型钢-轨梁轧机的高耐磨石墨钢材质轧边辊及其制造方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及型钢-轨梁轧机的高耐磨石墨钢材质轧边辊及其制造方法,属于轧边辊的技术领域。
背景技术
[0002] 型钢-轨梁万能轧机的轧边
机架工作时型钢翼缘端头与轧边辊辊身两端凹槽
接触,
轧辊主要工作面为辊身两端的凹槽,型钢翼缘对凹槽施加的是锯切式磨损,
轧边机架的轧辊必须具备良好的耐磨损性能和抗事故性能,即要求轧边辊具有较高的
耐磨性,同时硬度降落要小。另外轧辊开槽后辊身承受
轧制力的有效面积减小,尤其是对一些开槽较深的轧辊,为了保证轧辊的正常使用,必须要求轧辊具有一定的强韧性。
[0003] 目前型钢-轨梁万能轧机轧边辊可选用的材质包括
合金铸钢、半钢和高
碳半钢等,合金铸钢轧辊强度较高、强韧性较好,但耐磨型较差,在机周期短;半钢和高碳半钢耐磨性较好,但抗事故性和韧性需进一步提升。石墨钢材质中含有较高Ni、Cr、Mo
合金元素,通过合理控制
石墨化元素和碳化物形成元素的含量及相应比例,以及合理的
冶炼、浇注及
热处理工艺,基体组织中存在具有较高显微硬度的细粒状及棒状碳化物形成耐磨的质点,具有良好的耐磨性,而球状石墨的存在阻止热疲劳裂纹的发生和扩展,具有一定的抗热裂性能及抗事故性能。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供型钢-轨梁轧机的高耐磨石墨钢材质轧边辊及其制造方法,本发明具有高耐磨性,兼有优良的抗热裂性及抗事故冲击能力,同时能够改善轧边辊的抗粘钢能力,提高了在机周期及轧制效率。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:型钢-轨梁轧机的高耐磨石墨钢材质轧边辊及其制造方法,包括以下步骤:
一、将选配好的原料放入
电弧炉中采用
氧化法进行熔炼,并调整化学成分;
二、在步骤一熔炼完成后,出炉前进行包底孕育;
三、在步骤二包底孕育完成后,进行出钢,出钢过程中进行随流孕育;
四、在步骤三出钢过程中加入球化剂,球化剂随钢流冲入钢包;
五、出钢完成后对钢包内钢液进行吹氩
镇静一段时间;
六、在步骤五钢液
温度达到
浇注温度时,进行浇注,同时在浇注过程中进行随浇孕育;
七、将步骤六浇注好的铸件进行球化
退火;
八、在步骤七球化退火完毕后的铸件进行
机械加工后进行正火处理,后进行冷却;
九、在步骤八冷却到一定温度时,停止冷却,进行回火处理,得到高耐磨石墨钢材质轧边辊。
[0006] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤一中原料合金成分及各合金成分的重量百分含量为C:1.80~2.50%,Si:1.20~2.20%,Mn:0.50~1.20%,P≤0.03%;S≤0.03%,Cr:0.60~1.50%,Ni:0.20~1.00%,Mo:0.20~1.00%,其余为Fe和不可避免的杂质。
[0007] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤二、步骤三、步骤六中孕育所用的孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨
钢水加入5-10Kg孕育剂;其中随浇孕育加入的孕育剂的粒度为1-3mm。
[0008] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤四中球化剂为稀土
硅铁镁球化剂。
[0009] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤五镇静时间≥10min。
[0010] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤六浇注温度为钢液熔点温度的50℃以上。
[0011] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤七退火温度为700-800℃。
[0012] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤八正火温度为950-1000℃。
[0013] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤九在冷却到450-500℃后停止冷却,回火温度为550-600℃。
[0014] 本发明技术方案的进一步改进在于:步骤八中的正火冷却采取
风冷和空冷的方式。
[0015] 由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术效果有:本发明熔炼是在
电弧炉内进行,采用氧化法冶炼,氧化期的任务是脱P及去除金属中的气体和非金属夹杂物,还原期脱除钢液中的氧和硫,并调整化学成分满足要求。
