CN1428212A - 轧制型钢用复合辊环的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于各类型钢轧机轧制型钢用复合辊环的制造方法，采用耐磨合金浇注成整体辊环，辊环淬火加热前用将辊环内层用保温材料板保护，保温材料板由高强度耐热钢螺栓、垫片和螺帽固定，保温材料板和螺栓、垫片、螺帽随辊环在热处理炉内一起加热和保温，在随后的快速冷却中，辊环外层冷却快，淬火组织中可获得高硬度的马氏体或贝氏体组织，辊环内层由于保温材料板的保温作用，冷却缓慢，淬火后辊环内层主要是珠光体组织，硬度较低，具有很好的加工性能，既可以方便地铣键槽，也可以方便地在内层钻螺纹孔。采用本发明可获得内外层组织和性能完全不同的复合辊环。本发明制造复合辊环生产工艺简单、生产效率高，辊环质量好，内层加工性能好。

Description

轧制型钢用复合辊环的制造方法

一、所属技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及一种用于各类型钢轧机轧制型钢用复合辊环的制造方法。

二、背景技术

辊环是型钢生产的关键工具，要求承受相当强烈的轧制力的作用。除了要有良好的抗断裂性能外，表面还应具有良好的耐磨性能。因此，提高辊环表面耐磨性的研究已经引起了普遍重视，辊环材料不断地得到改进和发展，从早期的普通冷硬铸铁、无限冷硬合金铸铁到高铬铸铁、高铬铸钢和高速钢等。随着辊环材质的不断改进，其硬度不断提高，耐磨性也不断提高。为了防止辊环使用中与芯轴发生转动，通常需要在辊环内侧开键槽或在辊环内侧加工出螺纹孔，通过花键或螺栓使辊环和芯轴结合牢靠。高硬度的辊环加工十分困难，为解决辊环内侧铣键槽和钻螺纹孔困难的难题，通常用复合辊环取代整体辊环。目前普遍采用复合铸造方法生产复合辊环，用低硬度铸铁或铸钢做辊环内层，高硬度合金材料做辊环外层，通过离心复合铸造方法成形。但这一方法首先需要独立的两套熔化设备，而且离心复合铸造中内外层复合工艺控制难度大，结合层易出现气孔、夹杂、疏松、分层等缺陷，降低结合层强度，影响复合辊环质量。另外铸造复合辊环高温热处理时，内层强度降低，导致辊环使用时易变形、开裂。铸造复合辊环由于内外层热物理性能不同，高温热处理时，热应力大，结合层易开裂。

三、发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种轧制型钢用复合辊环的制造方法。本发明是采用耐磨合金浇注成整体辊环，经退火处理后进行粗加工，经淬火和回火处理后进行精加工。本发明的主要特点是辊环淬火加热前将辊环内层用保温材料板保护，保温材料板由高强度耐热钢螺栓固定，保温材料板和螺栓、垫片、螺帽随辊环在热处理炉内一起加热和保温，在随后的快速冷却中，辊环外层冷却快，淬火组织中可获得高硬度的马氏体或贝氏体组织，辊环内层由于保温材料板的保温作用，冷却缓慢，淬火后辊环内层主要是珠光体组织，硬度较低，具有很好的加工性能，既可以方便地铣键槽，也可以方便地在内层钻螺纹孔。采用本发明可获得内外层组织和性能完全不同的复合辊环。

本发明复合辊环与现有技术相比具有以下优点：

①用本发明制造复合辊环，工艺简单，克服了传统复合铸造辊环需要两套熔炼设备同时熔化内、外层金属，复合层易出现气孔、夹杂、疏松、分层等铸造缺陷，降低结合层强度，影响复合辊环质量。

②用本发明制造复合辊环克服了传统复合铸造辊环高温热处理时，内层强度明显下降，辊环使用时易变形、开裂，以及内外层材料热物理性能不同，高温热处理时，热应力大，结合层易开裂。

③用本发明制造复合辊环，选择合适厚度的保温材料板保护辊环内层，选择合适直径高强度耐热钢螺栓固定保温材料板，淬火处理后可获得外层硬度高、耐磨性好，内层硬度低、加工性能好的复合辊环。

四、附图说明

图1是本发明在淬火热处理时将辊环内层用保温材料板保护的示意图。

五、具体实施方式

本发明是在现有耐磨合金辊环的基础上改进而成的。现有耐磨合金辊环淬火热处理时，辊环直接放在热处理炉内加热和保温，在随后冷却时，外层为了得到耐磨性好的高硬度马氏体或贝氏体组织，耐磨合金辊环淬火冷却需要进行快速冷却，由于内层没有采取保护措施，冷却较快，内层也获得了高硬度的马氏体或贝氏体组织，加工性能很差。本发明复合辊环是在辊环淬火加热前，辊环内层用厚度为15mm～45mm的保温材料板保护，保温材料板由高强度耐热钢螺栓固定，螺栓直径φ10mm～φ55mm，保温材料板的直径比辊环的要求报废直径小10mm以上。带有保温材料板的辊环淬火加热和保温后，在随后的淬火快速冷却时，辊环外层由于冷却快，可以获得硬度高、耐磨性好的马氏体或贝氏体组织，辊环内层由于保温材料板的保温作用，冷却缓慢，内层获得了硬度低、加工性能好的珠光体组织，采用本发明获得了内外层组织和性能完全不同的复合辊环。

本发明复合辊环淬火加热时内层用保温材料板保护，保温材料板厚度小于15mm，辊环淬火冷却时，保温材料板的保温效果差，内层冷却快，淬火后辊环内层组织中含有较多高硬度的马氏体或贝氏体，加工性能差。保温材料板厚度超过45mm，保温材料板体积过大，淬火热处理时占用的炉膛体积多，降低了热处理炉的工作效率。保温材料板厚度15mm～45mm既有良好的保温效果，占用的炉膛体积适中，用于热处理复合辊环效果最好。

