CN109402493A

CN109402493A - 一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套

Info

Publication number: CN109402493A
Application number: CN201811196683.7A
Authority: CN
Inventors: 宋延沛; 王悔改; 游龙; 杨斌
Original assignee: Hainan Institute of Science and Technology
Current assignee: Hainan Institute of Science and Technology
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2019-03-01

Abstract

本发明涉及铝板带连续铸轧设备领域，具体的说是一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套。化学成分以质量百分数计，含有C：2.8‑3.8%、Si：2.2‑2.8%、Ni：3.0‑8.0%、Mn：0‑0.3%、Mo：0.2‑1.0%、Cu：0.5‑1.5%、Mg：0.01‑0.03%以及RE：0.03‑0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明热传导能力强，热疲劳抗性高，从而提高铝板带连续铸轧的生产效率和铸轧辊的使用寿命。本发明采用离心铸造，其组织为铸态贝氏体和蠕虫状石墨，不需要锻造和热处理，使其制造周期大幅缩短，生产成本降低。

Description

一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套

技术领域

本发明涉及铝板带连续铸轧设备领域，具体的说是一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套。

背景技术

铸轧法是用双辊铸轧机直接将铝熔体加工成厚度为6～8 mm的铸轧卷材。与热轧法相比，铸轧法具有投资少、效率高、成本低、流程短的优势。可取代传统铝锭热连轧方法，铸轧出热连轧法无法得到的精细微观组织，这种方法更适合于某些特殊用途铝材的生产，如散热片、空调铝箔和计算机用磁盘基材等。因此，铸轧法在我国铝加工行业有着广泛的应用市场。

但由于连续铸轧法受传统合金钢铸轧辊热疲劳性能低、传导冷却能力差的制约，表现出铸轧辊使用寿命短、铸轧速度慢、生产率低的明显缺点；因此，提高铸轧辊寿命和铸轧速度已成为提高铸轧效率的关键因素。

发明内容

本发明旨在提供一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套，其热疲劳抗性高，热传导能力强，制造周期短，不仅提高了铝板带连续铸轧的生产效率，而且可提高辊套的使用寿命，降低制造成本。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套，化学成分以质量百分数计，含有C：2.8-3.8%、Si：2.2-2.8%、Ni：3.0-8.0%、Mn：0-0.3%、Mo：0.2-1.0%、Cu：0.5-1.5%、Mg：0.01-0.03%以及RE：0.03-0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选的，不可避免的杂质包括S和P，S和P的质量百分数均为0-0.03%。

优选的，铸轧辊套通过离心铸造的方法制造，其组织为铸态贝氏体和蠕虫状石墨。

优选的，铸轧辊套的工作层厚度为50-75mm。

有益效果

本发明的铸轧辊套的材质由传统的低合金钢变为为中合金蠕铁，材料的性质发生了根本的变化，是一种全新的铸轧辊套合金材料。

从材料的成分上，本发明中碳元素由传统铸轧辊套的0.5%以下提高到2.8%以上，硅由传统铸轧辊套的0.6%以下，提高到2%以上，增加了高镍和铜，成分与传统铸轧辊套完全不同。

从制造工艺上讲，本发明的铸轧辊套制造方法简单，不需要锻造热处理等制造工序，直接铸造后加工即可，故称铸态贝氏体，通过合金化保证铸轧辊套的铸态贝氏体基体组织和性能，而不需要通过热处理来保证铸轧辊套的性能的。避免了传统低合金钢铸轧辊套需铸造、锻造、热处理、加工等复杂工艺。

从组织和性能上讲，本发明辊套的组织中具有传统低合金钢铸轧辊套中所不包含的蠕虫状石墨，也正是组织中出现蠕虫状石墨和高强韧基体才使得这种铸轧辊套比合金钢铸轧辊套具有更好的导热性，和抗热疲劳性能。利用蠕铁的高导热性，通过成分设计提高了蠕铁的性能，使这种材料既有高的力学性能，又有高的导热性和抗热疲劳性能，并保证了铸态下获得贝氏体组织，不需要再锻造和热处理，是所有合金钢铸轧辊套都无法相比的，且制造周期大幅度缩短，且生产成本大大降低。

