CN111545727B - 一种热轧酸洗板轧辊的制造方法 - Google Patents

一种热轧酸洗板轧辊的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热轧酸洗板轧辊的制造方法，包括如下步骤：1)工装准备；2)铁水熔炼；3)铁水浇注；4)冷却开箱、热处理及机械加工；5)检验；本发明通过改进化学成分设计、调整浇注参数，有效改善轧辊的抗粗糙能力、耐磨性及抗裂性，用以满足热轧酸洗板卷轧制时对轧辊的使用要求；采用新型轧辊轧制的板材表面无色差(花斑类缺陷)、尺寸精度高、板材厚度均匀性，同时能够保证酸洗后钢板表面无重皮、渣眼、拉毛、划伤、亮点等缺陷。

Description

一种热轧酸洗板轧辊的制造方法
技术领域
本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其涉及一种热轧酸洗板轧辊的制造方法。
背景技术
目前，常采用热带钢取消冷轧工序环节，直接将热轧卷曲板进入酸洗镀锌工序的方式，即“以热代冷”的操作方法实现超薄卷曲板轧制，该方法是当今轧钢领域的一种高效能生产创新方式。
但是，采用常规的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊(ICDP轧辊)轧制热轧酸洗板时，常因轧辊抗粗糙能力差、轧辊耐磨能力差、轧辊抗裂纹能力不足、轧辊花斑等问题，无法满足热轧酸洗板轧制的质量要求。
发明内容
本发明提供了一种热轧酸洗板轧辊的制造方法，用以满足热轧酸洗板卷轧制时对轧辊的使用要求；采用新型轧辊轧制的板材表面无色差(花斑类缺陷)、尺寸精度高、板材厚度均匀性，同时能够保证酸洗后钢板表面无重皮、渣眼、拉毛、划伤、亮点等缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种热轧酸洗板轧辊的制造方法，包括如下步骤：
1)工装准备；
(1)制作冒口箱砂型、底座箱砂型，吃砂量厚度为80～120mm，干燥时间≥10h；
(2)将浇注漏斗配合安装在冒口箱上方，在浇注漏斗上方安置料斗，料斗内盛满随流孕育剂颗粒，料斗底部的出料口处设出料阀；
(3)将底座箱水平固定在地沟内；
(4)将制作好的端盖箱砂型经固化后，装配在冷型两端，并进行加热保温、干燥；
(5)冷型保温结束后，放置在离心机上，并在冷型内壁涂一层耐高温涂料；
(6)安放好横浇道，横浇道的一端伸入到冷型内部，用于浇注外层铁水；
2)铁水熔炼；
(1)外层铁水的化学成分为：C 2.9％～3.6％，Si 0.6％～1.2％，Mn 0.5％～1.0％，P＜0.001％，S＜0.001％，Ni 3.5％～5.0％，Cr 1.2％～2.0％，Mo 0.3％～0.8％；
芯部铁水的化学成分为：C 2.9％～3.6％，Si 1.0％～3.0％，Mn 0.2％～1.0％，P＜0.001％，S＜0.001％，Ni＜1.0％，Cr＜0.5％，Mo＜0.5％；Mg+Re≥0.04％；
炉料采用重熔造块；
(2)外层铁水出炉时，在铁水包内随流加入外层铁水重量0.1％～1％的硅钙合金进行孕育处理；
(3)芯层铁水出炉时，在铁水包内采用“冲入法”加入球化剂和孕育剂；
3)铁水浇注；
(1)外层铁水出炉后，立即进行扒渣，待铁水温度达到设定温度时，向铁水液面瞬时加入硅铁合金小粒，并搅拌均匀，待铁水温度达到1320～1400℃时，准备浇注；
(2)在离心机上浇入外层铁水后，立即加入玻璃保护渣；
(3)冷型转动至设定时间后，停机；
