CN114351032B - 一种高材质立辊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高材质立辊的制备方法,属于轧辊轧制技术领域,包括如下步骤:采用废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料熔炼外层和芯部铁水;温度降至1350‑1450℃时外层钢水采用整体底注进行浇注,浇注满型腔后短时间内以芯部铁水进行置换,置换方式采用底注式浇注进行,芯部浇注铁水重量6‑7吨;浇注完毕120‑200h后冷开箱,然后进行粗加工;粗加工完毕后采用高温热处理方式对产品进行处理;热处理结束后进行精加工、检测直至成品。本发明通过各合金材质组分的配比及工艺操作的确定,制备出的高材质立辊的耐磨性和冷热疲劳性能好,在实际使用过程中,较常规半钢,合金钢及锻钢具有在机周期成倍延长的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种高材质立辊的制备方法,属于轧辊轧制技术领域。
背景技术
随着热连轧线产量的提高,用户迫切需求可延长在机周期的新产品,随着全线高材质的推广应用,常规机架工作辊已经实现在机周期的延长,但是,目前用于限定板宽的立辊机架,采用的轧辊材质仍以铸钢及锻钢材质为主,上机使用后期板材边部易出现黑边、毛刺等现象,极大地限制了生产线产能的发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种高材质立辊的制备方法,生产的立辊耐磨性和冷热疲劳性好,在机周期长。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、采用废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用工频炉冶炼铁水,外层钢水的熔炼温度为1500-1700℃,芯部钢水的熔炼温度为1450-1600℃,熔炼至铁水一定成分范围后加热升温外层及芯部铁水至温度1600-1800℃出炉;
步骤B、温度降至1350-1450℃时浇注,外层采用翻包铁水包,芯部采用底漏式铁水包或翻包,芯部铁水采用包底加入球化剂和孕育剂的方式,外层钢水采用整体底注的方式进行浇注,浇注满型腔后短时间内以芯部铁水进行置换,置换的方式采用底注式浇注方式进行,芯部浇注铁水重量6-7吨;
步骤C、浇注完毕120-200h后冷开箱,然后进行粗加工,粗加工辊身直径方向留量5-15mm,轴向留量5-200mm;
步骤D、粗加工完毕后采用高温热处理方式对产品进行处理;
步骤E、热处理结束后进行精加工、检测直至成品。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述步骤A熔炼铁水成分的范围为:外层合金成分为C:0.5~2.6%,Si:0.5~1.5%,Mn:0.2~1.2%,P≤0.10%,S≤0.1%,Cr:4.0-20.0%,Ni:0.5-3.0%,Mo:0.5-7.0%,V:0.5-4.0,W:0.5-2.0,Nb≤1.0%,余量为Fe;芯部化学成分为C:2.3~4.0%,Si:1.0~4.0%,Mn:0.1~1.0%,P≤0.10%,S≤0.1%,Cr≤1.0%,Ni≤2.0%,Mo:0.1-3.0%,余量为Fe。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述步骤B中球化剂加入量为芯部铁水重量的1-5%,孕育剂加入量为芯部铁水重量的1-5%;孕育剂为硅铁、硅钙、硅锆合金和锰铁合金中的一种或多种,球化剂为稀土镁或富铈稀土。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述步骤D的高温热处理方式为在900-1150℃加热60-300min,然后吹风50-80min后空冷至辊温200-450℃回火,回火温度460-600℃,保温时间20-60h。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述步骤D的高温热处理方式采用退火方式进行热处理,退火温度550-600℃,时间35-45h。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术效果有:
本发明通过各合金材质组分的配比及工艺操作的确定,制备出的高材质立辊的耐磨性和冷热疲劳性能好,在实际使用过程中,具有在机周期长的优势。
附图说明
图1是本发明实施例1的产品金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明:
