CN1350890A - 带有三层结构高合金复合辊套的镶套辊 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镶套辊产品,它由辊套和辊芯组成。为了解决高合金铸造辊套易于开裂的问题,提供了一种由耐磨外层、过渡层和韧性内层冶金熔合而成的三层离心复合铸造辊套。过渡层具有抑制外层合金混入内层并使组织逐步过渡减小应力的作用,从而使三层结构高合金复合辊套兼顾了耐磨性和抗裂性要求,这项技术提高了镶套辊的承载能力,将促进镶套辊在轧钢等行业的应用。
Description
本发明涉及一种镶套辊，主要适用于轧钢机上所用的热轧工作辊，也用于轻工机械行业的各种轧辊。
近年来，轧钢技术取得很大的进步，从提高轧制产品尺寸精度和表面质量及生产效率的角度出发，对轧辊耐磨性和辊面质量提出了进一步的要求。这种发展趋势促进了对各种高合金材质轧辊的需求。
在轧辊行业中应用的高合金材质是一类包含一次碳化物组织的黑色金属材料，包括通俗所说的高速钢、高铬合金、高镍铬钼无限冷硬铸铁等材质。一般是将这些材料采用CPC、CF和电渣熔铸等工艺方法制成实芯轧辊的工作层。有些需要特殊设备，有些生产工艺复杂成本高。如果将高合金材料用做镶套辊的辊套，则可简化生产工艺降低造价，但存在的最大问题是高合金辊套易于开裂，难以承受较大的轧制截荷。
本发明的目的是提供一种镶套辊，所用的高合金辊套既具有优良的耐磨性能又具有良好的抗裂性能。
技术方案：
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种镶套辊，它由辊套和辊芯两部分组成，二者靠热装方式过盈配合在一起，具有如下特征：
1、辊套是由不同材质的外层、过渡层和内层三部分构成，过渡层既将外层和内层分隔开使其不直接接触又分别与二者在冶金学意义上熔合到一起而成为三层复合辊套。
2、辊套外层是辊身主要工作部位，根据具体使用场合不同厚度在25～60mm范围。外层材质是具有优良耐磨性和抗表面粗糙性的高合金材料，其化学成分的重量百分比为：C1.0～3.4％、Si0.5～3.2％、Mn0.4～1.2％、Cr2～19％，还含有V8％以下、Nb5％以下、W4％以下、Ni5％以下、Co6％以下、N0.2％以下之中的一种或两种以上，其余为Fe不可避免的杂质。
实施时具体成分的最佳值要根据轧辊所用场合的条件(如轧材温度、冷却水量和辊面温度等参数)在上述范围内选取。主要是保证获得金相组织中面积百分比占10～30％的一次碳化物以保证耐磨性良好，同时又能尽量使一次碳化物细小均匀分散以获得良好的抗表面粗糙性和韧性。
3、辊套中间层的设置是本技术方案的一个关键环节。如果让辊套高合金外层与内层直接熔合，则外层的合金元素会大量混入内层并使内层硬度和脆性增加，特别是在熔合区产生不良组织，过渡层的设置很好地解决了这个问题。过渡层的厚度在20～50mm之间，其化学成分的设定要考虑抑制合金元素向内层的混入，同时要考虑从外层到内层从组织上和硬度上呈梯度逐渐过渡可以减小应力水平，同时要兼顾铸造性能及便于内层与其熔合。其化学成分的重量百分比为：C0.6～2.8％、Si0.4～2.9％、Mn0.3～1.2％、Cr10％以下、Mo2％以下、V2％以下、Nb2％以下、Ni1.8％以下、其余为Fe和不可避免的杂质。
4、辊套内层主要功能是通过过渡层给较脆的外层一个强韧性的后盾，同时承受轧制压力，从而提高辊套的承截能力和抗裂性能。它的内表面与辊芯外表面配合需要较高的磨擦系数以承受轧制扭短。所以辊套内层选用强韧性较好的铸钢或球墨铸铁或灰铸铁材质。
5、上述的三层结构的辊套的制造方法是利用离心浇注机采用离心铸造方法复合铸造的。主要工艺方法如下：将带有1～3mm耐火涂料的金属型预热到80～260℃，放置在离心浇注机上旋转使液体金属重力系数达到50～140时浇入外层金属液，浇注温度1350～1550℃。浇完外层马上加入防氧化玻璃保护渣，待外层凝固结束后浇入过渡层金属液体。再待至过渡层金属液凝固结束后最后浇入内层金属液体，直至全部凝固后离心机停机。冷却后辊套脱模、热处理、机加工，最后与辊芯热装成镶套组合轧辊，再精加工、检验、出成品。
