CN115505831A - 大型钢合金球铁轧边辊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型钢合金球铁轧边辊及其制备方法，该大型钢合金球铁轧边辊的合金元素及重量百分比含量是：C为3.5‑3.8%，Si为1.0‑1.3%，Mn为0.6‑1.0%，Cr为1.1‑1.5%，Mo为0.1‑0.6%，Mg为0.04‑0.1%，Re为0.01‑0.05%，Ni为0.5‑2.5%,其余为Fe和不可避免杂质，所述大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织。本发明的大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织，能够有效提升辊身工作面的硬度和硬度均匀性。
Description
技术领域
本发明属于轧辊技术领域，具体涉及一种大型钢合金球铁轧边辊及其制备方法。
背景技术
轧辊是钢材轧制过程中常常用到的一种部件，轧辊为了满足轧制要求，轧辊工作面通常需要具有耐磨、耐高温、高硬度等特性，而轧辊内部非工作面需要具备一定韧性。因此，现有技术通常有两种加工方式，一是通过两次离心复合浇铸的方式，先离心浇铸外层，再浇铸内层，外层和内层分别采用特性不同的钢水或铁水进行浇铸；另一种方式是分别制备辊环和辊芯，然后进行装配。第一种方式内层和外层由于组分不同，需要分两炉炼制钢水，制备的时间较长、成本较高，第二种方式装配容易存在误差，影响后续使用，并且装配面需要额外精加工，制作时间、成本也很高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种大型钢合金球铁轧边辊，该大型钢合金球铁轧边辊具有制备成本低、时间快，并且工作面硬度高且硬度落差小的优点。
根据本发明实施例的大型钢合金球铁轧边辊，该大型钢合金球铁轧边辊的合金元素及重量百分比含量是：C为3.5-3.8%，Si为1.0-1.3%，Mn为0.6-1.0%，Cr为1.1-1.5%，Mo为0.1-0.6%，Mg为0.04-0.1%，Re为0.01-0.05%，Ni为0.5-2.5%,其余为Fe和不可避免杂质，所述大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织。
根据本发明一个实施例，所述大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面硬度为63-70HSD，辊身工作面硬度不均匀度小于2HSD。
根据本发明一个实施例，一种制备方法，用于制备上述的大型钢合金球铁轧边辊，包括以下步骤，S1：根据大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面形状制作出铸型模具；S2：熔炼出合金球铁铁水；S3：将合金球铁铁水浇铸入铸型模具中，并进行自然冷却；S4：开箱后先进行回火处理再进行机加工。
根据本发明一个实施例，在S1中，铸型模具包括自下而上依次堆叠的底箱、铸型下节、铸型上节和冒口箱，所述底箱、铸型下节、铸型上节和冒口箱的内部相连通，以形成轧边辊型腔。
根据本发明一个实施例，所述铸型下节和所述铸型上节内表面的涂料厚度为0.2-0.5mm，所述铸型下节和所述铸型上节之间设置有扁坭芯，所述扁坭芯的厚度为3-8mm，所述扁坭芯为烘干的粘土砂。
根据本发明一个实施例，铸型模具还包括直浇道，所述直浇道连接所述底箱，所述直浇道的下端与所述轧边辊型腔的下端相连通。
根据本发明一个实施例，在S3之前，对底箱、扁坭芯、直浇道和冒口箱进行烘干处理，将铸型下节和铸型上节加热到180-220℃。
根据本发明一个实施例，在S3中，浇铸的方式为合金球铁铁水从直浇道的上端浇入，而后在轧边辊型腔内自下而上完成静态浇铸。
根据本发明一个实施例，浇铸时的温度为1370-1390℃。
根据本发明一个实施例，回火处理的温度为650-680℃。
