CN111922321A - 高铬铸铁轧辊及底注式高铬铸铁轧辊的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铬铸铁轧辊及底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，底注式高铬铸铁轧辊的制造方法采用两层铁水浇注，包括以下步骤：S1、外层铁水浇注：首先，外层铁水通过加入孕育剂进行孕育处理，将外层铁水升高温度至1550℃，准备出铁；随后，对所述外层铁水进行扒渣，扒渣干净后进行浇注，将所述外层铁水浇入至高速离心旋转的冷型中；S2、芯部铁水底注式浇注：冷型型腔内的温度降至1150～1200℃时进行停机，吊出冷型装配于下砂箱上，再装配上砂箱，所述芯部铁水从直浇口浇入。该方法保证轧辊工作层厚度及均匀性、可避免外层含量较高的铬成份向芯部扩散，控制芯部铬含量。其具有生产工序简单，生产效率高，轧辊芯部强度高。

Description

高铬铸铁轧辊及底注式高铬铸铁轧辊的制造方法

技术领域

本发明属于制造技术领域，具体涉及一种高铬铸铁轧辊及底注式高铬铸铁轧辊的制造方法。

背景技术

高铬铸铁轧辊现已广泛应用于热轧中宽带精轧机组、部分小型棒线与型钢精轧机组，其具有较高的硬度与良好的耐磨性，能够保证轧材良好的的表面质量。目前，高铬铸铁轧辊均采用离心浇注方式，离心铸造可以使轧辊表面迅速冷却，获得更加细小的碳化物组织，提高表面硬度与质量。高铬铸铁轧辊对芯部含铬量要求很高，若铸造过程控制不当，会造成芯部组织中铬含量超标，芯部强度降低，导致轧辊在轧钢过程中的断辊事故。

高铬铸铁轧辊为了防止外层含铬浇高的成份向芯部扩散，需要在外层浇注完毕后择时浇入中间层，所以此类轧辊一般采用三层浇注。外层材质为高耐磨高铬铸铁，中间层材质为低碳石墨钢，芯部材质为高强度球墨铸铁，芯部采用顶注方式进行浇注。不仅生产工序繁多，而且顶注方式浇注芯部，会产生对外层铁水的冲刷，无法保证工作层的厚度，芯部组织的含铬量也无法精准控制。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，该制造方法不仅简化了生产工序，还能够保证工作层的厚度，芯部的强度。

为此，本发明还提出一种高铬铸铁轧辊，该高铬铸铁轧辊具有芯部含铬量≤0.15、轧辊芯部强度高等优点。

根据本发明第一方面实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，采用两层铁水浇注，包括以下步骤：S1、外层铁水浇注：首先，外层铁水通过加入孕育剂进行孕育处理，将所述外层铁水升高温度至1550℃，准备出铁；随后，对所述外层铁水进行扒渣，扒渣干净后进行浇注，将所述外层铁水浇入至高速离心旋转的冷型中；S2、芯部铁水底注式浇注：冷型型腔内的温度降至1150～1200℃时进行停机，吊出冷型装配于下砂箱上，再装配上砂箱，所述芯部铁水从直浇口浇入。

根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，通过采用芯部铁水底注式浇注的方式，利于排气，铁水由下而上充型平稳，挡渣能力强，对型砂冲击小，减少轧辊夹砂缺陷、减少对外层铁水的冲刷，保证轧辊工作层厚度及均匀性、可避免外层含量较高的铬成份向芯部扩散，控制芯部铬含量，提高轧辊的韧性，防止断辊。由原先的三层浇注改为两层浇注，不仅简化了生产工序，可减少劳动强度、提高生产效率，还使得芯部含铬量不超标，保证了轧辊的质量。

根据本发明一个实施例，所述S1中，所述孕育剂的含量为1～2kg/吨铁。

根据本发明一个实施例，所述外层铁水的材质为高耐磨高铬铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。

根据本发明一个实施例，所述S1中，浇注温度为1400℃。

根据本发明一个实施例，所述S2中，浇注温度为1350℃。

根据本发明一个实施例，所述芯部铁水的材质为高强度球墨铸铁，包括以下质量百分比的组分：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%。

根据本发明第二方面实施例的高铬铸铁轧辊，其特征在于，包括：

芯部，所述芯部的材质为高强度球墨铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%；

外层，所述外层的材质为高耐磨高铬铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法的制造原理图。

附图标记：

冷型10；下砂箱20；上砂箱30；直浇口40；外层铁水50；芯部60。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，凡是在本发明技术上做出的等同变换，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

冷型10；下砂箱20；上砂箱30；直浇口40；外层铁水50；芯部60

下面具体描述根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法。

如图1所示，根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，采用两层铁水浇注，包括以下步骤：

S1、外层铁水50浇注：首先，外层铁水50通过加入孕育剂进行孕育处理，升高温度至1550℃，准备出铁；随后，对外层铁水50进行扒渣，扒渣干净后进行浇注，将外层铁水50浇入至高速离心旋转的冷型10中；