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、采用废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用工频炉冶炼铁水,外层钢水的熔炼温度为1500-1700℃,芯部钢水的熔炼温度为1450-1600℃,熔炼至外层合金成分为C:0.5~2.6%,Si:0.5~1.5%,Mn:0.2~1.2%,P≤0.10%,S≤0.1%,Cr:4.0-20.0%,Ni:0.5-3.0%,Mo:0.5-7.0%,V:0.5-4.0,W:0.5-2.0,Nb≤1.0%,余量为Fe;芯部化学成分为C:2.3~4.0%,Si:1.0~4.0%,Mn:0.1~1.0%,P≤0.10%,S≤0.1%,Cr≤1.0%,Ni≤2.0%,Mo:0.1-3.0%,余量为铁时,外层及芯部铁水加热至温度1600-1800℃出炉;
步骤B、温度降至1350-1450℃时浇注,外层采用翻包铁水包,芯部采用底漏式铁水包或翻包,芯部铁水采用包底加入球化剂和孕育剂的方式,球化剂上方采用10-20mm厚度钢板压盖,并在钢板周围采用废钢屑覆盖,球化剂加入量为芯部铁水重量的1-5%,孕育剂加入量为芯部铁水重量的1-5%;孕育剂为硅铁、硅钙、硅锆合金和锰铁合金中的一种或多种,球化剂为稀土镁或富铈稀土;外层钢水采用整体底注的方式进行浇注,浇注满型腔后短时间内以芯部铁水进行置换,置换的方式采用底注式浇注方式进行,芯部浇注铁水重量6-7吨;
步骤C、浇注完毕120-200h后冷开箱,然后进行粗加工,粗加工辊身直径方向留量5-15mm,轴向留量5-200mm;
步骤D、粗加工完毕后采用高温热处理方式对产品进行处理,所述高温热处理方式为在900-1150℃加热60-300min,然后吹风50-80min后空冷至辊温200-450℃回火,回火温度460-600℃,保温时间20-60h或采用退火方式进行热处理,退火温度550-600℃,时间35-45h;
步骤E、热处理结束后进行精加工、检测直至成品。
实施例1
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、以废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用电磁感应炉熔炼,外层钢水的熔炼温度为1603℃,芯部钢水熔炼温度1450℃,达到高材质立辊设计的成分含量:外层铁水C:0.85%,Si:0.85%,Mn:0.9%,P:0.05%,S:0.06%,Cr:5.6%,Ni:0.69%,Mo:5.63%,V:3.21%,W:1.56%,余量为Fe;芯部铁水C:3.01%,Si:1.5%,Mn:0.8%,P:0.08%,S:0.09%,Cr:0.05%,Ni:0.1%,Mo:0.1%,余量为Fe;成分达标后外层及芯部铁水升温至1630℃后出炉;
步骤B、浇注温度1360℃,外层钢水采用翻包铁水包、整体底注式浇注,外层浇注完毕后3min开始采用芯部铁水进行底注式浇注,芯部采用底漏式铁水包,包底分别加入芯部铁水重量1%的稀土镁和硅铁合金,浇注铁水量6.8t;
步骤C、浇注完毕后150h冷开箱,粗加工轴向留量25mm,径向直径方向留量12mm;
步骤D、采用整体加热方式进行高温热处理,在1090℃加热290min,吹风75min后空冷,辊身400℃时装炉550℃回火50h;
步骤E、淬回火结束后进行精加工、检测直至成品。
图1为产品的金相组织图片,碳化物分布均匀,组织为马氏体+碳化物,基体具有良好的抗热裂性能及耐磨性。
实施例2
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、以废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用电磁感应炉熔炼,外层钢水的熔炼温度为1620℃,芯部钢水熔炼温度1455℃,达到高材质立辊设计成分范围:外层铁水C:1.75%,Si:0.79%,Mn:0.81%,P:0.03%,S:0.05%,Cr:4.9%,Ni:0.61%,Mo:5.33%,V:2.21%,W:1.36%,余量为Fe;芯部铁水C:3.05%,Si:1.32%,Mn:0.82%,P:0.05%,S:0.08%,Cr:0.09%,Ni:0.15%,Mo:0.15%,余量为Fe;成分达标后外层及芯部铁水升温至1656℃后出炉;
步骤B、浇注温度1350℃,外层钢水采用翻包铁水包、整体底注式浇注,外层浇注完毕后6min开始采用芯部铁水进行浇注,芯部采用底漏式铁水包,包底分别加入芯部铁水重量3%的稀土镁和硅锆合金,浇注铁水量7.0t,