本发明的有益效果是，本发明的大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织，能够有效提升辊身工作面的硬度和硬度均匀性，采用静态浇铸的方式加工出大型钢合金球铁轧边辊，通过将铸型下节和铸型上节加热到180-220℃，合金球铁铁水浇铸后快速冷却，形成的激冷组织极大提升了大型钢合金球铁轧边辊的的物理性能，通过设置扁坭芯有效避免了在铸型下节和铸型上节之间出现激冷裂纹，同时无需进行多次浇铸或装配，节约了制作时间，降低了制作成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的大型钢合金球铁轧边辊的铸型模具的结构示意图；
图2是实施例1中辊身工作面的金相图；
图3是实施例2中辊身工作面的金相图；
附图标记：
冒口箱1、铸型上节2、铸型下节3、扁坭芯4、底箱5、轧边辊型腔6、直浇道7。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面具体描述根据本发明实施例的大型钢合金球铁轧边辊。
如图1所示，根据本发明实施例的大型钢合金球铁轧边辊，该大型钢合金球铁轧边辊的合金元素及重量百分比含量是：C为3.5-3.8%，Si为1.0-1.3%，Mn为0.6-1.0%，Cr为1.1-1.5%，Mo为0.1-0.6%，Mg为0.04-0.1%，Re为0.01-0.05%，Ni为0.5-2.5%,其余为Fe和不可避免杂质，大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织，激冷组织的厚度为40-60mm，优选为50mm。
其中，大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面硬度为63-70HSD，辊身工作面硬度不均匀度小于2HSD。
本发明还公开了一种制备方法，用于制备上述的大型钢合金球铁轧边辊，包括以下步骤，S1：根据大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面形状制作出铸型模具；S2：熔炼出合金球铁铁水；S3：将合金球铁铁水浇铸入铸型模具中，并进行自然冷却，其中，浇铸时的温度为1370-1390℃；S4：开箱后先进行回火处理再进行机加工，其中，回火处理的温度为650-680℃。
根据本发明一个实施例，在S1中，铸型模具包括自下而上依次堆叠的底箱5、铸型下节3、铸型上节2和冒口箱1，底箱5、铸型下节3、铸型上节2和冒口箱1的内部相连通，以形成轧边辊型腔6。进一步地，铸型下节3和铸型上节2选用的制作材料为QT400，铸型下节3和铸型上节2内表面的水基石墨涂料厚度为0.2-0.5mm，铸型下节3和铸型上节2之间设置有扁坭芯4，扁坭芯4的厚度为3-8mm，本实施例中扁坭芯4的厚度为4mm，扁坭芯4为烘干的粘土砂。
由于内部冷却速率较低，形成的激冷组织的厚度较薄，铸型下节3和铸型上节2之间的缝隙会使合金球铁铁水激冷时更容易产生裂纹，也就是说，扁坭芯4可以有效填充在铸型下节3和铸型上节2之间的缝隙，确保在辊身工作面处的铸型模具内部光滑，同时避免了铸型下节3和铸型上节2发生错位，避免了合金球铁铁水在激冷过程中，缝隙和错位对合金球铁铁水的流动和冷却造成影响，避免了辊身工作面上的激冷组织产生裂纹。
更进一步地，铸型模具还包括直浇道7，直浇道7连接底箱5，直浇道7的下端与轧边辊型腔6的下端相连通。在S3中，浇铸的方式为合金球铁铁水从直浇道7的上端浇入，而后在轧边辊型腔6内自下而上完成静态浇铸。
换言之，本发明在浇铸时采用了整体静态浇铸的方式进行浇铸，浇铸次数降低，时间缩短，极大降低了制备成本。
根据本发明一个实施例，在S3之前，对底箱5、扁坭芯4、直浇道7和冒口箱1进行烘干处理，将铸型下节3和铸型上节2加热到180-220℃。利用1000℃以上的温度落差对大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面进行快速冷却，从而形成激冷组织。
实施例1
该实施例中，熔炼的合金球铁铁水的化学组分及百分比含量是：C为3.6%，Si为1.3%，Mn为0.7%，Cr为1.1%，Mo为0.2%，Mg为0.05%，Re为0.02%，Ni为2.0%,其余为Fe和不可避免杂质，铸型下节3和铸型上节2加热温度为200℃，熔炼的合金球铁铁水的浇铸温度为1370℃，回火温度为650℃，辊身工作面金相图如图1所示，对辊身工作面进行硬度检测5次，硬度范围均在63-64HSD内。
实施例2
