CN114164319A - 一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，包括以下步骤：步骤1、选择中温钢作为板坯；步骤2、将板坯轧制成钢板后，在线淬火至室温；步骤3、将步骤2得到的钢板离线淬火后再高温回火，得到足辊毛坯。本发明利用中温钢的特点、辅以特殊的热处理工艺，加工的足辊毛坯性能均匀、不变形，后续进一步加工成足辊可直接机加工后不热处理，不产生局部组织应力和热应力，消除了足辊产生破裂、掉块的可能。

Description

一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法
技术领域
本发明涉及钢件生产方法领域，具体是一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法。
背景技术
倒角结晶器是钢材连铸坯生产的设备之一，其用于使连铸坯产生倒角。过去连铸坯角部的弯曲矫直过程中角部受力，存在连铸坯角部横裂纹缺陷的问题，因此通过采用倒角结晶器，可有效减少弯曲矫直过程中角部受力，使连铸坯角横裂纹缺陷得以有效控制。倒角结晶器所适用的钢种涵盖了普碳钢、低合金钢、低碳钢、中碳含铌钢等钢种。
倒角结晶器的工作示意图如图1所示，在连铸坯2的两侧分别布置有足辊组件1，利用两侧足辊组件1彼此相对的内侧面紧贴连铸坯2对应侧，在加热至930℃的工作温度下，通过每个足辊组件1内侧面上、下部的弧面，使连铸坯2对应侧角部产生倒角。因此，足辊组件1是倒角结晶器的关键部件。
足辊组件1的结构如图2所示，其包括一个轴承1.1，轴承1.1中心同轴竖直贯穿转动安装有轴1.2，轴承1.1的上、下端面分别同轴设有足辊1.3，每个足辊1.3均有中心通孔，轴1.2的上、下端分别从每个足辊1.3中心通孔朝向轴承1.1的一端孔口穿入至足辊1.3中心通孔中，每个足辊1.3远离轴承1.1的一端还分别设有盲孔，从盲孔中向足辊1.3的中心通孔内安装止推螺钉1.4，止推螺钉1.4分别螺入轴1.2对应轴端中实现止推定位。每个足辊1.3分别在轴向上呈喇叭形，由此整个足辊组件1的外表面呈现中间轴承位置直径不变、上下方足辊位置直径渐变的形状。工作时，连铸坯从两侧足辊组件通过，连铸坯每侧与对应侧足辊组件1的对应侧面接触，通过足辊1.3外表面使连铸坯对应侧角部形成倒角，连铸坯连续输送时足辊1.3转动，从而实现连续成型倒角。
倒角结晶器在工作过程中，足辊使用一个或两个浇次后，对应的外表面部分开始出现裂开和掉块，会将连铸坯的角部顶破后形成细小的钢瘤，连铸坯在送热连轧轧成卷时，从热轧钢卷上看不到任何缺陷，但是冷轧到0.25mm以下，会出现冷轧断带频繁的问题。而造成这一温度主要原因就是足辊外表面裂开和掉块。
而足辊之所以外表面会裂开和垫块，主要原因是因为足辊本身制造工艺存在缺陷。现有技术足辊的制造过程为：选材圆钢→机加工→淬火→回火→精加工，其中选材是选用42CrMo材料的圆钢，其材料不能耐高温疲劳，并且在淬火冷却过程冷却不均匀，这些因素是导致足辊在使用过程中产生破裂、掉块的主要原因。因此需要足辊生产工艺进行改进，以解决足辊在工作过程中破裂、掉块的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，以解决现有技术足辊生产工艺存在缺陷会导致足辊工作时表面破裂、掉块的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，包括以下步骤：
步骤1、选择中温钢作为板坯；
步骤2、将板坯轧制成钢板，终轧温度控制在830～800℃；然后按冷却速度20～25℃/S，在线淬火至室温；
步骤3、将步骤2得到的钢板离线淬火后再高温回火，得到足辊毛坯，其中：
离线淬火时先将钢板装入淬火炉，炉温900～920℃，钢板在炉时间为（1.5×板厚）min，然后选择20～25℃/S冷却速度，钢板通过辊式淬火机冷却至室温；
高温回火时先将钢板装入辊式回火炉，炉温700～720℃，钢板在炉时间为（3×板厚）min，出炉空冷至室温。
进一步的，步骤1中，所述中温钢采用15CrMo材料。
进一步的，步骤1中所述板坯厚度大于或等于3倍步骤2中轧制后钢板的厚度。
一种利用足辊毛坯制造倒角结晶器用足辊的方法，将足辊毛坯按设计的尺寸分切，然后分别按设计的足辊形状进行机加工，由此成型得到多个足辊。
本发明中，特殊的热处理工艺，使钢板的组织细小，性能均匀，中温性能良好。钢板轧制完成后，终轧温度控制在830～800℃，在线利用超快冷快速淬火，其淬火冷却速度选择20～25℃/S，形成马氏体组织，钢板在线淬火保留了钢板轧后的细小奥氏体，相变后得到细小的马氏体组织；钢板经再次900～920℃加热淬火及700～720℃高温回火后，钢板经过再次相变细化，组织更加细小均匀，特别是经700～720℃回火后，马氏体发生分解，钢中析出铬的碳化物，首先析出的是Cr23C6，长时间保温Cr23C6分解为Cr7C3，继续保温后Cr7C3分解为稳定的M2C，M2C是一种非常稳定的含Cr碳化物，抗中温性能较好。因此15CrMo热处理后形成的回火索氏体，基体组织含有Mo，以及含Cr碳化物M2C，使得钢板具有较好的中温性能，组织细小，性能稳定。钢板经切割成200mm正方形足辊毛坯，足辊毛坯组织细小、性能均匀，同时具备良好的中温性能，保证了足辊与高温铸坯接触使用。
