CN109702175A - 轧辊的制备方法及轧辊 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轧辊的制备方法及轧辊，本发明的轧辊的制备方法包括如下步骤，首先冶炼成分合格的轧辊外层的铁水，后加热至1500‑1550℃保温30分钟；在铁水包底部预加入硅锆合金和稀土硅铁合金；待铁水温度降至1390‑1420℃时，将铁水出炉至铁水包内，出炉后扒渣；然后待铁水温度降低至1350±5℃时，在铁水内加入硅铁合金，搅拌至充分融化；在浇注位预先准备漏斗，并在漏斗内预装硅铁粒；待铁水温度降低至1330±5℃时，将铁水包移至浇注位进行浇注，同时使硅铁粒随浇注的铁水均匀进入型腔。本发明的轧辊的制备方法，可提高轧辊外层组织的均匀性，并且使轧辊的工作层在不同厚度范围内均较好的保持组织的一致性，硬度落差小、耐磨性高、轧辊表面精度保持能力强。

Description

轧辊的制备方法及轧辊

技术领域

本发明涉及轧辊制备技术领域，特别涉及一种轧辊的制备方法。同时，本发明还涉及应用该轧辊的制备方法制得的一种轧辊。

背景技术

轧辊是轧机上使被加工金属产生连续塑性变形的主要工作部件和工具。现有的轧辊的制备方法，在制备轧辊的外层时，采用高镍铬的铁水，并且在出炉时采用硅铁粒对铁水进行一次或两次孕育处理，铁水成分中通过添加含0.2％-1.0％的V、0.2％-1.5％的Nb或0.2％-1.0％的W等贵重合金对轧辊的外层，也即工作层的组织进行改善。

现有的轧辊制备方法存在以下问题：

1、使用大量的贵重合金，生产成本高，资源消耗大。

2、不同的合金由于比重差异较大，在工作层内容易产生偏析，影响产品质量。

3、受孕育方法及孕育剂受孕育温度、时间影响较大，孕育效果不一，产品质量一致性差。

4、高镍铬的工作层凝固时受模具激冷作用的影响，工作层不同深度组织差异较大，硬度落差大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种轧辊的制备方法，以提高制备的轧辊的组织均匀性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种轧辊的制备方法，包括如下步骤：

S1、冶炼轧辊的外层需要的铁水；

S2、将步骤S1制得的所述铁水加热至1500-1550℃，保温30分钟；

S3、在铁水包的底部预先加入占所述铁水重量百分比0.1％-0.15％的硅锆合金和0.1％-0.15％的稀土硅铁合金；待步骤S2的所述铁水温度降低至1390-1420℃时，将所述铁水出炉至所述铁水包内，出炉后扒渣；

S4、待步骤S3的所述铁水温度降低至1350±5℃时，在所述铁水内加入占所述铁水重量百分比0.05％-0.1％的硅铁合金，搅拌所述铁水至所述硅铁合金充分融化；

S5、在离心机浇注位预先准备漏斗，并在所述漏斗内预装占所述铁水重量0.05％-0.1％的硅铁粒；待步骤S4的所述铁水温度降低至1330±5℃时，将所述铁水包移至离心机浇注位进行离心浇注，浇注过程中使所述硅铁粒随浇注的所述铁水均匀进入制备所述外层的型腔。

进一步的，步骤S1中所述铁水的熔炼温度为1300-1400℃，所述铁水中各元素质量百分比为：

C：3.0％-3.5％、Si：0.8％-1.5％、Mn：0.8％-1.5％、Cr：1.5％-2.5％、Ni：4.0％-5.0％、Mo：0.2％-1.0％、P＜0.05％、S＜0.03％，余量Fe。

进一步的，步骤S3中所述硅锆合金的粒度为3-8mm。

进一步的，步骤S3中所述稀土硅铁合金的粒度为3-8mm。

进一步的，步骤S4中所述硅铁合金的粒度为1-3mm。

进一步的，步骤S5中所述硅铁粒的粒度为0-1mm。

进一步的，步骤S5中离心浇注的离心转速为200-300r/min，重力系数为100-120。

进一步的，还包括步骤S6：浇注所述轧辊的芯部的铁水。

进一步的，待步骤S5中轧辊外层的型腔温度到达外层固相线温度以下100-150℃时，执行步骤S6。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

