CN114737107A - 光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺 - Google Patents

光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺，其轧辊包括轧辊外层和轧辊芯部，轧辊外层的化学组分和质量百分含量如下：C：3.00‑3.50%，Si：0.60‑1.20%，Mn：0.60‑1.20%，Cr：1.20‑1.80%，Ni：3.50‑4.50%，Mo：0.40‑0.80%，铌+钒：1.00‑2.00%，P≤0.03%，S≤0.025%，Re≥0.02%，余量为Fe和不可避免杂质；轧辊芯部的化学组分和质量百分含量如下：C：3.00‑3.40%，Si：200‑2.50%，Mn：0.40‑0.60%，Cr：0.10‑0.20%，Mg≥0.04%，余量为Fe和不可避免杂质；其工艺，包括以下步骤：炉料选择；熔炼过程中合金的加入；浇注工艺；轧辊特殊热处理工艺；轧辊性能检测。本发明加入碳化物形成钒元素和强细化晶粒密实度的高钢性元素铌，改善了轧辊的理化性能，工作层硬度高，耐磨性能好，强钢性优异，轧制作业，不易产生氧化性热裂纹。

Description

光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺
技术领域
本发明属于轧辊领域，具体涉及一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺。
背景技术
光（银）亮钢材是指特殊钢种热轧后经酸洗，钢材表面呈银色的光亮钢材产品，有棒材和型材等品种，此种钢材产品生产的钢种有如下几类：
其一、工模具钢，高速钢，如9CrWMn；
其二、轴承钢，如GCr15；
其三、弹簧钢，如50Gr；
其四、奥氏体不锈钢和阀门钢，如1Cr18Ni9，Cr14Ni9Mo2；
其五、马氏体不锈钢和阀门钢，如2Cr13，4Cr9Si2；
其六、碳素结构和阀门钢，如45，40Cr。
这些钢种由于自身的刚度都比较高，轧件在轧制过程中，轧辊的压延载荷就比其它钢种大，再加上有的钢种轧制时基本不用水冷却系统，或用低温轧制来获得轧件的表面光洁度，特别是深孔乳制的型材。
目前轧制此类钢种的棒材和型材，大都采用合金冷硬铸铁，无限冷硬铸铁、珠光体贝氏体球墨铸铁轧辊。
随着市场对光（银）亮钢材生产的表面质量不断提出新要求，使用上述传统材质的轧辊要使轧件满足新要求，要么轧制产量低，影响生产效率，要么孔型表面易产生热裂纹，影响轧件表面质量，要么爆槽，使轧辊提前失效。
这些因素的存在，严重最响了企业的生产成本，生产效率和效益。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺。
本发明的技术方案是：一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊，包括轧辊外层和轧辊芯部，其中，轧辊外层和轧辊芯部的化学组分和质量百分含量不同，
轧辊外层的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.50%，
Si 0.60-1.20%，
Mn 0.60-1.20%，
Cr 1.20-1.80%，
Ni 3.50-4.50%，
Mo 0.40-0.80%，
铌+钒 1.00-2.00%，
P≤0.03%，
S≤0.025%，
Re≥0.02%，
余量为Fe和不可避免杂质；
轧辊芯部的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.40%，
Si 200-2.50%，
Mn 0.40-0.60%，
Cr 0.10-0.20%，
Mg≥0.04%，
余量为Fe和不可避免杂质。
所述轧辊外层中的Re应大于等于0.02%利用其中的活性元素纯净铁水。
一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，包括以下步骤：
A.炉料选择；
B.熔炼过程中合金的加入；
C.浇注工艺；
D.轧辊特殊热处理工艺；
E.轧辊性能检测。
更进一步的，步骤A炉料选择，具体过程如下：
炉料选择选L04生铁、Q195或Q235废钢切头、轧辊成分所需的铁金、余数为回炉料和外层铁屑。
