CN115194422A - 一种锻造复合轧辊的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锻造复合轧辊的方法,属于轧辊制造技术领域,包括按照轧辊的成品规格将轧辊拆分为辊套和辊轴、分别制备辊套和辊轴所需的钢锭、将辊套和辊轴所需的钢锭分别制备成辊套辊坯和辊轴辊坯、将辊轴辊坯穿进辊套辊坯进行组坯、将组坯后的辊套辊坯和辊轴辊坯进行预热、封焊、对封焊后的组坯依次进行加热、锻造、热处理,并加工至成品。本发明摒弃了传统的大铸锭制大锻件的思路,采用纯净、均质和致密的小尺度基材,利用“增材制大”的思路制造高性能的大型复合轧辊,避免了制备纯净化、均质化和致密化大铸锭的业界难题。

Description

一种锻造复合轧辊的方法
技术领域
本发明涉及一种锻造复合轧辊的方法,属于轧辊制造技术领域。
背景技术
随着大型容器、桥梁及舰艇的大量应用,厚板、特厚板的需求越来越多, 轧机配辊尤其是大型锻钢支承辊等超大锻件的需求量也越来越大。通常,制备 超大锻件需要超大铸锭,但超大铸锭易存在严重的心部偏析和疏松等问题。因 此,纯净化、均质化和致密化铸锭的制备是开发高性能超大锻件的关键。
通常,制备超大锻件需要超大铸锭,然而超大铸锭的纯净化、均质化和致 密化一直是业界难题。由于超大铸锭心部冷速极为缓慢,铸锭心表温差极大, 因而造成铸锭心部O、N、P、S含量高于表面,降低了铸锭纯净度。同时,铸锭 心部的C、Cr等元素偏析严重,在锻造过程高碳、高合金的心部易开裂,影响 最终锻件的质量性能。另外,较大的心表温差和心部偏析,还易引起铸锭心部 的严重疏松和缩孔,影响锻件质量。
目前,日本JSW和韩国斗山等为改善超大铸锭质量,采用了多种手段,包 括电渣重熔、二次浇注稀释铸锭心部、降低铸锭心表温差、在铸锭高温预变形 等。近年来,一重、二重等国内企业针对超大铸锭的质量提升也开展了大量工 作,并取得了一定成效,实现了超大锻件的部分国产化,但锻件的质量稳定性 不足且生产成本很高,使得部分关键超大锻件仍需大量进口。
发明内容
本发明的目的是提供一种锻造复合轧辊的方法,通过复合制造工艺降低轧 辊制造难度,提高轧辊质量和性能,从而提高轧制时连续作业效率和提高板带 质量,减少次品、不合格品。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种锻造复合轧辊的方法,包括以下步骤:
(1)按照轧辊的成品规格将轧辊拆分为辊套和辊轴,所述辊套为轧辊的辊 身外层部分,辊轴为轧辊的辊身芯部和辊颈;
(2)分别制备辊套和辊轴所需的钢锭;
(3)将辊套和辊轴所需的钢锭分别制备成辊套辊坯和辊轴辊坯;
(4)清理辊套辊坯内表面和辊轴辊坯外表面,将辊轴辊坯穿进辊套辊坯进 行组坯;
(5)将组坯后的辊套辊坯和辊轴辊坯进行预热、封焊;
(6)对封焊后的组坯依次进行加热、锻造、热处理,并加工至成品。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述辊套所需的钢锭的化学组分及重 量百分含量为C:0.50%~0.60%,Si:0.30%~0.60%,Mn:0.40%~0.60%,Cr: 3.00%~5.00%,Ni:0.20%~0.60%,Mo:0.30%~0.60%,V:0.10~0.30%,P: ≤0.020%;S:≤0.010%;其余为Fe和不可避免的杂质;所述辊轴所需的钢锭 的制备材质为42CrMo。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述步骤(2)中辊套和辊轴所需的钢 锭的生产工艺步骤为:
A、将钢材原料用电弧炉和LF精炼炉进行冶炼,对精炼炉中的钢水化学组 分及重量百分含量进行化验,化验合格后进行真空脱气;
B、完成后在保护环境中将钢水注入钢锭模形成钢锭。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述步骤(5)预热、封焊的具体过程 如下:
