CN112846150B - 一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法 - Google Patents

一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，包括制作孔型预制块、制备轧辊本体，并通过铸造使得二者实现冶金结合。本发明降低了加工难度，减少了孔型的磨损，使轧辊孔型部位具有良好的耐磨性、抗粘钢以及掉块性能，同时轧辊本体保持足够的强韧性。

Description

一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法
技术领域
本发明涉轧辊制备技术领域，尤其是一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法。
背景技术
热轧型钢轧机以及轨梁轧机轧辊在轧制过程中辊身开较深的孔型，一般采用合金铸钢、半钢或合金球铁材质制作。随着轧钢技术的发展和轧材品质的不断提高，该类型材质不能满足轧制需要，但是由于轧辊开孔型且为整体铸造，采用高合金材质制造难度较大并且存在强韧性难以保证的问题。实际轧制过程中因各孔型轧制条件不同，个别孔型容易出现粘钢、磨损以及掉块等问题，升级孔型的性能是必须要面对的问题，但目前尚未有增强孔型性能的铸造方法。同时，目前也缺乏解决上述两方面问题的方案以及适合的整体制造方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，降低加工难度，减少孔型的磨损，使轧辊孔型部位具有良好的耐磨性、抗粘钢以及掉块性能，同时轧辊本体保持足够的强韧性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，包括制作孔型预制块、制备轧辊本体，并通过铸造使得二者实现冶金结合。
本发明技术方案的进一步改进在于：包括以下步骤，
A、制作孔型预制块：根据孔型结构和孔型的底部和侧壁使用层深度确定孔型预制块的尺寸，孔型预制块为环形，采用离心方式铸造成型孔型预制块，并通过热处理使得孔型预制块达到设计的性能要求；
B、孔型预制块处理及造型：将孔型预制块的内层环面和侧壁进行粗加工及打磨抛光；将孔型预制块放置在孔型轧辊铸造所用型腔与最终孔型对应的位置；
C、铸型预热及浇注：将与孔型预制块装配好的铸型整体预热至250～450℃，预热3小时以上，将铸型合箱具备浇注条件以后浇注轧辊本体；
D、铸后控温及开箱：在浇注完毕后，对铸件进行铸后控温处理并热开箱装炉热处理；
E、热处理：铸件开箱后进行去应力退火，并进行最终热处理。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤A的孔型预制块的耐磨性比轧辊本体耐磨性高；孔型预制块的内层环面为10mm～30mm的低熔点的材料，孔型预制块的侧壁采用5～10mm低熔点的钢板，内层环面和侧壁熔点较孔型预制块熔点低80℃以上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤B中的孔型预制块与铸型之间在浇注前通过易熔销钉固定，在浇注过程中易熔销钉可在浇注后27～32min熔断。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤C中浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以内区域浇注速度与浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度的比值小于0.75，在浇注孔型预制块区域时的浇注比浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度降低50%以上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤D中在浇注后铸件温度降低到1000℃以后包裹保温棉，其中孔型预制块部位厚度较其他部位厚50%以上，包裹3～6小时以后拆除保温棉，当铸件温度降低到600℃以下时开箱装炉热处理。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤E中去应力退火温度为450～650℃；最终性能热处理采用局部热处理。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明结合热轧型钢孔型的特点及工作条件，将孔型和轧辊本体分别进行设计并制造，最终通过常规铸造的方式实现孔型预制块和轧辊本体的冶金结合，降低了加工难度，减少了孔型的磨损。孔型预制块采用常规的离心方式铸造，可以实现组织细化；孔型预制块与轧辊本体融合界面采用了熔点低的材料是保证孔型预制块和轧辊本体通过正常的浇注实现冶金结合的关键。达到冶金结合的强度满足型钢轧制的需要。
本发明孔型预制块在装配到铸型时进行加工打磨和抛光处理，可以避免杂质，可以提高结合强度。
本发明孔型预制块装配到铸型采用了易熔的销钉进行固定，易熔的销钉是在一定温度下会大幅软化，强度降低，如铝制销钉。应为铸件在凝固过程中，如果孔型预制块完全固定在铸型上，在轧辊本体凝固过程中会产生较大的应力，而采用易熔销钉后，孔型预制块是在浇注一定时间以后，在铸件凝固进入收缩阶段时断裂，使得孔型预制块可以随着轧辊本体自由凝固。
本发明采用了铸后控温和热开箱装炉方法，因为孔型预制块和轧辊本体为两种材料，凝固时收缩不同，需要进行保温保护；同时在高温段保温，可以充分利用铸造热量对铸件进行高温处理，在凝固到一定程度后去掉保温棉可以达到淬火的目标；随后冷却到组织转变温度以后转热处理炉，利用轧辊预热进行去应力退火，可以得到更好地综合性能。
本发明采用孔型预制块制造的孔型耐磨性、抗粘钢性能等综合使用效果较常规工艺提高50%以上。
本发明孔型预制块和轧辊本体分别设计，其中孔型预制块部位采用高性能材料设计，轧辊本体可采用常规材料制备，保证轧辊性能需要，适用于热轧型钢孔型轧辊的需求，提高了实用性。
附图说明
图1是热轧型钢孔型轧辊示意图；
图2是孔型预制块和轧辊本体通过冶金结合并制成的热轧型钢孔型轧辊；
图3是孔型预制块示意图；
其中，1、轧辊本体，2、孔型，3、孔型预制块，3a、内层环面，3b、侧壁。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1、图2所示，一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，包括孔型预制块3和轧辊本体1，两者通过铸造达到冶金结合，包括制作孔型预制块3、制备轧辊本体1，并通过铸造使得二者实现冶金结合。
包括以下步骤，
A、制作孔型预制块3：根据孔型2结构和孔型2的底部和侧壁3b使用层深度确定孔型预制块3的尺寸，孔型预制块3为环形，采用离心方式铸造成型孔型预制块3，并通过热处理使得孔型预制块3达到设计的性能要求；孔型预制块3的耐磨性比轧辊本体1耐磨性高；孔型预制块3的内层环面3a为10mm～30mm的低熔点的材料，孔型预制块3的侧壁3b采用5～10mm低熔点的钢板，内层环面3a和侧壁3b熔点较孔型预制块3熔点低80℃以上;
