CN110952027A - 一种含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺 - Google Patents

一种含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺，其中含钛合金铸钢轧辊由下列组分组成，化学组分以质量百分含量表示：0.6～1.2C、0.2～1.0Si、0.5～1.2Mn、0～0.03P、0～0.03S、0.6～2.0Cr、0.60～1.0Ni、0.2～0.6Mo、0.2～0.5Ti，其余Fe和不可避免杂质。本发明的Cr、Ni、Mo和Ti等元素能够提高强韧性、耐磨性和淬透性，Ti起到细化晶粒、减少有害氧化铝的富集的作用，从钢中析出的TiN微粒可去除氮对钢的影响、阻止轧辊热处理过程中奥氏体晶粒的过度长大，确保早期的完全再结晶，使奥氏体组织得到细化，加强轧辊性能，钢中析出的TiC具有较高的显微硬度在材料中形成耐磨质点进一步提高了轧辊的耐磨性，同时加入的含量适当，在保证了轧辊性能的同时，降低了生产成本。

Description

一种含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺。
背景技术
轧辊是轧钢时的关键重要工具，其质量的好坏直接影响到轧钢的作业效率、过钢量、轧材质量和轧制成本，而目前通常的合金铸钢轧辊难以达到以上要求，中国专利CN103614667A公开了一种合金钢轧辊的生产方法，其高S高合金化的成分难以保证热处理过程中开裂的问题，中国专利CN103436805A公开了一种合金钢轧辊的制备方法，其制备工艺复杂，且其成分中具有较高的B含量众所周知低含量的B具有提高钢种的淬透性，但高含量明显提高淬裂的风险，中国专利CN102146547B公开了一种合金钢轧辊及其生产工艺，其采用铸锻和感应淬火工艺，实施过程中具有工艺复杂制造成本高等缺点。因此有必要设计一种生产成本低，工艺简单，性能好的含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低，工艺简单，性能好的含钛合金铸钢轧辊及其生产工艺。
实现本发明目的的第一个技术方案是：一种含钛合金铸钢轧辊，由下列组分组成，化学组分以质量百分含量表示：0.6～1.2C、0.2～1.0Si、0.5～1.2Mn、0～0.03P、0～0.03S、0.6～2.0Cr、0.60～1.0Ni、0.2～0.6Mo、0.2～0.5Ti，其余Fe和不可避免杂质。
本发明的第二个技术方案是：一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，用于生产上述的一种含钛合金铸钢轧辊，包括以下步骤：
S1：熔炼：将原料熔化混合后调节各组分含量，制成钢水；
S2：炉外孕育变质处理：加入硅钙钡合金促进钢水进行孕育变质；
S3：静态铸造；当孕育变质后的钢水降至一定温度时浇入铸型内，铸成轧辊；
S4：粗加工及热处理：对轧辊进行正火或淬火，然后进行回火；
S5：精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
所述步骤S1中，钢水化学组分以质量百分含量表示：0.6～1.2C、0.2～1.0Si、0.5～1.2Mn、0～0.03P、0～0.03S、0.6～2.0Cr、0.60～1.0Ni、0.2～0.6Mo、0.2～0.5Ti，其余Fe和不可避免杂质。
所述步骤S2中，所述硅钙钡合金的加入量为每吨钢水2～4kg硅钙钡合金。
所述步骤S3中，对孕育变质后的钢水进行液相线温度测量，所述孕育变质后的钢水降至L+50～80℃时注入铸型，L为钢水液相线温度。
所述步骤S3中，所述孕育变质后的钢水采用底注法注入铸型。
所述步骤S3中，浇入铸型内的钢水冷却到80℃以下开箱，铸成轧辊。
所述步骤S4中，对进行880-920℃正火和550-600℃的回火，得到表面硬度为45-55HSD(肖氏硬度值)的轧辊。
所述步骤S4中，进行900-950℃的淬火和480-540℃的回火，得到表面硬度为55-63HSD的轧辊。
所述步骤S5中，精加工通常包含车、铣、铇、磨和钻等工序
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明的Cr、Ni、Mo和Ti等元素能够提高强韧性、耐磨性和淬透性，Ti起到细化晶粒、减少有害氧化铝的富集的作用，从钢中析出的TiN微粒可去除氮对钢的影响、阻止轧辊热处理过程中奥氏体晶粒的过度长大，确保早期的完全再结晶，使奥氏体组织得到细化，加强轧辊性能，钢中析出的TiC具有较高的显微硬度在材料中形成耐磨质点进一步提高了轧辊的耐磨性，经实验表明加入量在0.2～0.5％时效果最明显，在保证了轧辊性能的同时，降低了生产成本。
(2)本发明采用底注法浇注，轧辊气孔、夹杂、裂纹和疏松等铸造缺陷明显减少