步骤C、浇注完毕后160h冷开箱,粗加轴向留量25mm,径向直径方向留量12mm;
步骤D、采用退火方式进行热处理,退火温度600℃,保温时间40h;
步骤E、退火结束后进行精加工、检测直至成品。
实施例3
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、以废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用电磁感应炉熔炼,外层钢水的熔炼温度为1701℃,芯部钢水熔炼温度1530℃,达到高材质立辊设计成分范围:外层铁水C:0.95%,Si:0.88%,Mn:0.92%,P:0.06%,S:0.07%,Cr:5.8%,Ni:0.65%,Mo:5.68%,V:3.23%,W:1.58%,余量为Fe;芯部铁水C:3.02%,Si:1.55%,Mn:0.82%,P:0.06%,S:0.08%,Cr:0.06%,Ni:0.12%,Mo:0.12%,余量为Fe;成分达标后外层及芯部铁水升温至1750℃后出炉;
步骤B、浇注温度1430℃,外层钢水采用翻包铁水包、整体底注式浇注,外层浇注完毕后5min开始采用芯部铁水进行底注式浇注,芯部采用底漏式铁水包,包底分别加入芯部铁水重量4%的稀土镁和锰铁合金,浇注铁水量6.8t;
步骤C、浇注完毕后150h冷开箱,粗加轴向留量25mm,径向直径方向留量12mm;
步骤D、采用整体加热方式进行高温热处理,在1085℃加热295min,吹风78min后空冷,辊身310℃时装炉530℃回火25h;
步骤E、淬回火结束后进行精加工、检测直至成品。
实施例4
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、以废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用电磁感应炉熔炼,外层钢水的熔炼温度为1693℃,芯部钢水熔炼温度1580℃,达到高材质立辊设计成分范围:外层铁水C:0.96%,Si:0.85%,Mn:0.96%,P:0.05%,S:0.06%,Cr:5.75%,Ni:0.68%,Mo:5.86%,V:3.28%,W:1.69%,余量为Fe;芯部铁水C:3.05%,Si:1.58%,Mn:0.85%,P:0.08%,S:0.09%,Cr:0.07%,Ni:0.15%,Mo:0.15%,余量为Fe;成分达标后外层及芯部铁水升温至1630℃后出炉;
步骤B、浇注温度1360℃,外层钢水采用翻包铁水包、整体底注式浇注,外层浇注完毕后2min开始采用芯部铁水进行底注式浇注,芯部采用底漏式铁水包,包底分别加入芯部铁水重量1%的稀土镁和硅铁合金,浇注铁水量6.1t;
步骤C、浇注完毕后155h冷开箱,粗加轴向留量23mm,径向直径方向留量11mm,
步骤D、采用整体加热方式进行高温热处理,在1088℃加热293min,吹风75min后空冷,辊身415℃时装炉490℃回火51h;
步骤E、淬回火结束后进行精加工、检测直至成品。
实施例5
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、以废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用电磁感应炉熔炼,外层钢水的熔炼温度为1653℃,芯部钢水熔炼温度1550℃,达到高材质立辊设计成分范围:外层铁水C:0.91%,Si:0.88%,Mn:0.98%,P:0.06%,S:0.07%,Cr:5.68%,Ni:0.78%,Mo:5.26%,V:3.18%,W:0.56%,余量为Fe;芯部铁水C:3.07%,Si:1.59%,Mn:0.86%,P:0.07%,S0.08%,Cr:0.06%,Ni:0.13%,Mo:0.11%,余量为Fe;成分达标后外层及芯部铁水升温至1730℃后出炉;
步骤B、浇注温度1420℃,外层钢水采用翻包铁水包、整体底注式浇注,外层浇注完毕后3min开始采用芯部铁水进行浇注,芯部采用底漏式铁水包,包底分别加入芯部铁水重量3%的稀土镁和硅钙合金,浇注铁水量6.6t;
步骤C、浇注完毕后128h冷开箱,粗加轴向留量21mm,径向直径方向留量11mm,
步骤D、采用整体加热方式进行高温热处理,在908℃加热293min,吹风75min后空冷,辊身415℃时装炉580℃回火51h;
步骤E、淬回火结束后进行精加工、检测直至成品。
实施例6