[0016] 本发明热处理中的正火冷却采取风冷和空冷的方式,即可达到合适的硬度,又可避免冷速过快产生裂纹。
[0017] 本发明合理控制石墨化元素和碳化物形成元素的含量及相应比例,使得综合性能适用于型钢-轨梁万能轧机轧边辊的要求。
[0018] 本发明孕育处理包括出炉前的包底孕育、出钢过程中的随流孕育以及浇注过程中的随浇孕育,保证了组织中石墨的形态、分布和含量,保证了轧辊的抗热裂性和抗事故性。
附图说明
[0019] 图1是本发明的50X金相石墨照片;图2是本发明的100X金相组织照片。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图及具体
实施例对本发明做进一步详细说明:本发明公开了型钢-轨梁轧机的高耐磨石墨钢材质轧边辊及其制造方法,通过合理控制石墨化元素和碳化物形成元素的含量及相应比例,以及合理的冶炼、浇注及热处理工艺,本发明具有高耐磨性,兼有优良的抗热裂性及抗事故冲击能力,同时能够改善轧边辊的抗粘钢能力,提高了在机周期及轧制效率。包括以下步骤:
一、将选配好的原料放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼,原料合金成分及各合金成分的重量百分含量为C:1.80~2.50%,Si:1.20~2.20%,Mn:0.50~1.20%,P≤0.03%;S≤
0.03%,Cr:0.60~1.50%,Ni:0.20~1.00%,Mo:0.20~1.00%,其余为Fe和不可避免的杂质;
氧化期的任务是脱P及去除金属中的气体和非金属夹杂物,还原期脱除钢液中的氧和硫,并调整化学成分满足要求;
二、在步骤一熔炼完成后,出炉前进行包底孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入5-10Kg孕育剂;
三、在步骤二包底孕育完成后,进行出钢,出钢过程中进行随流孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入5-10Kg孕育剂;
四、在步骤三出钢过程中加入稀土硅铁镁球化剂,球化剂随钢流冲入钢包;
五、出钢完成后对钢包内钢液进行吹氩镇静一段时间,镇静时间≥10min;
六、在步骤五钢液温度高于钢液熔点温度50℃以上时,进行浇注,同时在浇注过程中进行随浇孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入5-10Kg孕育剂,孕育剂的粒度为1-3mm;
七、将步骤六浇注好的铸件进行球化退火,退火温度为700-800℃;
八、在步骤七球化退火完毕后的铸件进行机械加工后进行正火处理,正火温度为950-
1000℃,后采用风冷和空冷冷却方式;
九、在步骤八冷却到450-500℃时,停止冷却,进行回火处理,回火温度550-600℃,回火时间25-35h,得到高耐磨石墨钢材质轧边辊。
[0021] 将得到的高耐磨石墨钢材质轧边辊进行检测,其合金成分的重量百分含量为C:1.80~2.50%,Si:1.20~2.20%,Mn:0.50~1.20%,P≤0.03%;S≤0.03%,Cr:0.60~1.50%,Ni:0.20~1.00%,Mo:0.20~1.00%,其余为Fe和不可避免的杂质;高耐磨石墨钢轧边辊的工作层硬度为53~55HSD,具有高耐磨性,兼有优良的抗热裂性及抗事故冲击能力,同时能够改善轧边辊的抗粘钢能力,金相组织如图1、2所示,综合性能适用于型钢-轨梁万能轧机轧边辊的要求。
[0022] 以下为本发明的具体实施例:实施例1
一、将选配好的原料放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼,原料合金成分及各合金成分的重量百分含量为C:1.80%,Si:1.20%,Mn:0.50%,Cr:0.60%,Ni:0.20%,Mo:0.20%,附带的P≤0.03%;S≤0.03%,其余为Fe和不可避免的杂质;氧化期的任务是脱P及去除金属中的气体和非金属夹杂物,还原期脱除钢液中的氧和硫,并调整化学成分满足要求;
二、在步骤一熔炼完成后,出炉前进行包底孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入5Kg孕育剂;
三、在步骤二包底孕育完成后,进行出钢,出钢过程中进行随流孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入5Kg孕育剂;
四、在步骤三出钢过程中加入稀土硅铁镁球化剂,球化剂随钢流冲入钢包;
五、出钢完成后对钢包内钢液进行吹氩镇静一段时间,镇静时间10min;
六、在步骤五钢液温度高于钢液熔点温度50℃时,进行浇注,同时在浇注过程中进行随浇孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入5Kg孕育剂,孕育剂的粒度为1mm;
七、将步骤六浇注好的铸件进行球化退火,退火温度为700℃;