B、孔型预制块3处理及造型：将孔型预制块3的内层环面3a和侧壁3b进行粗加工及打磨抛光；将孔型预制块3放置在孔型轧辊铸造所用型腔与最终孔型对应的位置；孔型预制块3与铸型之间在浇注前通过易熔销钉固定，在浇注过程中易熔销钉可在浇注后30min左右熔断，27～32min熔断；
C、铸型预热及浇注：将与孔型预制块3装配好的铸型整体预热至250～450℃，预热3小时以上，将铸型合箱具备浇注条件以后浇注轧辊本体1；浇注时的钢水量在铸型上下边缘100mm以内区域浇注速度与浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度的比值小于0.75，在浇注孔型预制块3区域时的浇注比浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度降低50%以上；
D、铸后控温及开箱：在浇注完毕后，对铸件进行铸后控温处理并热开箱装炉热处理；注后铸件温度降低到1000℃以后包裹保温棉，其中孔型预制块3部位厚度较其他部位厚50%以上，包裹3～6小时以后拆除保温棉，当铸件温度降低到600℃以下时开箱装炉热处理；
E、热处理：铸件开箱后进行去应力退火，并进行最终热处理，去应力退火温度为450～650℃，最终性能热处理采用局部热处理。
实施例1
一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，包括以下步骤，
A、制作孔型预制块3：根据孔型2结构和孔型2的底部和侧壁3b使用层深度确定孔型预制块3的尺寸，孔型预制块3为环形，采用离心方式铸造成型孔型预制块3，并通过热处理使得孔型预制块3达到设计的性能要求；孔型预制块3的耐磨性比轧辊本体1耐磨性高；孔型预制块3的内层环面3a为10mm～30mm的低熔点的材料，孔型预制块3的侧壁3b采用8mm低熔点的钢板，内层环面3a和侧壁3b熔点较孔型预制块3熔点低80℃以上;
B、孔型预制块3处理及造型：将孔型预制块3的内层环面3a和侧壁3b进行粗加工及打磨抛光；将孔型预制块3放置在孔型轧辊铸造所用型腔与最终孔型对应的位置；孔型预制块3与铸型之间在浇注前通过易熔销钉固定，在浇注过程中易熔销钉可在浇注后27min熔断；
C、铸型预热及浇注：将与孔型预制块3装配好的铸型整体预热至250～450℃，预热3小时以上，将铸型合箱具备浇注条件以后浇注轧辊本体1；浇注时的钢水量在铸型上下边缘100mm以内区域浇注速度与浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度的比值小于0.75，在浇注孔型预制块3区域时的浇注比浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度降低50%以上；
D、铸后控温及开箱：在浇注完毕后，对铸件进行铸后控温处理并热开箱装炉热处理；注后铸件温度降低到1000℃以后包裹保温棉，其中孔型预制块3部位厚度较其他部位厚50%以上，包裹4.5小时以后拆除保温棉，当铸件温度降低到600℃以下时开箱装炉热处理；
E、热处理：铸件开箱后进行去应力退火，并进行最终热处理，去应力退火温度为650℃，最终性能热处理采用局部热处理。
实施例2
一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，包括以下步骤，
A、制作孔型预制块3：根据孔型2结构和孔型2的底部和侧壁3b使用层深度确定孔型预制块3的尺寸，孔型预制块3为环形，采用离心方式铸造成型孔型预制块3，并通过热处理使得孔型预制块3达到设计的性能要求；孔型预制块3的耐磨性比轧辊本体1耐磨性高；孔型预制块3的内层环面3a为10mm～30mm的低熔点的材料，孔型预制块3的侧壁3b采用10mm低熔点的钢板，内层环面3a和侧壁3b熔点较孔型预制块3熔点低80℃以上;
B、孔型预制块3处理及造型：将孔型预制块3的内层环面3a和侧壁3b进行粗加工及打磨抛光；将孔型预制块3放置在孔型轧辊铸造所用型腔与最终孔型对应的位置；孔型预制块3与铸型之间在浇注前通过易熔销钉固定，在浇注过程中易熔销钉可在浇注后30min熔断；
C、铸型预热及浇注：将与孔型预制块3装配好的铸型整体预热至250～450℃，预热3小时以上，将铸型合箱具备浇注条件以后浇注轧辊本体1；浇注时的钢水量在铸型上下边缘100mm以内区域浇注速度与浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度的比值小于0.75，在浇注孔型预制块3区域时的浇注比浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度降低50%以上；
D、铸后控温及开箱：在浇注完毕后，对铸件进行铸后控温处理并热开箱装炉热处理；注后铸件温度降低到1000℃以后包裹保温棉，其中孔型预制块3部位厚度较其他部位厚50%以上，包裹6小时以后拆除保温棉，当铸件温度降低到600℃以下时开箱装炉热处理；
E、热处理：铸件开箱后进行去应力退火，并进行最终热处理，去应力退火温度为450℃，最终性能热处理采用局部热处理。
实施例3
一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，包括以下步骤，
A、制作孔型预制块3：根据孔型2结构和孔型2的底部和侧壁3b使用层深度确定孔型预制块3的尺寸，孔型预制块3为环形，采用离心方式铸造成型孔型预制块3，并通过热处理使得孔型预制块3达到设计的性能要求；孔型预制块3的耐磨性比轧辊本体1耐磨性高；孔型预制块3的内层环面3a为10mm～30mm的低熔点的材料，孔型预制块3的侧壁3b采用5mm低熔点的钢板，内层环面3a和侧壁3b熔点较孔型预制块3熔点低80℃以上;
B、孔型预制块3处理及造型：将孔型预制块3的内层环面3a和侧壁3b进行粗加工及打磨抛光；将孔型预制块3放置在孔型轧辊铸造所用型腔与最终孔型对应的位置；孔型预制块3与铸型之间在浇注前通过易熔销钉固定，在浇注过程中易熔销钉可在浇注后32min熔断；
C、铸型预热及浇注：将与孔型预制块3装配好的铸型整体预热至250～450℃，预热3小时以上，将铸型合箱具备浇注条件以后浇注轧辊本体1；浇注时的钢水量在铸型上下边缘100mm以内区域浇注速度与浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度的比值小于0.75，在浇注孔型预制块3区域时的浇注比浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度降低50%以上；
D、铸后控温及开箱：在浇注完毕后，对铸件进行铸后控温处理并热开箱装炉热处理；注后铸件温度降低到1000℃以后包裹保温棉，其中孔型预制块3部位厚度较其他部位厚50%以上，包裹3小时以后拆除保温棉，当铸件温度降低到600℃以下时开箱装炉热处理；
E、热处理：铸件开箱后进行去应力退火，并进行最终热处理，去应力退火温度为550℃，最终性能热处理采用局部热处理。