一种高材质立辊的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、以废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用电磁感应炉熔炼,外层钢水的熔炼温度为1523℃,芯部钢水熔炼温度1450℃,达到高材质立辊设计成分范围:外层铁水C:1.85%,Si:0.89%,Mn:0.95%,P:0.05%,S:0.06%,Cr:5.65%,Ni:0.75%,Mo:5.21%,V:3.10%,W:0.51%,余量为Fe;芯部铁水C:3.01%,Si:1.51%,Mn:0.81%,P:0.03%,S:0.05%,Cr:0.05%,Ni:0.11%,Mo:0.08%,余量为Fe;成分达标后外层及芯部铁水升温至1630℃后出炉;
步骤B、浇注温度1353℃,外层钢水采用翻包铁水包、整体底注式浇注,外层浇注完毕后3min开始采用芯部铁水进行浇注,芯部采用底漏式铁水包,包底分别加入芯部铁水重量5%的富铈稀土和锰铁合金,浇注铁水量7.0t;
步骤C、浇注完毕后125h冷开箱,粗加工轴向留量50mm,径向直径方向留量13mm;
步骤D、采用整体加热方式进行高温热处理,在1085℃加热291min,吹风71min后空冷,辊身210℃时装炉500℃回火45h;
步骤E、淬回火结束后进行精加工、检测直至成品。
对照例1
对照例1为常规半钢立辊产品。
对照例2
与实施例4的差别为:芯部铁水的熔炼温度为1350℃,浇铸过程中浇铸管冷凝,芯部钢水置换不完全,冷开箱因应力大开裂。
对照例3
与实施例4的差别为:芯部铁水的浇注量为5.5t,外层比例大,高温热处理过程中开裂率达到50%。
对照例4
与实施例4的差别为:没有外层铁水和芯部铁水的区别,成分均为外层铁水,外层比例过大,冷开箱及高温热处理过程中均容易开裂。
取实施例1-6和对照例1-4的产品进行试样拉伸力学性能检测,性能检测执行国家标准GB/T228,检测结果见表1:
表1实施例产品性能检测结果
通过对高材质立辊按复合法进行制备,获得高材质外层与芯部的冶金结合,研制的高材质立辊耐磨性明显高于常规半钢立辊耐磨性,冷热疲劳性能高于常规半钢立辊。
根据性能检测结果,研制的高材质立辊具有良好的耐磨性及抗热裂性,在实际使用过程中,能较好解决常规半钢下机辊面粗糙、不耐磨的问题。
Claims (3)
1.一种高材质立辊的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤A、采用废钢、镍铁、钒铁、铬铁、钼铁、钨铁、电极粉作为原料,采用工频炉冶炼铁水,外层钢水的熔炼温度为1500-1700℃,芯部钢水的熔炼温度为1450-1600℃,熔炼至铁水一定成分范围后加热升温外层及芯部铁水至温度1600-1800℃出炉;
熔炼铁水成分的范围为:外层合金成分为C:0.5~2.6%,Si:0.5~1.5%,Mn:0.2~1.2%,P≤0.10%,S≤0.1%,Cr:4.0-20.0%,Ni:0.5-3.0%,Mo:0.5-7.0%,V:0.5-4.0,W:0.5-2.0,Nb≤1.0%,余量为Fe;芯部化学成分为C:2.3~4.0%,Si:1.0~4.0%,Mn:0.1~1.0%,P≤0.10%,S≤0.1%,Cr≤1.0%,Ni≤2.0%,Mo:0.1-3.0%,余量为铁;
步骤B、温度降至1350-1450℃时浇注,外层采用翻包铁水包,芯部采用底漏式铁水包或翻包,芯部铁水采用包底加入球化剂和孕育剂的方式,外层钢水采用整体底注的方式进行浇注,浇注满型腔后短时间内以芯部铁水进行置换,置换的方式采用底注式浇注方式进行,芯部浇注铁水重量6-7吨;
步骤C、浇注完毕120-200h后冷开箱,然后进行粗加工,粗加工辊身直径方向留量5-15mm,轴向留量5-200mm;
步骤D、粗加工完毕后采用高温热处理方式对产品进行处理;
高温热处理方式为在900-1150℃加热60-300min,然后吹风50-80min后空冷至辊温200-450℃回火,回火温度460-600℃,保温时间20-60h;
步骤E、热处理结束后进行精加工、检测直至成品。
2.根据权利要求1所述的一种高材质立辊的制备方法,其特征在于:所述步骤B中球化剂加入量为芯部铁水重量的1-5%,孕育剂加入量为芯部铁水重量的1-5%;孕育剂为硅铁、硅钙、硅锆合金和锰铁合金中的一种或多种,球化剂为稀土镁或富铈稀土。
3.根据权利要求1所述的一种高材质立辊的制备方法,其特征在于:所述步骤D的高温热处理方式采用退火方式进行热处理,退火温度550-600℃,时间35-45h。
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