以上方法中，铁水的各元素成份范围，会使高镍铬产品铁水的金相组织中含有1％-2％的石墨，30％-35％的碳化物，该含量范围的石墨一方面会因石墨的存在降低轧制时辊面与钢板间的摩擦系数，提高辊面质量保证能力，同时也不会因石墨量过大而导致辊面粗糙度变差。并且，30-35％含量的碳化物在保证耐磨性的情况下，还可防止因碳化物量过高产生疲劳裂纹。

此外，铁水在1500-1550℃温度下保温30分钟，可消除原始炉料的组织遗传性，使铁水中各种合金成分均匀分布，避免出现因炉料组织遗传而引起的组织异常。

步骤S3中选用的硅锆合金可起到长效孕育的作用，从而有效防止孕育衰退，并且锆可起到强烈的晶粒细化作用，使高镍铬的组织更加细化，从而提高耐磨性、降低裂纹倾向。

此外，步骤S3中的稀土硅铁合金一方面也作为孕育剂使用，可有效促进石墨析出，另一方面稀土元素可进一步与铁水中的氧、硫结合形成大量的形核质点，在进一步提高铁水纯净度的情况下，给石墨的析出提供核心，使石墨形态更加圆整，分布更加均匀。

步骤S5中重力系数在100-120之间，一方面可保证外层铁水在较高重力倍数下凝固，提高凝固组织的致密性，另一方面，较高的重力倍数可使外层铁水中的杂质因为比铁水比重轻而更容易上浮，从而提高外层铁水的纯净度，保证外层质量。

本发明所述的轧辊的制备方法，在不同阶段使用不同粒度的变质剂、孕育剂，充分考虑了不同粒度变质剂、孕育剂的溶解、扩散时间不同，按先后顺序粒度由大到小，可有效提高变质、孕育效果的一致性。并且，变质处理及多次孕育的方法，可优化高镍铬轧辊外层组织中石墨和碳化物的形态，提高轧辊外层组织的均匀性，并且使轧辊工作层在不同厚度范围内均可较好的保持组织的一致性，硬度落差小、耐磨性高、辊面精度保持能力强。

本发明的另一目的在于提出一种轧辊，所述轧辊由如上所述的轧辊的制备方法制得。

本发明的轧辊与前述的轧辊的制备方法相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不再赘述。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种轧辊的制备方法，包括如下步骤：

S1、采用中频炉冶炼轧辊的外层需要的铁水，熔炼温度为1300-1400℃，熔炼过程中调整铁水的成分，使铁水中各元素质量百分比为：

C：3.0％-3.5％、Si：0.8％-1.5％、Mn：0.8％-1.5％、Cr：1.5％-2.5％、Ni：4.0％-5.0％、Mo：0.2％-1.0％、P＜0.05％、S＜0.03％，余量Fe；

该过程中，冶炼原料可使用40％的高镍铬返回料、30％的生铁、20％的废钢及部分合金进行配料，加热溶清后取样，根据前述的铁水成分进行调整，成分合格后执行步骤S2；

S2、将步骤S1制得的铁水加热至1500-1550℃，保温30分钟；

采用该步骤可充分消除原始炉料中的原始组织状态，使铁水中各种合金元素均匀分布，进而可提高轧辊组织的均匀性和一致性。

S3、在铁水包的底部预先加入占铁水重量百分比0.1％-0.15％的硅锆合金和0.1％-0.15％的稀土硅铁合金；待步骤S2的铁水温度降低到1390-1420℃时，将铁水出炉至铁水包内，出炉后扒渣；

该步骤中硅锆合金和稀土硅铁合金的粒度均为3-8mm。

S4、待铁水温度降低至1350±5℃时，在铁水内加入占铁水重量百分比0.05％-0.1％的硅铁合金，硅铁合金的粒度为1-3mm，搅拌铁水至硅铁合金充分融化；

S5、在离心机浇注位预先准备漏斗，并在漏斗内预装占铁水重量0.05％-0.1％的硅铁粒，硅铁粒的粒度为0-1mm；待铁水温度降低至1330±5℃时，将铁水包移至离心机浇注位进行浇注，浇注过程中使硅铁粒随浇注的铁水均匀进入制备轧辊外层的型腔，该离心浇注过程中，离心转速为200-300r/min，重力系数为100-120。