(3)本发明的生产工艺简单，成本低，通过对成型轧辊进行正火或淬火，然后进行回火，从而制造出不同硬度的轧辊，为了更好的适应轧辊的工况条件，轧辊正火后采用不同的回火温度可得到相适应的轧辊硬度分布和较低的应力水平，更好的满足轧辊使用的要求，通常随着正火温度的提高和回火温度的降低轧辊的强度和硬度会有所提高。
(4)本发明采用硅钡钙合金作为孕育剂，孕育效果好，速度快，成本低。
(5)本发明在钢水液相线温度以上50～80℃注入铸型，定型效果好，速度快。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例制造一支Φ900х1200mm的棒材粗轧辊。生产工艺依照以下步骤：
S1：熔炼：在中频炉内加入一定配比的废钢、钼铁、铬铁、和纯镍进行熔炼，熔清后取样分析，根据炉前样成分调整炉内化学成分，在出钢前3分钟内加入钛铁，出炉钢水化学组分以重量百分含量为：C为0.71、Si为0.35、Mn为0.73、P为0.021、S为0.013、Cr为0.98、Ni为0.72、Mo为0.34、Ti为0.38、其余为Fe和不可避免杂质，且最终出钢温度为1605℃。
S2：炉外孕育变质处理：出钢过程中随流加入3.1Kg/吨钢的硅钙钡合金对钢水进行孕育变质处理。
S3：静态铸造：经测定该钢水的液相线温度为1443℃，当包内钢水温度降,1505℃时采用底注法将钢水迅速浇入轧辊铸型内，随后轧辊在型内自然冷却到72℃时开箱。
S4：粗加工及热处理：对开箱后的毛坯轧辊进行粗加工后进行900℃正火和580℃的回火，得到的轧辊硬度为48HSD。
S5：后期精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
本实施例制成的轧辊经上机使用轧机作业效率较普通合金钢轧辊提高5％，耐磨性提高48％，过钢量提高51％,取得了满意的使用效果。
(实施例2)
本实施例制造一支Φ1200х2300mm的型钢粗轧辊，生产工艺依照以下步骤：
S1：熔炼：在中频炉内加入一定配比的废钢、钼铁、铬铁、和纯镍进行熔炼，熔清后取样分析，根据炉前样成分调整炉内化学成分，在出钢前3分钟内加入钛铁，出炉钢水化学组分以重量百分含量表示为：C为1.02、Si为0.38、Mn为0.81、P为0.025、S为0.016、Cr为1.23、Ni为0.78、Mo为0.45、Ti为0.42、其余为Fe和不可避免杂质，且最终出钢温度为1610℃；
S2：炉外孕育变质处理：出钢过程中随流加入3.8Kg/吨钢的硅钙钡合金对钢水进行孕育变质处理；
S3：静态铸造：经测定该钢水的液相线温度为1419℃，当包内钢水温度降至1490℃时采用底注法将钢水迅速浇入轧辊铸型内，随后轧辊在型内自然冷却到65℃时开箱；
S4：粗加工及热处理：对开箱后的毛坯轧辊进行粗加工后进行920℃淬火和505℃的回火，得到的轧辊硬度为59HSD；
S5：后期精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
本实施例制成的轧辊经上机使用轧机作业效率较普通合金钢轧辊提高8％，耐磨性提高52％，过钢量提高57％,取得了满意的使用效果。
(实施例3)
本实施例制造一支Φ1600х2500mm的型钢精轧辊，生产工艺依照以下步骤：
S1：熔炼：在中频炉内加入一定配比的废钢、钼铁、铬铁、和纯镍进行熔炼，熔清后取样分析，根据炉前样成分调整炉内化学成分，在出钢前3分钟内加入钛铁，出炉钢水化学组分以重量百分含量表示为：C为1.12、Si为0.45、Mn为0.86、P为0.022、S为0.018、Cr为1.87、Ni为0.93、Mo为0.55、Ti为0.47，其余为Fe和不可避免杂质，且最终出钢温度为1613℃。
S2：炉外孕育变质处理：出钢过程中随流加入3.7Kg/吨钢的硅钙钡合金对钢水进行孕育变质处理。
S3：静态铸造：经测定该钢水的液相线温度为1408℃，当包内钢水温度降,1473℃时采用底注法将钢水迅速浇入轧辊铸型内，随后轧辊在型内自然冷却到55℃时开箱。
S4：粗加工及热处理：对开箱后的毛坯轧辊进行粗加工后进行930℃淬火和490℃的回火，得到的轧辊硬度为62HSD。
S5：后期精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
本实施例制成的轧辊经上机使用轧机作业效率较普通合金钢轧辊提高6％，耐磨性提高50％，过钢量提高54％,取得了满意的使用效果。
(实施例4)
本实施例制造一支Φ1200х2300mm的型钢粗轧辊，生产工艺依照以下步骤：
S1：熔炼：在中频炉内加入一定配比的废钢、钼铁、铬铁、和纯镍进行熔炼，熔清后取样分析，根据炉前样成分调整炉内化学成分，在出钢前3分钟内加入钛铁，出炉钢水化学组分以重量百分含量表示为：C为0.6、Si为0.2、Mn为0.5、P为0、S为0、Cr为0.6、Ni为0.6、Mo为0.2、Ti为0.2，其余为Fe和不可避免杂质，且最终出钢温度为1620℃；