本发明的优点：
1、带有三层结构高合金复合辊套的镶套辊兼顾了耐磨性和抗裂性。
2、上述镶套辊不需要特殊的制造设备，制作过程简便易行。
3、上述镶套辊材料利用合理，辊芯可以重复使用，从而降低轧辊费用取得较好的经济效果。
实施例：
按照本发明技术方案实施生产φ800mm带有三层结构高合金复合辊套的镶套辊，表1是四个实施例的辊套数据。将表1实施生产的辊套根据使用条件进行热处理达到技术要求，机加工后与辊芯热装成镶套辊产品，精加工后用于钢板热轧，体现出优异的耐磨性和抗表面粗糙性能，很好地满足了使用要求。
表1
| 实施例 | 位置 | 化学成分(Wt％) | 厚度(mm) | ||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Mo | V | Nb | Ni | 其它 | |||
| A | 外层 | 1.18 | 0.60 | 0.64 | 12.6 | 1.2 | 0.4 | 40 | |||
| 过渡层 | 1.60 | 0.74 | 0.52 | 1.2 | 20 | ||||||
| 内层 | 3.0 | 2.3 | 0.80 | 0.4 | 1.1 | Mg0.04球铁 | 50 | ||||
| B | 外层 | 2.66 | 2.4 | 0.60 | 15.2 | 1.6 | 2.1 | 40 | |||
| 过渡层 | 1.45 | 1.67 | 0.46 | 0.52 | 25 | ||||||
| 内层 | 0.67 | 0.47 | 0.48 | 1.2 | 1.4 | 45 | |||||
| C | 外层 | 2.76 | 0.58 | 0.70 | 18.4 | 2.0 | 1.2 | 40 | |||
| 过渡层 | 1.46 | 1.65 | 0.45 | 0.57 | 25 | ||||||
| 内层 | 0.74 | 0.55 | 0.48 | 0.46 | 1.4 | 45 | |||||
| D | 外层 | 1.82 | 0.62 | 0.56 | 5.7 | 4.1 | 2.4 | 1.8 | N0.08 | 38 | |
| 过渡层 | 1.42 | 1.86 | 0.43 | 0.52 | 22 | ||||||
| 内层 | 0.66 | 0.61 | 0.53 | 0.40 | 0.3 | 1.8 | 50 | ||||
Claims (5)
1、一种镶套辊产品，它由辊套和辊芯组合而成，其特征在于：辊套是由不同材质的外层、过渡层和内层三部分构成，过渡层既将外层和内层分隔开使其不直接接触又分别与二者在冶金学意义上熔合到一起而成为三层复合辊套。
2、根据权利要求1所述的一种镶套辊，其特征在于：辊套外层材质为具有优良耐磨磨性和抗表面粗糙性的高合金金属材料，其化学成分的重量百分比为：C1.0～3.4％、Si0.5～3.2％、Mn0.4～1.2％、Cr2～19％、Mo0.4～8％，还含有V8％以下、Nb4％以下、W4％以下、Ni5％以下、Co6％以下、No0.2％以下之中的一种或两种以上，其余为Fe和不可避免的杂质。
3、根据权利要求1所述的一种镶套辊，其特征在于：辊套过渡层化学成分的重量百分比为：C0.6～2.8％、Si0.4～2.9％、Mn0.3～1.2％、Cr10％以下Mo2％以下、V2％以下、Nb2％以下、Ni1.6％以下，其余为Fe和不可避免的杂质。
4、根据权利要求1所述的一种镶套辊，其特征在于：与过渡层相熔合并通过过渡层给外层提供支承的辊套内层采用具有良好韧性的铸钢或球铁材质以保证辊套的抗裂性能。
5、根据权利要求1～4所述的一种镶套辊，其特征在于：采用离心铸造方法制造所述外层、过渡层和内层，三层结构的高合金离心复合铸造辊套径热处理和机械加工后，采用热装方式与辊芯组合成镶套辊。
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