本发明复合辊环淬火加热时固定保温材料板的高强度耐热钢螺栓直径小于φ10mm，由于高温加热和保温时，螺栓强度下降，易出现变形和断裂，影响保温材料板的保温效果。高强度耐热钢螺栓直径大于φ55mm，螺栓重量增加，增加了辊环淬火时搬运的难度，同时螺栓直径过大，增加了吸热量，降低了热处理的加热效率。此外螺栓直径过大，由于钢的导热性好，辊环淬火冷却时，辊环内层的热量易于沿螺栓传递，增大了辊环内层的冷却速度，淬火后辊环内层组织中含有较多高硬度的马氏体或贝氏体，加工性能差。高强度耐热钢螺栓直径φ10mm～φ55mm，既保证了足够的连接强度，同时又不会使辊环内层过多的热量沿螺栓传递，保证了保温材料板的保温效果，有利于通过热处理获得复合辊环。

下面结合附图和发明人依本发明的技术方案所完成的实施例对本发明作进一步的详细描述。这些实施例仅是本发明的较佳的实施例，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

用离心铸造方法整体浇注高速钢辊环，辊环毛坯尺寸φ305/φ130×100(mm)，辊环的化学成分如下(重量％)：1.58C，0.74Si，0.55Mn，1.02Ni，4.89W，4.53Mo，1.78V，2.81Nb，7.34Cr，1.32Co，0.024S，0.027P，其余为Fe。辊环退火处理后进行粗加工，退火处理工艺是辊环在热处理炉内随炉加热到920℃，保温5h，炉冷，退火后辊环硬度31.4HRC。粗加工后的辊环尺寸为φ287/φ157×92(mm)。粗加工后辊环进行淬火和回火处理。辊环淬火时按附图1所示的方式将辊环4内层用保温材料板3保护。保温材料板3厚度为24mm，保温材料板3直径φ230mm，比辊环4允许报废尺寸φ255mm小25mm，保温材料板3由直径φ14mm的高强度耐热钢螺栓5、垫片2和螺帽1固定。高速钢辊环淬火处理工艺是高速钢辊环4连同保温材料板3、高强度耐热钢螺栓5、垫片2和螺帽1一起随炉加热到1060℃，保温3h，然后快速冷却，淬火后辊环4外层获得了高硬度的马氏体组织，硬度大于62HRC，内层获得了低硬度的珠光体组织，硬度小于32HRC。辊环4淬火后在560℃回火两次，回火后辊环4磨削加工到成品尺寸φ285/φ160×90(mm)。辊环4回火处理后外层由于有部分残余奥氏体转变为马氏体，硬度进一步提高，硬度大于65HRC，内层硬度变化不大，用本发明获得的高速钢复合辊环内层硬度低，铣键槽和钻螺纹孔方便，效率高、速度快；外层硬度高，耐磨性好，应用于高速线材轧机预精轧机组上，使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁辊环提高10倍以上。

实施例2：

用离心铸造方法整体浇注高铬铸铁辊环，辊环毛坯尺寸φ372/φ190×115(mm)，辊环的化学成分如下(重量％)：3.12C，0.83Si，0.75Mn，1.02Ni，1.53Mo，20.84Cr，0.037S，0.028P，其余为Fe。辊环退火处理后进行粗加工，退火处理工艺是辊环在热处理炉内随炉加热到900℃，保温6h，炉冷，退火后辊环硬度29.7HRC。粗加工后的辊环尺寸为φ352/φ218×107(mm)。粗加工后辊环进行淬火和回火处理。辊环淬火时按附图1所示的方式将辊环4内层用保温材料板3保护。保温材料板3厚度为28mm，保温材料板3直径φ280mm，比辊环4允许报废尺寸φ305mm小25mm，保温材料板3由直径φ16mm的高强度耐热钢螺栓5、垫片2、螺帽1固定。高铬铸铁辊环淬火处理工艺是高铬铸铁辊环4连同保温材料板3、高强度耐热钢螺栓5、垫片2和螺帽1一起随炉加热到1020℃，保温4h，然后快速冷却，淬火后辊环4外层获得了高硬度的马氏体组织，硬度大于60HRC，内层获得了低硬度的珠光体组织，硬度小于32HRC。辊环4淬火后在500℃回火一次，回火后辊环4磨削加工到成品尺寸φ350/φ220×105(mm)。辊环4回火处理后外层由于有部分残余奥氏体转变为马氏体，硬度进一步提高，硬度大于62HRC，内层硬度变化不大，用本发明获得的高铬铸铁复合辊环内层硬度低，铣键槽和钻螺纹孔方便，效率高、速度快；外层硬度高，耐磨性好，应用于棒材轧机切分机组上，使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁辊环提高2倍以上。

Claims (3)

1、一种用于各类型钢轧机轧制型钢用复合辊环的制造方法，采用耐磨合金浇注成整体辊环，经退火处理后进行粗加工，经淬火和回火处理后进行精加工；其特征在于，在辊环淬火加热前将辊环内层用保温材料板进行保护，保温材料板由高强度耐热钢螺栓固定，保温材料板和螺栓随辊环在热处理炉内一起加热和保温，然后再一起进行快速冷却，当辊环外层冷却到常温时，即可获得内外层组织和性能完全不同的复合辊环。

2、如权利要求1所说的复合辊环制造方法，其特征在于，所述保温材料板的厚度为15mm～45mm。

3、如权利要求1所说的复合辊环制造方法，其特征在于，所述用于固定保温材料板的高强度耐热钢螺栓直径为φ10mm～φ55mm。

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