一种含硼轧辊的铸造方法 |
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申请号 | CN201710673524.0 | 申请日 | 2017-08-09 | 公开(公告)号 | CN107447162A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
申请人 | 江苏锦航机械制造有限公司; | 发明人 | 沈祥红; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种含 硼 轧辊 的 铸造 方法,所述含硼轧辊的外层采用 离心铸造 方法成形,辊芯采用球墨 铸 铁 ,并以顶注方法浇注成形。本发明方法在所采用的轧辊外层材料中含有硼,以提高轧辊的 耐磨性 ,同时添加V、W、Mo等 碳 化物形成元素,提高轧辊的硬度,但这种元素比现有的高速 钢 轧辊中的添加量低得多,因此,以低成本获得了好的轧辊性能。同时,这些元素的协同作用细化了 凝固 组织,改善了碳化物形态和分布,提高了 高速钢 轧辊强度和韧性。 | ||||||
权利要求 | 1.一种含硼轧辊的铸造方法,所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形,辊芯采用球墨铸铁,并以顶注方法浇注成形,所述外层的化学成分及重量百分比为C3.2-3.5%,Si0.2-0.4%,B1.2-1.6%,Cr6.3-7.0%,Mn1.6-1.8%,V1.5-1.8%,Mo2.2-2.8%,W1.2- |
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说明书全文 | 一种含硼轧辊的铸造方法技术领域背景技术[0002] 轧辊材料的发展和选用,主要着眼于提高辊身的耐磨性能,在轧辊辊身表面的金相组织中形成较硬的碳化物。早期使用的冷硬铸铁轧辊以 M3C型碳化物为主,如Fe3C等。后来加入合金元素铬发展起来的高铬铸铁轧辊,碳化物形态有所变化,以M7C3型为主,如Cr7C3等。目前正在迅速推广的高速钢复合轧辊,在使用状态下,轧辊表面层的金相组织主要由MC、M6C型碳化物以及在高温下有较高硬度的基体组织构成,因此具有优异的耐磨性。早期使用的冷硬铸铁轧辊,硬度低,硬化层薄,轧辊耐磨性差,使用寿命短,需要频繁更换,降低了轧机作业率。在冷硬铸铁基础上发展起来的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊,尽管耐磨性有明显改善,但轧辊脆性大,铸造和使用中易开裂,甚至出现剥落,且含有较多价格昂贵的合金元素,导致轧辊生产成本增加。高铬铸铁轧辊和高速钢轧辊尽管耐磨性好,但都含有较多的合金元素,导致轧辊生产成本增加。 发明内容[0003] 本发明的目的之一在于提供一种含硼轧辊的铸造方法,以解决现有技术生产轧辊成本较高或综合性能差的问题。 [0004] 本发明采用的技术方案如下: [0005] 一种含硼轧辊的铸造方法,所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形,辊芯采用球墨铸铁,并以顶注方法浇注成形;所述外层的化学成分及重量百分比为C3.2-3.5%,Si0.2-0.4%,B1.2-1.6%,Cr6.3- 7.0%,Mn1.6-1.8%,V1.5-1.8%,Mo2.2-2.8%,W1.2-1.6%,Nb0.1- 0.3%,Ce0.25-0.35%,Ti0.3-0.5%,S<0.03%,P<0.04%,其余为 Fe;所述方法包括以下步骤: [0009] ④用离心铸造机浇注轧辊外层,外层钢水浇注温度为1470-1480℃,当轧辊外层完全凝固,且轧辊外层内表面温度达到1165-1175℃时,浇注辊芯球墨铸铁,辊芯球墨铸铁浇注温度为1340-1370℃; [0010] ⑤轧辊浇注12-24小时后拆箱,然后置于缓冷坑,冷却至室温后切割浇冒口,清理残根、飞边、毛刺后粗加工; [0011] ⑥将粗加工后的轧辊进行热处理,所述热处理包括高温淬火和回火处理,淬火加热温度1000℃-1050℃,保温时间2-4小时。淬火冷却时,先喷雾冷却10-20分钟,随后空冷至辊面温度低于200℃时,入加热炉进行第一次回火处理,回火加热温度520℃-560℃,保温5-8小时后空冷,当辊面温度低于200℃时,入加热炉进行第二次回火处理,回火加热温度 500℃-540℃,保温8-12小时后炉冷,当炉温低于200℃后出炉,并精加工至规定尺寸。 [0012] 本发明的含硼轧辊的铸造方法的有益效果在于: [0013] ①本发明方法在所采用的轧辊外层材料中含有硼,以提高轧辊的耐磨性,同时添加V、W、Mo等碳化物形成元素,提高轧辊的硬度,但这种元素比现有的高速钢轧辊中的添加量低得多,极大地降低了成本,因此,以低成本获得了好的轧辊性能,这些元素的协同作用细化了凝固组织,改善了碳化物形态和分布,提高了高速钢轧辊强度和韧性,其抗拉强度达到1000MPa-1100MPa,冲击韧性达到17J/cm2-19J/cm2。 [0014] ②用本发明含硼轧辊的铸造方法生产工艺简单,通过合理的设计熔炼步骤,精确控制熔炼温度,以及优化热处理制度,获得了轧辊优异的微观组织,进而保证了轧辊优异的性能。其中金相组织中含有12-20%高硬度碳化物,导致轧辊硬度高,达到66-68HRC,耐磨性好。用于棒材轧机成品机架上,本发明制造高速钢轧辊使用效果为1100-1200t/mm,而高铬白口铸铁轧辊仅为120-150t/mm;用于热轧窄带钢成品机架上,本发明制造高速钢轧辊使用效果为1850t/mm-2000t/mm,而高镍铬无限冷硬铸铁轧辊仅为250t/mm~300t/mm。 具体实施方式[0015] 一种含硼轧辊的铸造方法,所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形,辊芯采用球墨铸铁,并以顶注方法浇注成形;所述外层的化学成分及重量百分比为C3.2-3.5%,Si0.2-0.4%,B1.2-1.6%,Cr6.3- 7.0%,Mn1.6-1.8%,V1.5-1.8%,Mo2.2-2.8%,W1.2-1.6%, Nb0.1-0.3%,Ce0.25-0.35%,Ti0.3-0.5%,S<0.03%,P<0.04%,其余为Fe;所述方法包括以下步骤: [0016] ①将普通废钢、铬铁、生铁、钨铁、钼铁、铌铁混合加热熔化,钢水熔清后加入硅铁和锰铁,出炉前加入钒铁; [0017] ②炉前调整成分合格后,将温度升至1560-1580℃,加入占上述钢水质量0.15-0.20%的铝脱氧,而后依次加入钛铁和硼铁,当钢水温度达到1580-1600℃时出炉; [0018] ③将铈基稀土破碎至粒度5-7mm的小块,经160-200℃烘干后,置于浇包底部,用包内冲入法对钢水进行复合变质处理; [0019] ④用离心铸造机浇注轧辊外层,外层钢水浇注温度为1470- 1480℃,当轧辊外层完全凝固,且轧辊外层内表面温度达到1165- 1175℃时,浇注辊芯球墨铸铁,辊芯球墨铸铁浇注温度为1340- 1370℃; [0020] ⑤轧辊浇注12-24小时后拆箱,然后置于缓冷坑,冷却至室温后切割浇冒口,清理残根、飞边、毛刺后粗加工; [0021] ⑥将粗加工后的轧辊进行热处理,所述热处理包括高温淬火和回火处理,淬火加热温度1000℃-1050℃,保温时间2-4小时。淬火冷却时,先喷雾冷却10-20分钟,随后空冷至辊面温度低于200℃时,入加热炉进行第一次回火处理,回火加热温度520℃-560℃,保温5-8小时后空冷,当辊面温度低于200℃时,入加热炉进行第二次回火处理,回火加热温度 500℃-540℃,保温8-12小时后炉冷,当炉温低于200℃后出炉,并精加工至规定尺寸。 [0022] 本发明的含硼轧辊的铸造方法的有益效果在于: [0023] ①本发明方法在所采用的轧辊外层材料中含有硼,以提高轧辊的耐磨性,同时添加V、W、Mo等碳化物形成元素,提高轧辊的硬度,但这种元素比现有的高速钢轧辊中的添加量低得多,极大地降低了成本,因此,以低成本获得了好的轧辊性能,这些元素的协同作用细化了凝固组织,改善了碳化物形态和分布,提高了高速钢轧辊强度和韧性,其抗拉强度达到1000MPa-1100MPa,冲击韧性达到17J/cm2-19J/cm2。 [0024] ②用本发明含硼轧辊的铸造方法生产工艺简单,通过合理的设计熔炼步骤,精确控制熔炼温度,以及优化热处理制度,获得了轧辊优异的微观组织,进而保证了轧辊优异的性能。其中金相组织中含有12-20%高硬度碳化物,导致轧辊硬度高,达到66-68HRC,耐磨性好。用于棒材轧机成品机架上,本发明制造高速钢轧辊使用效果为1100-1200t/mm,而高铬白口铸铁轧辊仅为120-150t/mm;用于热轧窄带钢成品机架上,本发明制造高速钢轧辊使用效果为1850t/mm-2000t/mm,而高镍铬无限冷硬铸铁轧辊仅为250t/mm~300t/mm。 |