S2、芯部铁水底注式浇注：冷型10型腔内的温度降低至1150～1200℃时进行停机，吊出冷型10装配于下砂箱20上，再装配上砂箱30，芯部铁水从直浇口40浇入。

换言之，根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，在制造过程中，通过采用先进行外层铁水50浇注和芯部铁水底注式浇注，实现了两层铁水浇注，比现有技术中的三层浇注减少了生产工序。

具体地，先进行步骤S1、外层铁水50浇注。首先，外层铁水50通过加入孕育剂进行孕育处理，升高温度，准备出铁；随后，对外层铁水50进行扒渣，扒渣干净后进行浇注，将外层铁水50浇入至高速离心旋转的冷型10中；再进行步骤S2、芯部铁水底注式浇注：冷型10型腔内的温度降低后进行停机，吊出冷型10装配于下砂箱20上，再装配上砂箱30，芯部铁水从直浇口40浇入。如图2所示，与直浇口40相连接的是一个中空管道，中空管道的另一端能够与冷型10的底部连通，芯部铁水由直浇口40浇入，经由中空管道，向下流入冷型10的底部，由此，随着芯部铁水的注入中空管道，芯部铁水能够由下而上充型平稳。采用底注式浇注芯部60的方式能够很好的控制芯部60含铬量不超标，无需再采用中间层过渡方式来控制芯部60含铬量，即由原先的三层浇注改为两层浇注。

由此，根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，通过采用芯部铁水底注式浇注的方式，利于排气，铁水由下而上充型平稳，挡渣能力强，对型砂冲击小，减少轧辊夹砂缺陷、减少对外层铁水50的冲刷，保证轧辊工作层厚度及均匀性、可避免外层含量较高的铬成份向芯部60扩散，控制芯部60铬含量。由原先的三层浇注改为两层浇注，不仅简化了生产工序，可减少劳动强度、提高生产效率，还使得芯部60含铬量不超标，保证了轧辊的质量。

进一步地，步骤S1中，孕育剂的含量为1～2kg/吨铁。

根据本发明的一个实施例，S1中，外层铁水50升温至1550℃时准备出铁。该出铁温度能够保证在出铁至浇注时铁水降温后达到所要求的浇注温度。

在本发明的一些具体实施方式中，外层铁水50的材质为高耐磨高铬铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。也就是说，高铬铸铁轧辊的外层具有较高的硬度和耐磨性，能够充分满足作为工作层的性能要求。

可选地，S1中，浇注温度为1400℃。该浇注温度有利于提高合金流动性，避免轧辊产生缩松缩孔、气孔和裂纹等缺陷。

进一步地，S2中，浇注温度为1350℃。该浇注温度有利于提高合金流动性，避免轧辊产生缩松缩孔、气孔和裂纹等缺陷。

根据本发明的一个实施例，芯部铁水的材质为高强度球墨铸铁，包括以下质量百分比的组分：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%。也就是说，芯部60通过采用底注式进行浇注，能够确保芯部60含铬量≤0.15，保证了轧辊芯部60的强度。

可选地，S2中，测量冷型10型腔内温度降至1150～1200℃时停机。

总而言之，根据本发明实施例的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，原工艺生产的轧辊芯部60含铬量一般在0.2%左右，现通过底注式高铬铸铁轧辊的制造方法制备的轧辊，芯部60含铬量可以控制在0.1～0.15%。该制造方法不仅增加了轧辊芯部60的强度，保证轧辊有效工作层的厚度，减少轧辊夹砂、夹渣缺陷，还解决了因铸造过程控制不当，造成芯部60组织中铬含量超标，芯部60强度降低所导致的轧辊在轧钢过程中断辊问题。大大减少了断辊事故的发生。

根据本发明实施例的高铬铸铁轧辊，包括：芯部60和外层。

芯部60的材质为高强度球墨铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%；

外层的材质为高耐磨高铬铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。

优选地，高铬铸铁轧辊采用两层铁水浇注成型。

也就是说，高铬铸铁轧辊能够采用两层铁水浇注成型，其芯部60的材质为高强度球墨铸铁，外层的材质为高耐磨高铬铸铁。外层作为工作层具有高硬度和耐磨性。芯部60能够采用底注式进行浇注，确保了芯部60含铬量≤0.15，保证了轧辊芯部60的强度。解决了因铸造过程控制不当，造成芯部60组织中铬含量超标，芯部60强度降低所导致的轧辊在轧钢过程中断辊问题。大大减少了断辊事故的发生。

由此，根据本发明实施例的高铬铸铁轧辊，能够通过上述底注式高铬铸铁轧辊的制造方法进行制备，与底注式高铬铸铁轧辊的制造方法得到的高铬铸铁轧辊具有相同特性，即芯部60含铬量≤0.15，芯部60强度高等。