A、组坯后装台车炉预热,预热温度范围400~500℃,保温10~20h;
B、对组坯两端端面接触线采用手工电弧焊方法进行封焊,使得接触面形成 封闭空间;封焊时预留通气孔,封焊后将真空泵与通气孔连接,利用通气孔将 辊套、辊轴接触面中空气抽出,形成真空环境,真空度50Pa以下,达到真空度 要求后将通气孔封闭。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术效果有:
本发明摒弃了传统的大铸锭制大锻件的思路,采用纯净、均质和致密的小 尺度基材,利用“增材制大”的思路制造高性能的大型复合轧辊,避免了制备 纯净化、均质化和致密化大铸锭的业界难题。
本发明将轧辊拆分为辊套和辊轴分别制备,然后将辊轴辊坯穿进辊套辊坯 进行组坯,并对组坯后的辊套辊坯和辊轴辊坯进行预热、封焊,加工至成品, 制备的复合轧辊复合界面复合良好,无裂纹等缺陷,复合界面抗拉强度好。
附图说明
图1是本发明复合轧辊的复合界面的光学金相图;
图2是本发明复合轧辊;
其中,1、辊套,2、辊轴。
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:
实施例1
一种锻造复合轧辊的方法,所述轧辊为:
轧辊规格:¢1500*1780*5372,净重:40.788t,所用钢锭规格:68.03t。
具体制备工艺包括以下步骤:
(1)按照轧辊的成品规格将轧辊拆分为辊套1和辊轴2,如图2所示,所 述辊套1为轧辊的辊身外层部分,成品规格为¢2000/¢1700*2760,所用钢锭规 格:18.878t;所述辊轴2为轧辊的辊身芯部和辊颈,成品规格为¢1700*2760, 所用钢锭规格:49.152t。
(2)分别制备辊套1和辊轴2所需的钢锭,所述辊套1所需的钢锭的化学 组分及重量百分含量为C:0.50%~0.60%,Si:0.40%~0.50%,Mn:0.40%~0.50%, Cr:4.50%~5.00%,Ni:0.20%~0.60%,Mo:0.40%~0.60%,V:0.10~0.30%, P:≤0.015%;S:≤0.010%;其余为Fe和不可避免的杂质;所述辊轴2所需的 钢锭的制备材质为国标42CrMo。
所述辊套1和辊轴2所需的钢锭的生产工艺步骤如下:
A、将钢材原料用电弧炉和LF精炼炉进行冶炼,对精炼炉中的钢水化学组 分及重量百分含量进行化验,化验合格后进行真空脱气;
B、完成后在保护环境中将钢水注入钢锭模形成钢锭。
(3)将辊套1和辊轴2所需的钢锭分别制备成辊套辊坯和辊轴辊坯
将辊套1所需的钢锭按照锻造工序生产工艺制得辊套辊坯,锻造工序具体 过程如下:
锻造前钢锭在台车炉加热至1200-1300℃,加热时间为15-30h;然后转移 至80MN油压机锻造,通过镦粗、冲孔、扩孔锻造,将钢锭制成锻坯,锻坯进行 锻后热处理后进行车削加工至辊套要求尺寸,锻后热处理的具体过程:将锻坯 加热至750~850℃,保温10~20h,然后缓慢冷却至680~720℃,保温30~40h, 再进行退火处理,制得辊套辊坯。
将辊轴2所用钢锭在粗加工机床先进行粗加工,粗加工后在精加工机床和 磨床按照精加工图纸加工至尺寸、粗糙度要求,制得辊轴辊坯。
(4)清理辊套辊坯内表面、辊轴辊坯外表面,将辊轴辊坯穿进辊套辊坯进 行组坯。
(5)将组坯后的辊套辊坯和辊轴辊坯进行预热、封焊,具体过程如下:
A、组坯后装台车炉预热,预热温度范围400~500℃,保温10~20h;
B、对组坯两端端面接触线采用手工电弧焊方法进行封焊,使得接触面形成 封闭空间;封焊时预留通气孔,封焊后将真空泵与通气孔连接,利用通气孔将 辊套、辊轴接触面中空气抽出,形成真空环境,真空度50Pa以下,达到真空度 要求后将通气孔封闭。
(6)对封焊后的组坯依次进行加热、锻造、热处理,并加工至成品