八、在步骤七球化退火完毕后的铸件进行机械加工后进行正火处理,正火温度为950℃,后采用风冷和空冷冷却方式;
九、在步骤八冷却到450℃时,停止冷却,进行回火处理,回火温度550℃,回火时间25h,得到高耐磨石墨钢材质轧边辊。
[0023] 实施例2一、将选配好的原料放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼,原料合金成分及各合金成分的重量百分含量为C:2.50%,Si:2.20%,Mn: 1.20%,Cr:1.50%,Ni:1.00%,Mo:1.00%,附带的P≤0.03%;S≤0.03%,其余为Fe和不可避免的杂质;氧化期的任务是脱P及去除金属中的气体和非金属夹杂物,还原期脱除钢液中的氧和硫,并调整化学成分满足要求;
二、在步骤一熔炼完成后,出炉前进行包底孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入10Kg孕育剂;
三、在步骤二包底孕育完成后,进行出钢,出钢过程中进行随流孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入10Kg孕育剂;
四、在步骤三出钢过程中加入稀土硅铁镁球化剂,球化剂随钢流冲入钢包;
五、出钢完成后对钢包内钢液进行吹氩镇静一段时间,镇静时间15min;
六、在步骤五钢液温度高于钢液熔点温度55℃时,进行浇注,同时在浇注过程中进行随浇孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入10Kg孕育剂,孕育剂的粒度为3mm;
七、将步骤六浇注好的铸件进行球化退火,退火温度为800℃;
八、在步骤七球化退火完毕后的铸件进行机械加工后进行正火处理,正火温度为1000℃,后采用风冷和空冷冷却方式;
九、在步骤八冷却到500℃时,停止冷却,进行回火处理,回火温度600℃,回火时间35h,得到高耐磨石墨钢材质轧边辊。
[0024] 实施例3一、将选配好的原料放入电弧炉中采用氧化法进行熔炼,原料合金成分及各合金成分的重量百分含量为C:2%,Si:2%,Mn:1%,Cr:1%,Ni:0.50%,Mo:0.50%,附带的P≤0.03%;S≤
0.03%,其余为Fe和不可避免的杂质;氧化期的任务是脱P及去除金属中的气体和非金属夹杂物,还原期脱除钢液中的氧和硫,并调整化学成分满足要求;
二、在步骤一熔炼完成后,出炉前进行包底孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入8Kg孕育剂;
三、在步骤二包底孕育完成后,进行出钢,出钢过程中进行随流孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入8Kg孕育剂;
四、在步骤三出钢过程中加入稀土硅铁镁球化剂,球化剂随钢流冲入钢包;
五、出钢完成后对钢包内钢液进行吹氩镇静一段时间,镇静时间20min;
六、在步骤五钢液温度高于钢液熔点温度60℃时,进行浇注,同时在浇注过程中进行随浇孕育;孕育剂为Fe-Si颗粒和Si-Ca颗粒,加入比例为1吨钢水加入7Kg孕育剂,孕育剂的粒度为2mm;
七、将步骤六浇注好的铸件进行球化退火,退火温度为750℃;
八、在步骤七球化退火完毕后的铸件进行机械加工后进行正火处理,正火温度为980℃,后采用风冷和空冷冷却方式;
九、在步骤八冷却到480℃时,停止冷却,进行回火处理,回火温度570℃,回火时间30h,得到高耐磨石墨钢材质轧边辊。
[0025] 对上述3个实施例的产品进行工作层硬度检测,检测结果为高耐磨石墨钢轧边辊的工作层硬度为53~55HSD,符合工作要求。
[0026] 本发明合理控制石墨化元素和碳化物形成元素的含量及相应比例,使得综合性能适用于型钢-轨梁万能轧机轧边辊的要求。
[0027] 本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理等所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
[0028] 本发明的
说明书中列举了各种组分的可选材料,但是本领域技术人员应该理解:上述组分材料的列举并非限制性的,也非穷举性的,各种组分都可以用其他本发明说明书中未提到的等效材料替代,而仍可以实现本发明的目的。说明书中所提到的具体实施例也是仅仅起到解释说明的目的,而不是为例限制本发明的范围。
[0029] 另外,本发明每一个组分的用量范围包括说明书中所提到的任意下限和任意上限的任意组合,也包括各具体实施例中该组分的具体含量作为上限或下限组合而构成的任意范围:所有这些范围都涵盖在本发明的范围内,只是为了节省篇幅,这些组合而成的范围未在说明书中一一列举。说明书中所列举的本发明的每一个特征,可以与本发明的其他任意特征组合,这种组合也都在本发明的公开范围内,只是为了节省篇幅,这些组合而成的范围未在说明书中一一列举。