障电渣重熔时冷却快，得到内部质量好的钢锭。
重熔完成得到电渣锭初品，但是此时的电渣锭初品存在应力和组织不均匀及残余氢，需要经过退火改变其内部组织应力和残余氢，为后续锻造工序创造良好的变形条件。
本发明方法通过成分设计、渣系选择、优化电渣重熔和退火工艺，制备所Φ1100mm冷轧辊用电渣锭，外表面质量良好，没有出现波纹或渣沟等缺陷，且在高、低倍检验中均完全满足标准或用户协议的要求，高低倍检验结果如下：中心疏松为0.0～0.5级，中心缩孔0.0～0.5级，中心偏析0～0.5级；非金属夹杂物：A类0～0.5级，B类0～0.5级，C类0～0.5级，D类0～0.5级，液析碳化物小于等于2级。该冷轧辊用电渣锭再经本领域的常规后续处理，即可得到性能优异的冷轧辊。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例是运用本发明方法生产Φ1100mm电渣锭，具体步骤如下：
a、将原料在电弧炉中进行初步熔炼，熔炼完成后将钢水置于钢包精炼炉中对钢水精炼，并按成分要求进行调整，然后进行真空除气，钢水精炼完成后，模铸成Φ730mm波纹锭电极棒；
b、将已浇铸好的2支Φ730mm波纹锭电极棒进行切除冒口并焊接假电极，然后检查电极棒的表面质量，对存在氧化铁皮等杂质进行清理，然后将电极棒装入车底式热处理炉进行加热烘烤，加热温度按840±10℃，加热速率≤60℃/h，保温时间12小时；
c、在电渣重熔炉中采用本钢或相近钢种作为底垫；
d、选用质量比CaF2：Al2O3＝75：25(％)为渣系，配置好渣量，其中CaF2加入量450kg，Al2O3加入量150kg，总重量600kg，加入20kg氧化镁，在重熔炉780℃烘烤6.5小时后，采用碳电极将电渣加热至熔化，加热温度为1100～1300℃，化渣时间120min；
e、进行电渣重熔，通过夹持臂将1支步骤A中烘烤后的Φ730mm波纹锭电极棒插入化好渣的重熔炉中，插入的电极棒深度与渣面的距离约为10～15mm，熔化至剩余约350mm长(用作补缩)后，交换另1支步骤A中烘烤后的Φ730mm波纹锭电极棒，第2支全部熔化后，交换第1支余料进行补缩，得电渣锭初品；电渣重熔条件为：电压74V～62V、电流23500A～18900A，平均熔速8.0Kg/min～9.8Kg/min；
f、电渣重熔过程，结晶器冷却出水的温度40～53℃；电渣重熔过程中，采用C粉、Al粒和Si-Ca粉进行脱氧、微调成分及减缓坯料原始成分的烧损；
g、电渣重熔完成后，待重熔后的电渣锭初品冷却640℃左右开始出炉，红送到退火炉进行退火处理，退火工艺为低温段按620±10℃控制，保温5.5小时，然后以25℃/h升温到880±10℃，保温32小时，然后以70℃/h随炉降温到730±10℃，保温38小时，最后以30℃/h随炉降温到约320℃后出炉空冷，得Φ1100mm冷轧辊用电渣锭。
本实施例生产的Φ1100mm电渣锭，外表面质量良好，没有出现波纹或渣沟等缺陷，且在高、低倍检验中均完全满足标准或用户协议的要求，高低倍检验结果如下：中心疏松为0级，中心缩孔0级，中心偏析0级，非金属夹杂物：A类0级，B类0.5级，C类0级，D类0级，液析碳化物1.5级。
实施例2
本实施例是运用本发明方法生产Φ1100mm电渣锭，具体步骤如下：
a、将原料在电弧炉中进行初步熔炼，熔炼完成后将钢水置于钢包精炼炉中对钢水精炼，并按成分要求进行调整，然后进行真空除气，钢水精炼完成后，模铸成Φ730mm波纹锭电极棒；
b、将已浇铸好的2支Φ730mm波纹锭电极棒进行切除冒口并焊接假电极，然后检查电极棒的表面质量，对存在氧化铁皮等杂质进行清理，然后将电极棒装入车底式热处理炉进行加热烘烤，加热温度按850±10℃，加热速率≤60℃/h，保温时间15小时；
c、在电渣重熔炉中采用本钢或相近钢种作为底垫；
d、选用质量百分比CaF2：Al2O3＝80：20(％)为渣系，配置好渣量，其中CaF2加入量496kg，Al2O3加入量124kg，总渣量620kg，加入20kg氧化镁，在重熔炉780℃烘烤6小时后，采用碳电极将电渣加热至熔化，加热温度为1100～1300℃，化渣时间150min；
e、进行电渣重熔，通过夹持臂将1支步骤A中烘烤后的Φ730mm波纹锭电极棒插入化好渣的重熔炉中，插入的电极棒深度与渣面的距离约为10～15mm，熔化至剩余约320mm长(用作补缩)后，交换另1支步骤A中烘烤后的Φ730mm电极棒，第2支全部熔化后，交换第1支余料进行补缩，得电渣锭初品；电渣重熔条件为：电压76V～65V、电流23800A～17500A，平均熔速7.5Kg/min～9.6Kg/min；
f、电渣重熔过程，结晶器冷却出水的温度42～50℃；电渣重熔过程中，采用C粉、Al粒和Si-Ca粉进行脱氧、微调成分及减缓坯料原始成分的烧损；