Claims (1)

1.一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法，其特征在于：包括制作孔型预制块（3）、制备轧辊本体（1），并通过铸造使得二者实现冶金结合；
包括以下步骤，
A、制作孔型预制块（3）：根据孔型（2）结构和孔型（2）的底部和侧壁（3b）使用层深度确定孔型预制块（3）的尺寸，孔型预制块（3）为环形，采用离心方式铸造成型孔型预制块（3），并通过热处理使得孔型预制块（3）达到设计的性能要求；
所述步骤A的孔型预制块（3）的耐磨性比轧辊本体（1）耐磨性高；孔型预制块（3）的内层环面（3a）为10mm～30mm的低熔点的材料，孔型预制块（3）的侧壁（3b）采用5～10mm低熔点的钢板，内层环面（3a）和侧壁（3b）熔点较孔型预制块（3）熔点低80℃以上；
B、孔型预制块（3）处理及造型：将孔型预制块（3）的内层环面（3a）和侧壁（3b）进行粗加工及打磨抛光；将孔型预制块（3）放置在孔型轧辊铸造所用型腔与最终孔型对应的位置；
所述步骤B中的孔型预制块（3）与铸型之间在浇注前通过易熔销钉固定，在浇注过程中易熔销钉可在浇注后27～32min熔断；
C、铸型预热及浇注：将与孔型预制块（3）装配好的铸型整体预热至250～450℃，预热3小时以上，将铸型合箱具备浇注条件以后浇注轧辊本体（1）；
所述步骤C中浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以内区域浇注速度与浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度的比值小于0.75，在浇注孔型预制块（3）区域时的浇注比浇注时按钢水量在铸型上下边缘100mm以外区域浇注速度降低50%以上；
D、铸后控温及开箱：在浇注完毕后，对铸件进行铸后控温处理并热开箱装炉热处理；
所述步骤D中在浇注后铸件温度降低到1000℃以后包裹保温棉，其中孔型预制块（3）部位厚度较其他部位厚50%以上，包裹3～6小时以后拆除保温棉，当铸件温度降低到600℃以下时开箱装炉热处理；
E、热处理：铸件开箱后进行去应力退火，并进行最终热处理；
所述步骤E中去应力退火温度为450～650℃；最终性能热处理采用局部热处理。
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