CN1184033C - 耐龟裂性良好的连续铸造轧辊 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐龟裂性良好的连续铸造轧辊。在辊身部分的表面上压花加工出间距为0.5mm～3mm、深度为0.2mm～3mm的槽从而形成大致呈菱形的凸凹花纹或避开周向的螺旋状凸凹花纹，之后，在该辊身部分的表面上设置陶瓷或玻璃喷涂熔融层。本发明通过减轻从铸带输入的热量负荷，抑制由热应力引起的龟裂，同时，通过预先在辊身部分的表面上成型出微细的凸凹花纹，抑制尖锐龟裂的发展，可以延长轧辊的寿命。

Description

耐龟裂性良好的连续铸造轧辊

技术领域

本发明涉及一种连续铸造设备的连续铸造轧辊，特别是涉及一种在可以抑制由于热应力而产生龟裂的同时、通过在辊身表面上预先形成细微的凸凹花纹可以抑制尖锐龟裂的发展、耐龟裂性良好的连续铸造轧辊。

背景技术

过去，钢铁生产设备中的连续铸造装置，如图2中所示的连续铸造设备的结构那样，熔融的钢水从钢包3经过中间包4注入到结晶器5中，由里侧内部被水冷的结晶器和设置在连续铸造轧辊1之间的外部喷淋水(图中未示出)对其进行冷却，一边冷却一边从出口侧拉出，连续地生产铸造材料、即铸带。

连续铸造轧辊1一边以大约2m/min以下的低速将铸带从铅直状态逐渐矫正为易于进行后续处理的水平状态，一边进行牵拉输送，同时，具有对铸带6施加辊压、精加工到规定厚度的作用。因而，如图3中的用于说明连续铸造轧辊受热周期的示意图所示，连续铸造轧辊1在每一次旋转中接触到高温的铸带6之后，受到从外部喷淋水喷嘴8喷出的冷却水的急冷和冷却孔7的冷却，在由于如此反复而同时受到热应力和机械弯曲应力的同时，在轧辊的周向上产生龟裂，并逐渐发展。

通常，对于直径400mm左右的轧辊，其龟裂的限度控制在龟裂深度为40～50mm左右。即，当龟裂超过该限度时轧辊折损的可能性变大，所以必须根据龟裂深度进行换辊。通常，连续铸造设备的轧辊的根数在一条生产线上就有数百根，因而轧辊的更换、回收费用非常大，延长轧辊寿命成为非常重要的课题。

传统的轧辊维修，由于包括母材在内的更新不利于降低成本，所以多半进行反复的修整，其顺序如下。即，首先根据在辊身上产生的龟裂的深度切削掉龟裂部分，通过在锻造成型的合金结构钢辊的母材上堆焊(铺底焊)与母材相应的材料，再在其上堆焊(上堆焊)厚度为数毫米的13Cr系不锈钢。然后，通过去除应力退火，利用机械加工进行精加工便可使用了。

作为其它方法，在特公昭59-14101号公报中公开了一种方法，通过在Cr系不锈钢堆焊层上进行自熔性合金喷涂加厚，通过在最表面上坚硬的喷涂加厚层上产生龟甲状的微细龟裂，抑制尖锐龟裂的发展。并且，在特公昭64-48650号公报中公开了一种方法，该方法进行Cr系不锈钢堆焊后的氮化处理，利用在最表层形成的坚硬的氮化层，以图获得与喷涂相同的效果。进而，在特开昭63-47337号公报中公开了一种方法，在Cr系不锈钢堆焊后进行淬火，提高表面硬度，从而提高耐龟裂性和耐磨性。

近年来，主流的操作工艺是，在一个钢包的铸造结束、进行下一个成分不同的钢包的铸造时，通过在结晶器内于在先的铸带的末端上浇铸熔融的钢水，而连续地进行铸造。在这种情况下，具有在焊缝上敷设隔离铁板的作业，以便结晶器内的不同钢种不相互混合，这时，铸带必须停止一定的时间。这称为临界停机，而由于存在临界停机，使得热应力更加严重，龟裂的发展速度更快。

因此，在上述堆焊之后，在进行自熔性合金的喷涂增厚的方法中，喷涂层非常硬，并且热传导率也比Cr系不锈钢低，因而在初期大多会发生龟甲状的微细裂纹。该微细的龟甲状裂纹发展到堆焊层中，由于轧辊表面的龟裂前端的应力被分散降低了，其作用是抑制以后在周向方向上呈直线形状连结的尖锐龟裂的生成和发展的作用。但是，喷涂层由于热应力严重而很早便被剥离，剥离后新产生的龟裂与龟甲状龟裂混在一起，又发展成尖锐龟裂的倾向。

并且，在进行堆焊后氮化处理的方法中，在Cr系不锈钢的表面上形成氮化铬使其非常坚硬，但其抗蚀性很低并且耐磨性下降。并且，由于腐蚀使龟裂的发展速度加速，所以不能充分提高耐龟裂性。

并且，在进行Cr系不锈钢堆焊后的淬火热处理的方法中，由于硬度很高但韧性低下，所以耐龟裂性甚至更加恶化，缩短了由龟裂所决定的寿命。

发明内容

本发明用于解决上述问题，其目的是提供一种耐龟裂性良好的连续铸造轧辊，通过降低从铸带输入的热量负荷抑制由于热应力产生的龟裂，同时，通过预先在辊身表面成形出细微的凸凹花纹，抑制尖锐龟裂的发展，可延长轧辊的寿命。