g、电渣重熔完成后，待重熔后的电渣锭初品冷却到620℃左右开始出炉，红送到退火炉进行退火处理，退火工艺为低温段按580±10℃控制，保温6.5小时，然后以20℃/h升温到860±10℃，保温33小时，然后以60℃/h随炉降温到750±10℃，保温36小时，最后以40℃/h随炉降温到约350℃后出炉空冷，得Φ1100mm冷轧辊用电渣锭。
本实施例生产的Φ1100mm电渣锭，外表面质量良好，没有出现波纹或渣沟等缺陷，且在高、低倍检验中均完全满足标准或用户协议的要求，高低倍检验结果如下：中心疏松为0级，中心缩孔0级，中心偏析0级，非金属夹杂物：A类0级，B类0级，C类0级，D类0级，液析碳化物1.0级。

Claims (10)

1.冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、电极棒烘烤：取两支电极棒，进行切除冒口并焊接假电极，然后进行加热烘烤；
B、渣系选择及烘烤、熔化：选用CaF2和Al2O3为渣系，再加入氧化镁，搅拌均匀后进行烘烤，然后将烘烤后的渣加热至熔化；
C、电渣重熔过程：将一支步骤A烘烤后的电极棒插入熔化渣中，开始电渣重熔，熔化至剩余300～350mm后，交换第2支步骤A烘烤后的电极棒，交换后的电极棒全部熔化后，再交换第1支电极棒的余料进行补缩，得电渣锭初品；
D、退火处理：电渣锭初品冷却到600～650℃后，红送到退火炉进行退火处理，退火工艺为低温段按580～620±10℃控制，保温5～7小时，然后以20～40℃/h升温到850～880±10℃，保温30～35小时，然后以60～90℃/h随炉降温到720～750±10℃，保温36～38小时，最后以20～30℃/h随炉降温到不超过300℃后，出炉空冷，得冷轧辊用电渣锭。
2.根据权利要求1所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤A中，所述电极棒为Φ730mm波纹锭电极棒。
3.根据权利要求1或2所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：所述电极棒的化学成分以质量百分比计为：C0.80％～0.92％、Si0.40％～0.85％、Mn0.30％～0.70％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr4.7％～5.3％、Mo0.25％～0.50％，V0.20％～0.40，Ni0.1％～0.30，Al0.010％～0.040％，Re+Ce0.05％～0.25％，H≤1.5ppm，O≤30ppm，N≤120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤A中，所述加热烘烤的条件至少满足下列中的一项：
加热温度为820～860℃；
加热速率≤60℃/h；
烘烤时间为6～8小时。
5.根据权利要求1～4任一项所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤B中，所述CaF2的加入量为420～500kg；所述Al2O3的加入量为120～160kg；所述CaF2和Al2O3的总加入量为540～640kg；所述氧化镁的加入量为20～40kg。
6.根据权利要求1所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤B中，所述烘烤的温度为720～800℃，烘烤时间不小于6h。
7.根据权利要求1所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤B中，所述加热至熔化的条件为加热至1100～1300℃，化渣120～150min。
8.根据权利要求1所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤C中，所述电渣重熔的条件为：电压按76～60V控制，电流按24000A～17000A控制，电流最大波动范围±1200A，平均熔速按7.0～10.0kg/min控制。
9.根据权利要求1所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤C电渣重熔过程中，还需进行下列中的至少一项操作：
采用C粉、Al粒和Si-Ca粉进行脱氧、微调成分及减缓坯料原始成分的烧损；
结晶器冷却出水的温度≤55℃。
10.根据权利要求1～9任一项所述的冷轧辊用电渣锭的重熔方法，其特征在于：步骤D中，所述冷轧辊用电渣锭为Φ1100mm电渣锭。
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