对封焊后的组坯加热,将组坯加热到1280℃,保温35h;再将加热后的组 坯在80MN压机上锻造,经多火次顺序镦粗、拔长,锻造成复合辊坯;然后将复 合辊坯进行锻后热处理,粗加、半精加,差温热处理至硬度要求;最后,将热 处理后辊坯按成品图纸,通过车床、镗床、磨床等设备加工至图纸要求。
将实施例1制备的复合轧辊辊身进行超声波探伤检测,复合界面无反射波, 说明复合良好,无裂纹等缺陷;图1为复合轧辊取样检测复合界面的光学金相 显微组织,由图1可以看出辊套和辊轴双金属界面实现了冶金结合;复合界面 平均抗拉强度为656.7Mpa。
实施例2
与实施例1中的工艺步骤相同,与实施例1的区别在于:
轧辊规格:¢1000*1530*4444,净重14.117t,所用钢锭规格为22.95t。
(1)按照轧辊的成品规格将轧辊拆分为辊套和辊轴,所述辊套成品规格 为¢1400/¢1200*1900,所用钢锭规格为6.088t;所述辊轴成品规格¢1200*1900, 所用钢锭规格为16.86t。
实施例3
与实施例1中的工艺步骤相同,与实施例1的区别在于:
轧辊规格:¢1000*1530*4444,净重14.117t,所用钢锭规格为22.95t。
(1)按照轧辊的成品规格将轧辊拆分为辊套和辊轴,辊套成品规格 为¢1400/¢1200*1900,所用钢锭规格为6.088t;辊轴成品规格¢1200*1900,所 用钢锭规格为16.86t。
(2)所述辊套所需的钢锭的化学组分及重量百分含量:C:0.50%~0.60%, Si:0.40%~0.50%,Mn:0.40%~0.50%,Cr:3.00%~3.50%,Ni:0.20%~0.60%,Mo:0.20%~0.40%,V:0.10~0.30%,P:≤0.020%;S:≤0.010%;其余为Fe 和不可避免的杂质。

Claims (4)

1.一种锻造复合轧辊的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)按照轧辊的成品规格将轧辊拆分为辊套和辊轴,所述辊套为轧辊的辊身外层部分,辊轴为轧辊的辊身芯部和辊颈;
(2)分别制备辊套和辊轴所需的钢锭;
(3)将辊套和辊轴所需的钢锭分别制备成辊套辊坯和辊轴辊坯;
(4)清理辊套辊坯内表面和辊轴辊坯外表面,将辊轴辊坯穿进辊套辊坯进行组坯;
(5)将组坯后的辊套辊坯和辊轴辊坯进行预热、封焊;
(6)对封焊后的组坯依次进行加热、锻造、热处理,并加工至成品。
2.根据权利要求1所述的一种锻造复合轧辊的方法,其特征在于:所述辊套所需的钢锭的化学组分及重量百分含量为C:0.50%~0.60%,Si:0.30%~0.60%,Mn:0.40%~0.60%,Cr:3.00%~5.00%,Ni:0.20%~0.60%,Mo:0.30%~0.60%,V:0.10~0.30%,P:≤0.020%;S:≤0.010%;其余为Fe和不可避免的杂质;所述辊轴所需的钢锭的制备材质为42CrMo。
3.根据权利要求1所述的一种锻造复合轧辊的方法,其特征在于:所述步骤(2)中辊套和辊轴所需的钢锭的生产工艺步骤为:
A、将钢材原料用电弧炉和LF精炼炉进行冶炼,对精炼炉中的钢水化学组分及重量百分含量进行化验,化验合格后进行真空脱气;
B、完成后在保护环境中将钢水注入钢锭模形成钢锭。
4.根据权利要求1所述的一种锻造复合轧辊的方法,其特征在于:所述步骤(5)预热、封焊的具体过程如下:
A、组坯后装台车炉预热,预热温度范围400~500℃,保温10~20h;
B、对组坯两端端面接触线采用手工电弧焊方法进行封焊,使得接触面形成封闭空间;封焊时预留通气孔,封焊后将真空泵与通气孔连接,利用通气孔将辊套、辊轴接触面中空气抽出,形成真空环境,真空度50Pa以下,达到真空度要求后将通气孔封闭。
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