本发明中，选用中温钢15CrMo材料作为足辊毛坯的原材料，配合本发明钢板轧制后在线淬火、离线淬火、高温回火的工艺，使得到的足辊毛坯中温性能稳定，提高了足辊抗中温疲劳性能，钢板在处理过程中整体热处理，性能均匀，加工后得到的足辊性能均匀，因此能够减少足辊表面热疲劳裂纹的现象。
同时，经过本发明得到的足辊毛坯后续可以直接分切后进行机加工，即可得到足辊。机加工后无须热处理，因此不会产生局部组织应力和热应力，没有热处理变形，消除了足辊两端面薄壁处的裂纹，进一步减少了足辊使用产生破裂、掉块的可能。并且机加工后不进行热处理，可省去精加工工序，简化制造工艺，降低了足辊制造成本。
附图说明
图1是倒角结晶器工作原理图。
图2是倒角结晶器的足辊组件结构示意图。
图3是本发明15CrMo材料的钢板热处理后的金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，包括以下步骤：
（1）、制造70mm长度足辊，选取成分合格的15CrMo板坯，板坯厚度320mm，板坯表面质量良好，轧制钢板计划厚度为：75mm。
（2）、将板坯控制轧制成75mm的钢板，，终轧温度815℃，在线利用超快冷快速淬火，其淬火冷却速度选择24℃/S，在线淬火（DQ）到室温。
（3）、将步骤（2）在线淬火后的钢板抛丸进入辊底式热处理炉，加热到913℃，在炉时间112.5min，出炉进入辊式淬火机，冷却速度24℃/S，淬火至室温，淬火后的钢板进行高温回火，回火温度718℃，在炉时间225min，出炉空冷至室温，由此得到作为足辊毛坯的板材。
（4）、将步骤（3）得到的板材分切成200mm小正方形，成为足辊毛坯，然后按设计的形状对各个足辊毛坯进行机加工，得到各个足辊。
实施例2
（1）、制造80mm长度足辊，选取成分合格的15CrMo板坯，板坯厚度320mm，板坯表面质量良好，轧制钢板计划厚度为：85mm。
（2）、将板坯控制轧制成85mm的钢板，终轧温度825℃，在线利用超快冷快速淬火，其淬火冷却速度选择22℃/S，在线淬火（DQ）到室温。
（3）、将步骤（2）在线淬火后的钢板抛丸进入辊底式热处理炉，加热到915℃，在炉时间127.5min，出炉进入辊式淬火机，冷却速度22℃/S，淬火至室温，淬火后的钢板进行高温回火，回火温度710℃，在炉时间255min，出炉空冷至室温，由此得到作为足辊毛坯的板材。
（4）、将步骤（3）得到的板材分切成边长200mm小正方形，成为足辊毛坯，然后按设计的形状对各个足辊毛坯进行机加工，得到各个足辊。
表1是本发明15CrMoR钢板热处理后的性能，如下所示：
表1 15CrMoR钢板热处理后的性能表
钢板厚度 Rel(MPa) Rm(MPa) A（%） 冲击试验温度 AK1（J） AK2（J） AK3（J）
75 516 673 21.5 20℃横向 261 273 270
-20℃横向 221 225 237
-40℃横向 195 163 178
从表1可以看出15CrMoR中温钢生产钢板综合性能良好，在保证高强度的基础上具有良好的塑性及韧性配合，满足毛坯加工的足辊重载的使用要求；同时该力学性能的毛坯机加工性能良好，便于毛坯的机加工成图纸尺寸要求的足辊；毛坯良好的强韧性配合，加工成足辊后，无需再次热处理。
图3是本发明得到的作为足辊毛坯的板材的金相图，其中(a)是表面金相 图，(b)是1/4板厚处的金相图，(c)是1/2板厚处的金相图。从图3可以看出 钢板从表面到1/4板厚处的金相组织细小、均匀，而且钢板上下表面轧制及热处 理后的细小、均匀组织正好巧妙地应用于足辊尺寸最薄弱处，保证了毛坯加工成 足辊后，满足实际服役条件下足辊的使用要求。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、选择中温钢作为板坯；
步骤2、将板坯轧制成钢板，终轧温度控制在830～800℃；然后按冷却速度20～25℃/S，在线淬火至室温；
步骤3、将步骤2得到的钢板离线淬火后再高温回火，得到足辊毛坯，其中：
离线淬火时先将钢板装入淬火炉，炉温900～920℃，钢板在炉时间为（1.5×板厚）min，然后选择20～25℃/S冷却速度，钢板通过辊式淬火机冷却至室温；
高温回火时先将钢板装入辊式回火炉，炉温700～720℃，钢板在炉时间为（3×板厚）min，出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，其特征在于，步骤1中，所述中温钢采用15CrMo材料。
3.根据权利要求1所述的一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法，其特征在于，步骤1中所述板坯厚度大于或等于3倍步骤2中轧制后钢板的厚度。
4.一种利用权利要求1-3中任意一项所述足辊毛坯制造倒角结晶器用足辊的方法，其特征在于，将足辊毛坯按设计的尺寸分切，然后分别按设计的足辊形状进行机加工，由此成型得到多个足辊。
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