更进一步的，步骤B熔炼过程中合金的加入，具体过程如下：
首先，不易氧化烧损镍铬钼铁前期加入；
然后，易氧化的锰、钒后期加入；
再后，铁水温度在一定温度时，3-5mm的铌铁粒最后加入；
最后，铁水温度在走高温，时间为30min。
更进一步的，步骤C浇注工艺，具体过程如下：
首先，外层铁水浇注前走高温，微调合金，
然后，铁水温度至液相温+60-80℃出铁水浇注；
再后，外层温度至一定温度时停机，配模浇注芯部铁水，浇注温度，芯部铁水为高強度球墨铸铁。
更进一步的，步骤D轧辊特殊热处理工艺，包括去应力退火、回火一、回火二。
更进一步的，步骤E轧辊性能检测中，包括轧辊表面硬度检测、辊面至孔型槽硬度落差检测、辊颈硬度检测、轧辊辊颈抗拉强度检测。
本发明的有益效果如下：
本发明加入碳化物形成钒元素和强细化晶粒密实度的高钢性元素铌，改善了轧辊的理化性能，工作层硬度高，耐磨性能好，强钢性优异，轧制作业时，不易产生氧化性热裂纹，而且有效高的红硬性，产生耐磨性氧化膜能力强试制的样辊经上机使用，轧制比传统轧辊提增5成以上，轧材的表面光（银）亮度符合需求标准，轧辊的使用，不但提高了作业效率，还更好地降低了生产成本，提增了企业效益，并且延长使寿命。
附图说明
图1 是本发明中无限冷硬离心复合铸造轧辊的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
实施例一
如图1所示，一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊，包括轧辊外层和轧辊芯部，其中，轧辊外层和轧辊芯部的化学组分和质量百分含量不同，
轧辊外层的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.50%，
Si 0.60-1.20%，
Mn 0.60-1.20%，
Cr 1.20-1.80%，
Ni 3.50-4.50%，
Mo 0.40-0.80%，
铌+钒 1.00-2.00%，
P≤0.03%，
S≤0.025%，
Re≥0.02%，
余量为Fe和不可避免杂质；
轧辊芯部的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.40%，
Si 200-2.50%，
Mn 0.40-0.60%，
Cr 0.10-0.20%，
Mg≥0.04%，
余量为Fe和不可避免杂质。
所述轧辊外层中的Re应大于等于0.02%利用其中的活性元素纯净铁水。
一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，包括以下步骤：
A.炉料选择；
B.熔炼过程中合金的加入；
C.浇注工艺；
D.轧辊特殊热处理工艺；
E.轧辊性能检测。
步骤A炉料选择，具体过程如下：
炉料选择选L04生铁、Q195或Q235废钢切头、轧辊成分所需的铁金、余数为回炉料和外层铁屑。
步骤B熔炼过程中合金的加入，具体过程如下：
首先，不易氧化烧损镍铬钼铁前期加入；
然后，易氧化的锰、钒后期加入；
再后，铁水温度在一定温度时，3-5mm的铌铁粒最后加入；
最后，铁水温度在走高温，时间为30min。
步骤C浇注工艺，具体过程如下：
首先，外层铁水浇注前走高温，微调合金，
然后，铁水温度至液相温+60-80℃出铁水浇注；
再后，外层温度至一定温度时停机，配模浇注芯部铁水，浇注温度，芯部铁水为高強度球墨铸铁。
步骤D轧辊特殊热处理工艺，包括去应力退火、回火一、回火二。
步骤E轧辊性能检测中，包括轧辊表面硬度检测、辊面至孔型槽硬度落差检测、辊颈硬度检测、轧辊辊颈抗拉强度检测。
具体的，步骤A 中L04生铁为8-12%、Q195.Q235废钢切头为20-25%。
具体的，步骤B熔炼过程中合金的加入，具体过程如下：
首先，不易氧化烧损镍铬钼铁前期加入；
然后，易氧化的锰、钒后期加入；
再后，铁水温度在1420-1460℃时，3-5mm的铌铁粒最后加入；
最后，铁水温度在走高温1540-1550℃时，时间30min。
步骤B和步骤C之间还包括熔炼造渣过程，熔炼造渣脱P，采用造渣剂石灰0.25%，茧石0.20%，铁水熔清后扒渣，然后加入2-3kg/吨钇基重稀土铁水变质剂，利用稀土中活性元素清除杂质元素，纯净铁水。
具体的，步骤C浇注工艺，具体过程如下：
首先，外层铁水浇注前走高温，微调合金，