(4)工装合箱，将冷型吊起扣在底座箱上，然后将冒口箱安放在冷型上；
(5)芯层铁水出炉并扒渣，待铁水温度达到1320～1390℃时，进行浇注；
(6)打开料斗底部的出料阀，进行随流孕育，浇注结束后，自冒口箱顶部放入保温剂；
4)冷却开箱、热处理及机械加工；
5)检验；
(1)辊身表面：硬度均匀，无“轧辊花斑”缺陷；
(2)金相组织：辊身中具有细小呈球状的石墨组织，石墨的重量百分比含量＜2％，碳化物呈断续网状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在ICDP轧辊制造技术基础上，通过改进化学成分设计、调整浇注参数，有效改善轧辊的抗粗糙能力、耐磨性及抗裂性，消除了“轧辊辊身花斑”质量缺陷，满足热轧酸洗板工作辊质量需求；
2)实际使用效果良好，轧制后的板材表面靓丽无缺陷；
3)轧辊使用寿命提高6％以上。
附图说明
图1是本发明所述一种热轧酸洗板轧辊的制造方法的工艺流程图。
图2是常规ICDP轧辊辊身金相组织图一(石墨分布图，放大50倍图)。
图3是本发明ICDP所述热轧酸洗板轧辊辊身金相组织图二(石墨分布图，放大50倍图)。
图4是常规ICDP轧辊辊身金相组织图二(碳化物分布图，放大50倍图)。
图5是本发明ICDP所述热轧酸洗板轧辊辊身金相组织图二(碳化物分布图，放大50倍图)。
具体实施方式
本发明所述一种热轧酸洗板轧辊的制造方法，包括如下步骤：
1)工装准备；
(1)制作冒口箱砂型、底座箱砂型，吃砂量厚度为80～120mm，干燥时间≥10h；
(2)将浇注漏斗配合安装在冒口箱上方，在浇注漏斗上方安置料斗，料斗内盛满随流孕育剂颗粒，料斗底部的出料口处设出料阀；
(3)将底座箱水平固定在地沟内；
(4)将制作好的端盖箱砂型经固化后，装配在冷型两端，并进行加热保温、干燥；
(5)冷型保温结束后，放置在离心机上，并在冷型内壁涂一层耐高温涂料；
(6)安放好横浇道，横浇道的一端伸入到冷型内部，用于浇注外层铁水；
2)铁水熔炼；
(1)外层铁水的化学成分为：C 2.9％～3.6％，Si 0.6％～1.2％，Mn 0.5％～1.0％，P＜0.001％，S＜0.001％，Ni 3.5％～5.0％，Cr 1.2％～2.0％，Mo 0.3％～0.8％；
芯部铁水的化学成分为：C 2.9％～3.6％，Si 1.0％～3.0％，Mn 0.2％～1.0％，P＜0.001％，S＜0.001％，Ni＜1.0％，Cr＜0.5％，Mo＜0.5％；Mg+Re≥0.04％；
炉料采用重熔造块；
(2)外层铁水出炉时，在铁水包内随流加入外层铁水重量0.1％～1％的硅钙合金进行孕育处理；
(3)芯层铁水出炉时，在铁水包内采用“冲入法”加入球化剂和孕育剂；
3)铁水浇注；
(1)外层铁水出炉后，立即进行扒渣，待铁水温度达到设定温度时，向铁水液面瞬时加入硅铁合金小粒，并搅拌均匀，待铁水温度达到1320～1400℃时，准备浇注；
(2)在离心机上浇入外层铁水后，立即加入玻璃保护渣；
(3)冷型转动至设定时间后，停机；
(4)工装合箱，将冷型吊起扣在底座箱上，然后将冒口箱安放在冷型上；
(5)芯层铁水出炉并扒渣，待铁水温度达到1320～1390℃时，进行浇注；
(6)打开料斗底部的出料阀，进行随流孕育，浇注结束后，自冒口箱顶部放入保温剂；
4)冷却开箱、热处理及机械加工；
5)检验；
(1)辊身表面：硬度均匀，无“轧辊花斑”缺陷；
(2)金相组织：辊身中具有细小呈球状的石墨组织，石墨的重量百分比含量＜2％，碳化物呈断续网状。