为了解决上述问题，本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊按下述方式制成，在辊身部分的表面上压花加工出间距0.5mm～3mm、深度0.2mm～3mm的槽，从而成型出大致呈菱形的凸凹花纹或避开周向的螺旋状凸凹花纹，之后，在该辊身部分的表面上设置陶瓷或玻璃喷涂熔融层。

附图说明

图1是表示本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的辊身部分的表面处理状态的示意图。

图2是表示连续铸造设备的结构的示意图。

图3是用于说明连续铸造轧辊的受热周期的示意图。

图4是表示本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的辊身部分的表面结构的示意图。

图5a和5b是表示本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的热冲击试验工序的示意图。

图中

1连续铸造轧辊

2轧花花纹

3钢包

4中间包

5结晶器

6铸带

7冷却孔

8外部喷淋水喷嘴

9连续铸造轧辊的辊身

10轧花加工面

11陶瓷或玻璃喷涂熔融层

12试验辊

13气体燃烧器

14液化石油气

15水槽

16冷却水

具体实施方式

现根据附图来说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的辊身部分表面处理状态的示意图。并且，图4是表示本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的辊身部分表面结构的示意图。

首先，在辊身部分表面上轧花加工出间距为0.5mm～3mm、深度0.2mm～3mm的槽，从而成型出大致呈菱形的凸凹花纹或避开周向的螺旋状凸凹花纹。利用所述轧花加工在辊身部分的表面上成型出微细的凸凹状花纹2。图4表示连续铸造轧辊的辊身部分9的轧花加工面10形成微细的凸凹状。该花纹具有与现有的轧辊表面中的初期微细龟裂相同的效果。即，由于分散、降低了龟裂前端的应力，所以可以抑制以后在周向上尖锐龟裂的产生和发展。

进而，在辊身部分表面上设置厚度为0.05mm-1mm的陶瓷或玻璃喷涂熔融层11。图4表示，在连续铸造轧辊的辊身9的轧花加工面10的表面上均匀地形成陶瓷或玻璃喷涂熔融层11。该陶瓷或玻璃喷涂熔融层11是以SiO₂为主体的陶瓷或玻璃薄膜喷涂熔融层，具有作为用于减轻从铸带6而来的热量输入负荷的绝热材料的效果。。

为了证实本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的效果，通过模拟进行耐龟裂性和耐热冲击性的试验。作为试验辊，在以基体材料SUS—410作为母材的轧辊(50φ×600L)的表面进行轧花(间距2mm、深度0.5mm)加工之后，在该轧辊的表面上设置喷涂熔融层(厚度0.3mm)。

图5a和5b是表示本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊的热冲击试验工序的示意图，如图5a所示，一边使试验辊12旋转，一边用采用液化石油气14的气体燃烧器13加热到600℃～650℃；之后，如图5b所示，浸入到加入冷却水16的水槽15中进行急冷。反复进行该试验30次以上，结果，在试验辊12的表面上未见任何异常。并且，未发现从没有发生龟裂的轧辊基体金属向喷涂层析出来氧化物。结果可知，通过在压花加工面11上设置作为绝热材料的陶瓷或玻璃喷涂熔融层11可以避免产生龟裂。

在实际生产线中应用本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊，因长期在高温保护气体环境下使用，预计由于热疲劳、热应力、磨损等任何一种原因均会产生龟裂。但是在这种情况下，由于在轧辊表面上通过轧花加工预先成型出凸凹花纹槽2，所以可以抑制在现有的轧辊上看到的沿周向发展的尖锐龟裂。沿着成型于轧辊表面的凸凹花纹产生均匀的微小裂纹，利用该微小裂纹使应力分散。

并且，通过使铸带6与凸凹花纹的凸起部分接触，减小了与铸带6的接触面，通过使从外部喷淋水喷嘴8而来的冷却水浸透到凹部，抑制向轧辊基体的热传导，从而不会使轧辊基体的温度急剧上升。进而，由于轧辊表面的陶瓷或玻璃喷涂熔融层11起绝热材料的作用，可以进一步抑制轧辊基体的温度上升。因此，可抑制轧辊表面的龟裂，不会由于尖锐龟裂而使轧辊折损。

如上所述，本发明的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊在实际生产线中不会产生龟裂，发生折损的情况也减少了。而且，轧辊基体表面被作为绝热材料的陶瓷或玻璃喷涂熔融层所覆盖，即使与高温板坯或铸带接触，轧辊基体也不会达到高温，从而，即减轻了热疲劳和热应力，又使得轧辊冷却结构简单化。因而，通过降低用于轧辊的堆焊和再生的堆焊、再生费用和使轧辊的冷却结构简单化，可以减低轧辊的制造成本等。进而，通过延长轧辊的寿命，与现有轧辊的管理成本相比将会大幅降低费用。

Claims (2)

1、一种耐龟裂性良好的连续铸造轧辊，其特征在于：在辊身部分的表面上成型出微细的凸凹花纹之后，在该辊身部分的表面上设置厚度为0.05mm～1mm的陶瓷或玻璃喷涂熔融层；凸凹花纹是由间距为0.5mm～3mm、深度为0.2mm～3mm的槽构成的大致呈菱形的花纹。

2、如权利要求1所述的耐龟裂性良好的连续铸造轧辊，其特征在于：所述槽构成为避开周向的螺旋形花纹。

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