S6：离心过程中采用热电偶测量型腔的温度，待轧辊外层的型腔温度到达外层固相线温度以下100-150℃时，离心机停转，将冷型吊至浇注坑与事先准备好的底箱和冒口进行合箱操作，合箱完毕后浇注轧辊的芯部的铁水。

以上制备过程中，具体实施过程中的各工艺参数的具体数值可参照表1和表2中的几个实施例。

表1铁水中各成分的重量百分比

成分	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	P	S
									实施例一	3.1	0.8	1.5	1.5	4.0	0.7	0.043	0.026
实施例二	3.0	1.2	1.0	1.8	4.2	0.9	0.048	0.014
									实施例三	3.3	1.5	1.2	2.5	5.0	1.0	0.036	0.027
实施例四	3.5	1.0	0.9	2.0	4.8	0.3	0.027	0.015
									实施例五	3.2	1.4	1.0	2.2	4.7	0.6	0.033	0.019
实施例六	3.4	1.3	0.8	2.3	4.3	0.2	0.042	0.023

表2表1中各实施例实施过程中的工艺参数

本实施例的轧辊的制备方法，特别适用于制备高镍铬轧辊，其通过采用中频炉熔炼高镍铬的外层铁水，出炉时采用稀土变质剂进行变质处理，并且在出炉时、出炉后、浇注过程中分别采用粒度为3-8mm、1-3mm、0-1mm的孕育剂进行三次孕育处理，各工艺过程和工艺参数相互配合，可制备出具有良好组织及使用性能的热轧高镍铬铸铁轧辊。并且，多次孕育可防止生产过程中的孕育衰退现象，有效保证产品质量的一致性，并且可解决高镍铬工作层内不同深度组织差异大的问题。

同时，本实施例还涉及一种采用上述的轧辊制备方法制得的轧辊。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轧辊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、冶炼轧辊的外层需要的铁水；

S2、将步骤S1制得的所述铁水加热至1500-1550℃，保温30分钟；

S3、在铁水包的底部预先加入占所述铁水重量百分比0.1％-0.15％的硅锆合金和0.1％-0.15％的稀土硅铁合金；待步骤S2的所述铁水温度降低至1390-1420℃时，将所述铁水出炉至所述铁水包内，出炉后扒渣；

S4、待步骤S3的所述铁水温度降低至1350±5℃时，在所述铁水内加入占所述铁水重量百分比0.05％-0.1％的硅铁合金，搅拌所述铁水至所述硅铁合金充分融化；

S5、在离心机浇注位预先准备漏斗，并在所述漏斗内预装占所述铁水重量0.05％-0.1％的硅铁粒；待步骤S4的所述铁水温度降低至1330±5℃时，将所述铁水包移至离心机浇注位进行离心浇注，浇注过程中使所述硅铁粒随浇注的所述铁水均匀进入制备所述外层的型腔。

2.根据权利要求1所述的轧辊的制备方法，其特征在于：

步骤S1中所述铁水的熔炼温度为1300-1400℃，所述铁水中各元素质量百分比为：

C：3.0％-3.5％、Si：0.8％-1.5％、Mn：0.8％-1.5％、Cr：1.5％-2.5％、Ni：4.0％-5.0％、Mo：0.2％-1.0％、P＜0.05％、S＜0.03％，余量Fe。

3.根据权利要求1所述的轧辊的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述硅锆合金的粒度为3-8mm。

4.根据权利要求1所述的轧辊的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述稀土硅铁合金的粒度为3-8mm。

5.根据权利要求1所述的轧辊的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述硅铁合金的粒度为1-3mm。

6.根据权利要求1所述的轧辊的制备方法，其特征在于：步骤S5中所述硅铁粒的粒度为0-1mm。

7.根据权利要求1所述的轧辊的制备方法，其特征在于：步骤S5中离心浇注的离心转速为200-300r/min，重力系数为100-120。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的轧辊的制备方法，其特征在于，还包括步骤S6：浇注所述轧辊的芯部的铁水。

9.根据权利要求8所述的轧辊的制备方法，其特征在于：待步骤S5中轧辊外层的型腔温度到达外层固相线温度以下100-150℃时，执行步骤S6。

10.一种轧辊，其特征在于，所述轧辊由权利要求1-9中任一项所述的轧辊的制备方法制得。