S2：炉外孕育变质处理：出钢过程中随流加入3.8Kg/吨钢的硅钙钡合金对钢水进行孕育变质处理；
S3：静态铸造：经测定该钢水的液相线温度为1430℃，当包内钢水温度降至1500℃时采用底注法将钢水迅速浇入轧辊铸型内，随后轧辊在型内自然冷却到70℃时开箱；
S4：粗加工及热处理：对开箱后的毛坯轧辊进行粗加工后进行920℃淬火和505℃的回火，得到的轧辊硬度为59HSD；
S5：后期精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
本实施例制成的轧辊经上机使用轧机作业效率较普通合金钢轧辊提高8％，耐磨性提高52％，过钢量提高57％,取得了满意的使用效果。
(实施例5)
0.6～1.2C、0.2～1.0Si、0.5～1.2Mn、0～0.03P、0～0.03S、0.6～2.0Cr、0.60～1.0Ni、0.2～0.6Mo、0.2～0.5Ti，
本实施例制造一支Φ1200х2300mm的型钢粗轧辊，生产工艺依照以下步骤：
S1：熔炼：在中频炉内加入一定配比的废钢、钼铁、铬铁、和纯镍进行熔炼，熔清后取样分析，根据炉前样成分调整炉内化学成分，在出钢前3分钟内加入钛铁，出炉钢水化学组分以重量百分含量表示为：C为1.2、Si为1.0、Mn为1.2、P为0.03、S为0.03、Cr为2.0、Ni为1.0、Mo为0.6、Ti为0.5，其余为Fe和不可避免杂质，且最终出钢温度为1620℃；
S2：炉外孕育变质处理：出钢过程中随流加入3.8Kg/吨钢的硅钙钡合金对钢水进行孕育变质处理；
S3：静态铸造：经测定该钢水的液相线温度为1430℃，当包内钢水温度降至1500℃时采用底注法将钢水迅速浇入轧辊铸型内，随后轧辊在型内自然冷却到70℃时开箱；
S4：粗加工及热处理：对开箱后的毛坯轧辊进行粗加工后进行920℃淬火和505℃的回火，得到的轧辊硬度为59HSD；
S5：后期精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
本实施例制成的轧辊经上机使用轧机作业效率较普通合金钢轧辊提高8％，耐磨性提高52％，过钢量提高57％,取得了满意的使用效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含钛合金铸钢轧辊，其特征在于由下列组分组成，化学组分以质量百分含量表示：0.6～1.2C、0.2～1.0Si、0.5～1.2Mn、0～0.03P、0～0.03S、0.6～2.0Cr、0.60～1.0Ni、0.2～0.6Mo、0.2～0.5Ti，其余Fe和不可避免杂质。
2.一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1：熔炼：将原料熔化混合后调节各组分含量，制成钢水；
S2：炉外孕育变质处理：在所述钢水中加入硅钙钡合金促进钢水进行孕育变质；
S3：静态铸造；当孕育变质后的钢水降至一定温度时浇入铸型内，铸成轧辊；
S4：粗加工及热处理：对所述轧辊进行正火或淬火，然后进行回火；
S5：精加工：对热处理完成后的轧辊进行精加工得到含钛合金铸钢轧辊。
3.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S1中，钢水化学组分以质量百分含量表示：0.6～1.2C、0.2～1.0Si、0.5～1.2Mn、0～0.03P、0～0.03S、0.6～2.0Cr、0.60～1.0Ni、0.2～0.6Mo、0.2～0.5Ti，其余Fe和不可避免杂质。
4.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S2中，所述硅钙钡合金的加入量为每吨钢水2～4kg硅钙钡合金。
5.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S3中，所述孕育变质后的钢水降至L+50～80℃时注入铸型，L为钢水液相线温度。
6.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S3中，所述孕育变质后的钢水采用底注法注入铸型。
7.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S3中，浇入铸型内的钢水冷却到80℃以下开箱，铸成轧辊。
8.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S4中，对进行880-920℃正火和550-600℃的回火，得到表面硬度为45-55HSD的轧辊。
9.根据权利要求2所述的一种含钛合金铸钢轧辊的生产工艺，其特征在于：所述步骤S4中，进行900-950℃的淬火和480-540℃的回火，得到表面硬度为55-63HSD的轧辊。
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