具体实施方式

下面以多个实施例对本发明进行进一步的阐述。

实施例1的一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套采用离心铸造方法制造，工作层厚度控制在50-75mm之间，其化学成分以质量百分数计，含有C：2.8%、Si：2.8%、Ni：3.0%、Mo：1.0%、Cu：1.5%、Mg：0.01%以及RE：0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质。其中不可避免的杂质包括S和P，S和P的质量百分数均为0-0.03%。

实施例2的一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套采用离心铸造方法制造，工作层厚度控制在50-75mm之间，其化学成分以质量百分数计，含有C：3.4%、Si：2.5%、Ni：6%、Mn：0.15%、Mo：0.8%、Cu：1.0%、Mg：0.02%以及RE：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。其中不可避免的杂质包括S和P，S和P的质量百分数均为0-0.03%。

实施例3的一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套采用离心铸造方法制造，工作层厚度控制在50-75mm之间，其化学成分以质量百分数计，含有C：3.8%、Si：2.2%、Ni：8.0%、Mn：0.3%、Mo：0.2%、Cu：0.5%、Mg：0.03%以及RE：0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。其中不可避免的杂质包括S和P，S和P的质量百分数均为0-0.03%。

三个实施例的铸轧辊套的硬度HRA均在70-74之间，室温抗拉强度σb均在500－800Mpa之间，可满足铝板带连续铸轧生产。其中实施例1的铸轧辊套的导热系数λ为：48（W/k.m)，实施例2的铸轧辊套的导热系数λ为：49（W/k.m)，实施例3的铸轧辊套的导热系数λ为：50（W/k.m)，均远高于传统铸轧辊套的25～35（W/k.m)。在抗热疲劳性能方面，实施例1的铸轧辊套在600℃热循环条件下，裂纹从0.1扩展至0.32mm，热疲劳裂纹扩展速率（裂纹长度a随热循环次数N的变化率）da/dN为3.56×10^-5～8.29×10^-5；实施例2的铸轧辊套在600℃热循环条件下，裂纹从0.1扩展至0.32mm，热疲劳裂纹扩展速率（裂纹长度a随热循环次数N的变化率）da/dN为3.62×10^-5～8.1×10^-5；实施例3的铸轧辊套在600℃热循环条件下，裂纹从0.1扩展至0.32mm，热疲劳裂纹扩展速率（裂纹长度a随热循环次数N的变化率）da/dN为3.65×10^-5～7.98×10^-5，而传统辊套同条件下da/dN为5.105×10^-5～11.311×10^-5。由此可见，本发明的铸轧辊套在抗热疲劳性能方面略优于传统低合金钢铸轧辊套，而在导热性方面大幅优于传统低合金钢铸轧辊套，从而通过本发明进行铝板带连续铸轧生产时具有更高的生产效率及使用寿命。

在铝板带连续铸轧生产的优选实施方式中，与上述三个实施例中的辊套配合安装的辊芯表面带有水冷冷却槽，充分利用本发明铸轧辊套的高导热性。辊芯由高强韧球铁制造，其成分范围为2.8-3.8%C, 1.9-2.6%Si, 1.0-2.5%Ni, ＜0.3%Mn, 0.6-1.5%Mo, 0.5-1.5%Cu，0.2-0.8%Cr, 0.03-0.05Mg, 0.03-0.06%RE, S、P≤0.03。制造方法为金属型/砂型铸造加工。辊芯性能：硬度HRA65-72，抗拉强度σb850MPa，抗压强度≥2500MPa。此辊芯韧性好，承载能力强，可承担铸轧应力和强化对铸轧辊辊套工作层的冷却。从而可有效提高铸轧辊使用寿命和铸轧速度，提高铸轧铝板、带材的生产率。

Claims

1.一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套，其特征在于：化学成分以质量百分数计，含有C：2.8-3.8%、Si：2.2-2.8%、Ni：3.0-8.0%、Mn：0-0.3%、Mo：0.2-1.0%、Cu：0.5-1.5%、Mg：0.01-0.03%以及RE：0.03-0.07%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套，其特征在于：不可避免的杂质包括S和P，S和P的质量百分数均为0-0.03%。

3.根据权利要求1所述的一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套，其特征在于：铸轧辊套通过离心铸造的方法制造，其基体组织为铸态贝氏体和蠕虫状石墨。

4.根据权利要求1所述的一种用于铝板带连续铸轧的铸态贝氏体合金蠕铁铸轧辊套，其特征在于：铸轧辊套的工作层厚度为50-75mm。