本发明所述一种热轧酸洗板轧辊的制造方法解决了现有技术中的4大难题：
1、解决了“轧辊抗粗糙能力差”的问题。
原因分析：辊身石墨粗大、石墨含量高。
技术措施：
(1)合理控制铁水碳当量，有效控制轧辊金属基体石墨析出量(控制在2％以下)。碳，是促进石墨化元素，常以非稳定相碳化物和稳定相游离石墨两种形态存在铸铁基体组织中。当铁水中硅及铬合金元素的含量、冷却速度一定时，基体组织中的碳化物数量将随着铁水含碳量的提高而增加。当铁水的含碳量提高到一定程度以后，碳将促进石墨化元素，使铸件基体组织中碳化物量减少，伴随之以游离态石墨形态出现。本发明通过控制铁水碳当量在3.65％～3.80％之间，实现控制轧辊工作层金属基体石墨总量＜2.0％的目标。
(2)选用特殊合金孕育变质材料，促使石墨形态向球状或粒状转化；在铸铁生产中，硅钙合金除具有脱氧、脱硫和净化铁水的作用外，还起孕育作用，有助于形成细粒或球状石墨。为此，本发明中的孕育材料首选硅钙合金，在净化铁水的同时，促使基体中的石墨形态向球状或粒状转化。
2、解决了“轧辊耐磨能力差”的问题。
原因分析：轧辊基体组织硬度低。
技术措施：
(1)执行高硬度工艺成分设计；适量增加基体M3C型碳化物数量，提高基体组织硬度，保证轧辊硬度≥80HSD。
(2)使辊身同层面硬度趋于一致，保证轧辊工作面整体均匀耐磨损。
(3)严格控制离心冷型耐高温涂料的厚度与轧辊浇注型温，保证轧辊工作层铁水在相同的冷却环境条件下实现顺序凝固。
(4)实行轧辊工作层低温浇注模式，通过控冷实现硬度降落符合产品技术要求。
3、解决了“轧辊抗裂纹能力不足”的问题。
原因分析：残余奥氏体多、网状碳化物多。
技术措施：
(1)外层铁水采用稳定珠光体成分设计；Mn元素可以稳定珠光体，使CCT曲线向右移动，在低温下，贝氏体转变得更充分、更彻底。通过深度热处理，控制残余奥氏体含量＜3％。
(2)浇注铁水前表面随流孕育；运用瞬时随流孕育处理技术，实现对M3C微观组织形貌改善，钝化M3C微观尖角、减少网状组织形态割裂金属基体能力，获取提高轧辊本体抗裂纹能力。
4、解决了“轧辊花斑(板带色差)”的问题。
原因分析：铁水凝固时产生合金偏析。
技术措施：
外层铁水成分设计采用“高硅低孕育”方案，即炉前铁水高硅成分，出炉时随流加入单一X合金材料处理，强化铁水二次过热，重熔造块减少合金成分偏析。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，热轧酸洗板轧辊的制造方法如下：
1)工装准备；
(1)制作冒口箱砂型、底座箱砂型，吃砂量厚度为100mm，干燥时间12h；
(2)将浇注漏斗配合安装在冒口箱上方，在浇注漏斗上方安置料斗，料斗内盛满随流孕育剂颗粒，料斗底部的出料口处设出料阀；
(3)将底座箱水平固定在地沟内；
(4)将制作好的端盖箱砂型经固化后，装配在冷型两端，并进行加热保温、干燥；
(5)冷型保温结束后，放置在离心机上，并在冷型内壁涂一层耐高温涂料；
(6)安放好横浇道，横浇道的一端伸入到冷型内部，用于浇注外层铁水；
2)铁水熔炼；
(1)外层铁水的化学成分为：C 3.07％，Si 1.18％，Mn 0.87％，P 0.0003％，S0.0008％，Ni 4.21％，Cr 1.69％，Mo 0.56％；
芯部铁水的化学成分为：C 3.11％，Si 2.55％，Mn 0.77％，P 0.0002％，S0.0003％，Ni 0.82％，Cr 0.42％，Mo 0.39％；Mg+Re 0.048％；
炉料采用重熔造块；