该实施例中，熔炼的合金球铁铁水的化学组分及百分比含量是：C为3.5%，Si为1.3%，Mn为0.7%，Cr为1.1%，Mo为0.3%，Mg为0.05%，Re为0.02%，Ni为2.5%,其余为Fe和不可避免杂质，铸型下节3和铸型上节2加热温度为210℃，熔炼的合金球铁铁水的浇铸温度为1380℃，回火温度为650℃，辊身工作面金相图如图1所示，对辊身工作面进行硬度检测5次，硬度范围均在64-65HSD内。
本发明的有益效果是，本发明的大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织，能够有效提升辊身工作面的硬度和硬度均匀性，辊身工作面硬度能够达到63-70HSD，辊身工作面硬度不均匀度小于2HSD，较高的硬度和硬度均匀性，提升了轧制性能和使用寿命，采用整体静态浇铸的方式加工出大型钢合金球铁轧边辊，通过将铸型下节3和铸型上节2加热到180-220℃，合金球铁铁水浇铸后快速冷却，形成的激冷组织极大提升了大型钢合金球铁轧边辊的的物理性能，同时无需进行多次浇铸或装配，也无需对轧边辊内外部分组分进行单独配比，节约了制作时间，降低了制作成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种大型钢合金球铁轧边辊，其特征在于，该大型钢合金球铁轧边辊的合金元素及重量百分比含量是：C为3.5-3.8%，Si为1.0-1.3%，Mn为0.6-1.0%，Cr为1.1-1.5%，Mo为0.1-0.6%，Mg为0.04-0.1%，Re为0.01-0.05%，Ni为0.5-2.5%,其余为Fe和不可避免杂质，所述大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面为激冷组织。
2.根据权利要求1所述的大型钢合金球铁轧边辊，其特征在于，所述大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面硬度为63-70HSD，辊身工作面硬度不均匀度小于2HSD。
3.一种制备方法，用于制备如权利要求1-2中任一所述的大型钢合金球铁轧边辊，其特征在于，包括以下步骤，
S1：根据大型钢合金球铁轧边辊的辊身工作面形状制作出铸型模具；
S2：熔炼出合金球铁铁水；
S3：将合金球铁铁水浇铸入铸型模具中，并进行自然冷却；
S4：开箱后先进行回火处理再进行机加工。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在S1中，铸型模具包括自下而上依次堆叠的底箱（5）、铸型下节（3）、铸型上节（2）和冒口箱（1），所述底箱（5）、铸型下节（3）、铸型上节（2）和冒口箱（1）的内部相连通，以形成轧边辊型腔（6）。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铸型下节（3）和所述铸型上节（2）内表面的涂料厚度为0.2-0.5mm，所述铸型下节（3）和所述铸型上节（2）之间设置有扁坭芯（4），所述扁坭芯（4）的厚度为3-8mm，所述扁坭芯（4）为烘干的粘土砂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，铸型模具还包括直浇道（7），所述直浇道（7）连接所述底箱（5），所述直浇道（7）的下端与所述轧边辊型腔（6）的下端相连通。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在S3之前，对底箱（5）、扁坭芯（4）、直浇道（7）和冒口箱（1）进行烘干处理，将铸型下节（3）和铸型上节（2）加热到180-220℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在S3中，浇铸的方式为合金球铁铁水从直浇道（7）的上端浇入，而后在轧边辊型腔（6）内自下而上完成静态浇铸。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，浇铸时的温度为1370-1390℃。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，回火处理的温度为650-680℃。
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