然后，设置温度1540-1550℃，时间30min，铁水温度至液相温+60-80℃出铁水浇注；
外层厚度为40-150mm，净工作层厚度为120-130mm，其余20-30mm为外层与芯部弥合成过度层；
再后，外层温度至1080-1100℃时停机，配模浇注芯部铁水，浇注温度1370-1390℃，芯部铁水为高強度球墨铸铁。
具体的，步骤D轧辊特殊热处理工艺，具体过程如下：
首先，去应力退火
轧辊毛坯装炉，升温速度10℃/h、辊温至480-520℃保温，保温时间辊身直径40mm/h，然后炉冷。
然后，回火一
轧辊粗车检测辊硬度后装炉，升温速度12℃/h，辊温至450 -480℃保温，保温时间轧辊直经40mm/h，再炉冷。
最后，回火二
轧辊检测辊面硬度，观察金相组织后装炉，升温速度10℃/h，辊温至420-450℃保温，保温时间10-20小时，然后炉冷至100度出炉。
步骤E轧辊性能检测，具体过程如下：
对轧辊进行硬度检测
轧辊表面硬度76-80HSD，辊面至孔型槽硬度落差≤2HSD，辊颈硬度40-48HSD，轧辊冲击韧性符合工艺要求。
对轧辊进行抗拉强度检测
轧辊辊颈抗拉强度≥480Mpa。
轧辊金相组织：
辊身:贝氏体+马氏体+少量残奥+碳化物(细粒状)25-35%，石墨含量0.5-2.5%；
辊颈：球状石墨+珠光体十牛眼状铁素体+碳化物≤8%。
实施例二
如图1所示，一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊，包括轧辊外层和轧辊芯部，其中，轧辊外层和轧辊芯部的化学组分和质量百分含量不同，
轧辊外层的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.50%，
Si 0.60-1.20%，
Mn 0.60-1.20%，
Cr 1.20-1.80%，
Ni 3.50-4.50%，
Mo 0.40-0.80%，
铌+钒 1.50-2.00%，
P≤0.03%，
S≤0.025%，
Re≥0.02%，
余量为Fe和不可避免杂质；
轧辊芯部的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.40%，
Si 200-2.50%，
Mn 0.40-0.60%，
Cr 0.10-0.20%，
Mg≥0.04%，
余量为Fe和不可避免杂质。
所述轧辊外层中的Re应大于等于0.02%利用其中的活性元素纯净铁水。
一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，包括以下步骤：
A.炉料选择；
B.熔炼过程中合金的加入；
C.浇注工艺；
D.轧辊特殊热处理工艺；
E.轧辊性能检测。
步骤A炉料选择，具体过程如下：
炉料选择选L04生铁、Q195或Q235废钢切头、轧辊成分所需的铁金、余数为回炉料和外层铁屑。
步骤B熔炼过程中合金的加入，具体过程如下：
首先，不易氧化烧损镍铬钼铁前期加入；
然后，易氧化的锰、钒后期加入；
再后，铁水温度在一定温度时，3-5mm的铌铁粒最后加入；
最后，铁水温度在走高温，时间为30min。
步骤C浇注工艺，具体过程如下：
首先，外层铁水浇注前走高温，微调合金，
然后，铁水温度至液相温+60-80℃出铁水浇注；
再后，外层温度至一定温度时停机，配模浇注芯部铁水，浇注温度，芯部铁水为高強度球墨铸铁。
步骤D轧辊特殊热处理工艺，包括去应力退火、回火一、回火二。
步骤E轧辊性能检测中，包括轧辊表面硬度检测、辊面至孔型槽硬度落差检测、辊颈硬度检测、轧辊辊颈抗拉强度检测。
具体的，步骤C浇注工艺，具体过程如下：
首先，外层铁水浇注前走高温，微调合金，
然后，设置温度1540-1550℃，时间30min，铁水温度至液相温+60-80℃出铁水浇注；
外层厚度为40-150mm，净工作层厚度为120-130mm，其余20-30mm为外层与芯部弥合成过度层；
再后，外层温度至1080-1100℃时停机，配模浇注芯部铁水，浇注温度1370-1390℃，芯部铁水为高強度球墨铸铁。
具体的，步骤D轧辊特殊热处理工艺，具体过程如下：
首先，去应力退火
轧辊毛坯装炉，升温速度10℃/h、辊温至480-520℃保温，保温时间辊身直径40mm/h，然后炉冷。
然后，回火一
轧辊粗车检测辊硬度后装炉，升温速度12℃/h，辊温至450 -480℃保温，保温时间轧辊直经40mm/h，再炉冷。