(2)外层铁水出炉时，在铁水包内随流加入外层铁水重量0.6％的硅钙合金进行孕育处理；
(3)芯层铁水出炉时，在铁水包内采用“冲入法”加入球化剂和孕育剂；
3)铁水浇注；
(1)外层铁水出炉后，立即进行扒渣，待铁水温度达到设定温度时，向铁水液面瞬时加入硅铁合金小粒，并搅拌均匀，待铁水温度达到1350℃时，准备浇注；
(2)在离心机上浇入外层铁水后，立即加入玻璃保护渣；
(3)冷型转动至设定时间后，停机；
(4)工装合箱，将冷型吊起扣在底座箱上，然后将冒口箱安放在冷型上；
(5)芯层铁水出炉并扒渣，待铁水温度达到1350℃时，进行浇注；
(6)打开料斗底部的出料阀，进行随流孕育，浇注结束后，自冒口箱顶部放入保温剂；
5)冷却开箱、热处理及机械加工；
6)检验；
(1)辊身表面：硬度均匀，无“轧辊花斑”缺陷；
(2)金相组织：辊身中具有细小呈球状的石墨组织，石墨的重量百分比含量＜2％，碳化物呈断续网状。与常规ICDP轧辊的辊身金相组织对比图如图1-图4所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种热轧酸洗板轧辊的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)工装准备；
(1)制作冒口箱砂型、底座箱砂型，吃砂量厚度为80～120mm，干燥时间≥10h；
(2)将浇注漏斗配合安装在冒口箱上方，在浇注漏斗上方安置料斗，料斗内盛满随流孕育剂颗粒，料斗底部的出料口处设出料阀；
(3)将底座箱水平固定在地沟内；
(4)将制作好的端盖箱砂型经固化后，装配在冷型两端，并进行加热保温、干燥；
(5)冷型保温结束后，放置在离心机上，并在冷型内壁涂一层耐高温涂料；
(6)安放好横浇道，横浇道的一端伸入到冷型内部，用于浇注外层铁水；
2)铁水熔炼；
(1)外层铁水的化学成分为：C 2.9％～3.6％，Si 0.6％～1.2％，Mn 0.5％～1.0％，P＜0.001％，S＜0.001％，Ni 3.5％～5.0％，Cr 1.2％～2.0％，Mo 0.3％～0.8％；
芯部铁水的化学成分为：C 2.9％～3.6％，Si 1.0％～3.0％，Mn 0.2％～1.0％，P＜0.001％，S＜0.001％，Ni＜1.0％，Cr＜0.5％，Mo＜0.5％；Mg+Re≥0.04％；
铁水碳当量控制在3.65％～3.80％，炉料采用重熔造块；
(2)外层铁水出炉时，在铁水包内随流加入外层铁水重量0.1％～1％的硅钙合金进行孕育处理；
(3)芯层铁水出炉时，在铁水包内采用“冲入法”加入球化剂和孕育剂；
3)铁水浇注；
(1)外层铁水出炉后，立即进行扒渣，待铁水温度达到设定温度时，向铁水液面瞬时加入硅铁合金小粒，并搅拌均匀，待铁水温度达到1320～1400℃时，准备浇注；
(2)在离心机上浇入外层铁水后，立即加入玻璃保护渣；
(3)冷型转动至设定时间后，停机；
(4)工装合箱，将冷型吊起扣在底座箱上，然后将冒口箱安放在冷型上；
(5)芯层铁水出炉并扒渣，待铁水温度达到1320～1390℃时，进行浇注；
(6)打开料斗底部的出料阀，进行随流孕育，浇注结束后，自冒口箱顶部放入保温剂；
4)冷却开箱、热处理及机械加工；
5)检验；
(1)辊身表面：轧辊硬度≥80HSD，硬度均匀，无“轧辊花斑”缺陷；
(2)金相组织：辊身中具有细小呈球状的石墨组织，石墨的重量百分比含量＜2％，碳化物呈断续网状，残余奥氏体含量＜3％。
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