下面通过具体实施例及对比实施例使本专业技术人员更全面的理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例：

制造一支Φ456х800mm离心高铬铸铁轧辊，其目标外层化学组分及重量百分含量要求为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。目标轧辊芯部化学组分及重量百分含量要求为：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%。

具体步骤如下：

1、熔炼：在两只中频炉内分别加入废钢、生铁及合金，分别熔炼外层与芯部铁水，熔清后取样分析，根据炉前样成分调整炉内化学成分，将原铁水的化学组分及重量百分含量调整为：外层C为2.64%、Si为0.53%、Mn为0.72%、P为0.029%、S为0.02%、Ni为0.52%、Mo为1.05%、Cr为17%、Cu为0.72%，其余为Fe和不可避免杂质，芯部C为3.05%、Si为1.5%、Mn为0.66%、P为0.025%、S为0.012%、Ni为0.08%、Mo为0.05%、Cr为0.13%、其余为Fe和不可避免杂质。当外层铁水升温至1550℃时准备出铁。

2、外层铁水孕育处理：出铁水时在铁水包内加入占原铁水重量百分比0.15 %的BaCa孕育剂和占原铁水重量百分比0.1%的锰铁进行孕育处理，处理完毕后准备浇注。

3、外层铁水浇注：铁水孕育处理完毕后当铁水温度降至1400℃时浇入高速离心的轧辊铸型内，浇注完毕后在型腔内均匀撒入6kg玻璃渣防止铁水氧化。

4、芯部铁水球化孕育处理：包内冲入法复合球化及多重孕育处理：先在铁水包内加入占原铁水重量百分比1%的低Si球化剂和占原铁水重量百分比1%的稀土镁球化剂并在其上覆盖占原铁水重量百分比0.7%的75SiFe孕育剂，随后向包内快速冲入原铁水进行球化处理，处理完毕后准备浇注。

5、芯部铁水浇注：待芯部铁水温度降至1350℃时将铁水通过直浇口采用静态底注方式浇入型腔，浇注时加入占原铁水重量百分比1.5%的75SiFe孕育剂进行随流孕育处理。

6、粗加工及热处理：对开箱后的轧辊进行辊身粗加工，并对加工后检验合格的轧辊进行低温回火处理。热处理结束后对整支轧辊进行粗加工。

7、检验和精加工：对粗加工完毕后的轧辊进行机械和力学性能及芯部铬含量成份的检验，抗拉强度≥350Mpa，表面硬度70HSD～73HSD，芯部铬含量0.13%，外层与芯部结合良好，均满足前期工艺设计的要求，经上机使用轧辊发生辊面掉块、剥落及辊颈发生断裂的事故率不到以前的四分之一，取得了满意的使用效果。

由此，根据本发明实施例的高铬铸铁轧辊，能够通过上述底注式高铬铸铁轧辊的制造方法进行制备，不仅能够满足使用实际需求，而且能够保证轧辊质量，具有良好的使用效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，采用两层铁水浇注，包括以下步骤：

S1、外层铁水浇注：首先，外层铁水通过加入孕育剂进行孕育处理，将所述外层铁水升高温度至1550℃，准备出铁；随后，对所述外层铁水进行扒渣，扒渣干净后进行浇注，将所述外层铁水浇入至高速离心旋转的冷型中；

S2、芯部铁水底注式浇注：冷型型腔内的温度降至1150～1200℃时进行停机，吊出冷型装配于下砂箱上，再装配上砂箱，所述芯部铁水从直浇口浇入。

2.根据权利要求1所述的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述S1中，所述孕育剂的含量为1～2kg/吨铁。

3.根据权利要求1所述的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述外层铁水的材质为高耐磨高铬铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。

4.根据权利要求1所述的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述S1中，浇注温度为1400℃。

5.根据权利要求1所述的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述S2中，浇注温度为1350℃。

6.根据权利要求1所述的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述芯部铁水的材质为高强度球墨铸铁，包括以下质量百分比的组分：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%。

7.按照权利要求1-6任一项所述的底注式高铬铸铁轧辊的制造方法制备得到的一种高铬铸铁轧辊，其特征在于，包括：

芯部，所述芯部的材质为高强度球墨铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：3.0～3.5%，Si：2.0～2.5%，Mn：0.4～1.0%，Cr≤0.15，Ni：0.1～0.5%，Mo：0.1～0.5%，P≤0.1%，S≤0.05%；

外层，所述外层的材质为高耐磨高铬铸铁，包括以下组分，各组分重量百分比为：C：2.5～2.7%，Si：0.4～0.8%，Mn：0.6～1.0%，Cr：15～20%，Ni：0.5～1.0%，Mo：1.0～1.5%，Cu：0.6～0.9%，P≤0.1%，S≤0.05%，Cu：0.8～1.0%。

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