最后，回火二
轧辊检测辊面硬度，观察金相组织后装炉，升温速度10℃/h，辊温至420-450℃保温，保温时间10-20小时，然后炉冷至100度出炉。
步骤E轧辊性能检测，具体过程如下：
对轧辊进行硬度检测
轧辊表面硬度76-80HSD，辊面至孔型槽硬度落差≤2HSD，辊颈硬度40-48HSD，轧辊冲击韧性符合工艺要求。
对轧辊进行抗拉强度检测
轧辊辊颈抗拉强度≥480Mpa。
轧辊金相组织：
辊身:贝氏体+马氏体+少量残奥+碳化物(细粒状)25-35%，石墨含量0.5-2.5%；
辊颈：球状石墨+珠光体十牛眼状铁素体+碳化物≤8%。
本发明加入碳化物形成钒元素和强细化晶粒密实度的高钢性元素铌，改善了轧辊的理化性能，工作层硬度高，耐磨性能好，强钢性优异，轧制作业时，不易产生氧化性热裂纹，而且有效高的红硬性，产生耐磨性氧化膜能力强试制的样辊经上机使用，轧制比传统轧辊提增5成以上，轧材的表面光（银）亮度符合需求标准，轧辊的使用，不但提高了作业效率，还更好地降低了生产成本，提增了企业效益，并且延长使寿命。

Claims (8)

1.一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊，其特征在于：包括轧辊外层和轧辊芯部，其中，轧辊外层和轧辊芯部的化学组分和质量百分含量不同，
轧辊外层的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.50%，
Si 0.60-1.20%，
Mn 0.60-1.20%，
Cr 1.20-1.80%，
Ni 3.50-4.50%，
Mo 0.40-0.80%，
铌+钒 1.00-2.00%，
P≤0.03%，
S≤0.025%，
Re≥0.02%，
余量为Fe和不可避免杂质；
轧辊芯部的化学组分和质量百分含量如下：
C 3.00-3.40%，
Si 200-2.50%，
Mn 0.40-0.60%，
Cr 0.10-0.20%，
Mg≥0.04%，
余量为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊，其特征在于：所述轧辊外层中的Re应大于等于0.02%利用其中的活性元素纯净铁水。
3.一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（A）炉料选择；
（B）熔炼过程中合金的加入；
（C）浇注工艺；
（D）轧辊特殊热处理工艺；
（E）轧辊性能检测。
4.根据权利要求1所述的一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，其特征在于：步骤（A）炉料选择，具体过程如下：
炉料选择选L04生铁、Q195或Q235废钢切头、轧辊成分所需的铁合金、余数为回炉料和外层铁屑。
5.根据权利要求1所述的一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，其特征在于：步骤（B）熔炼过程中合金的加入，具体过程如下：
首先，不易氧化烧损镍铬钼铁前期加入；
然后，易氧化的锰、钒后期加入；
再后，铁水温度在一定温度时，3-5mm的铌铁粒最后加入；
最后，铁水温度在走高温，时间为30min。
6.根据权利要求1所述的一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，其特征在于：步骤（C）浇注工艺，具体过程如下：
首先，外层铁水浇注前走高温，微调合金，
然后，铁水温度至液相温+60-80℃出铁水浇注；
再后，外层温度至一定温度时停机，配模浇注芯部铁水，浇注温度，芯部铁水为高強度球墨铸铁。
7.根据权利要求1所述的一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，其特征在于：步骤（D）轧辊特殊热处理工艺，包括去应力退火、回火一、回火二。
8.根据权利要求1所述的一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊的工艺，其特征在于：步骤（E）轧辊性能检测中，包括轧辊表面硬度检测、辊面至孔型槽硬度落差检测、辊颈硬度检测、轧辊辊颈抗拉强度检测。
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