连续铸造辊和它的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种用于在连续铸造机中支撑和输送热材料的连续浇铸辊(1)和用于生产这样的辊的方法。所述连续铸造辊(1)具有适合于支撑和输送热材料的支撑部分(2)。所述支撑部分(2)具有在轴向方向(A)和径向方向(R)上的延伸部并且包括低合金钢的中央部分(3)。所述中央部分(3)由多个层同轴地围住，所述层包括第一层(10)，其中所述第一层(10)包括奥氏体，以及具有至少一种陶瓷材料的第二层(20)。所述第一层(10)由所述第二层(20)同轴地围住。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及连续铸造辊，尤其涉及用于钢的连续铸造的连续铸造辊。它还涉及用于生产这种辊的方法。
技术介绍
钢的连续铸造是钢坯由钢水被连续地铸造的过程。更特别地，钢水从桶被向下倾倒入漏斗中，钢水从漏斗被输送到水冷模具中(初级冷却)。然后钢水凝固成半成品坯，用于精轧机中的后续轧制。坯被连续地供给到多个辊线组件所形成的两个轨道之间，每一个包括一个或多个辊以及其它部分、例如密封件和轴承，从而进一步成形和冷却坯至铸造材料的最终厚度。以这种方式，坯立即被间隔很近的辊支撑。为了增加凝固率，辊线组件或辊，通常在内部被水冷并且在坯通过喷雾室的时候用大量水喷洒(二级冷却)。在弧板铸造机中，坯竖直离开模具(或在靠近竖直的弯曲的路径上)进入股线(strand)顶段并且在它通过弯曲的股线时它以水平位置离开股线。钢的连续铸造是涉及到高温和大温度变化的费力过程。此外，坯或股线的水冷导致极其腐蚀性的环境。因此，辊线组件需要承受非常苛刻的状况，使得组件及其部件逐渐恶化。作为实例，由于腐蚀、疲劳和磨损，辊的材料可能恶化。最终，辊或整个辊线组件必须更换或维护，这种维护需要冗长且昂贵的连续铸造处理的中断期。尤其会经受恶化的一个辊线组件部件是辊，因为它与高温钢坯直接接触。因此，辊是辊线组件总寿命中的重要且决定的因素。包覆焊接(weld cladding)是改善辊的腐蚀、磨损、高温和疲劳抗性的业界标准的方法。使用这种方法，低合金钢设置有表面覆层，例如包括不锈钢。包覆焊接被认为是复杂的过程。这种方法常常导致辊套表面具有不均一的微观结构并且因此具有不均一的机械特性。另外，很难用包覆焊接整修辊。所期望的是，连续铸造辊应当是高性能的以及生产和整修简单且合算的。现有的连续铸造辊可在这些方面改善。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种改进的或替代的连续铸造辊。尤其关注的方面包括连续铸造辊的性能,例如有关腐蚀、磨损、疲劳和高温抗性,及其生产的成本和简易度。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于在连续铸造机中支撑和输送热材料的连续浇铸辊。所述辊具有适合于支撑热材料的支撑部分，所述支撑部分具有在轴向方向和径向方向上的延伸部并且包括低合金钢的中央部分所述中央部分由多个层同轴地围住，其中所述第一层包括奥氏体、具有至少一种陶瓷材料的第二层，其中所述第一层由所述第二层同轴地围住。简明起见，以下将用“辊”指代“连续铸造辊”。具有上述结构的辊可以具有对腐蚀、磨损、疲劳和高温的高抗性。这会使辊总寿命增长而且维护成本降低。另外，辊可通过简单且合算的过程并且可从普遍可得且相对廉价、例如低合金钢的材料生产。辊的分层结构可产生结合了不同材料的期望特性的辊。层可具有不同或相似的功能。例如，硬化奥氏体的第一层可改善辊的低支撑特性。辊对腐蚀、磨损和疲劳的抗性可通过至少具有一种陶瓷材料的第二层来加强。具有铁氧化物的第三层可增加辊对腐蚀和磨损的抗性。如支撑部分的径向方向所见，扩散层可布置在中央部分和第一层之间，从而使得扩散层由第一层同轴地围住。中央部分由扩散层同轴地围住。由于从中央部分的材料到第一层的材料的纵深且连续的转变，这样的扩散层限定了载荷承载能力方面的基础。换言之，扩散层是辊的一部分，在这一部分中，关于增加固溶硬化和沉淀硬化的水平方面，辊逐渐从由中央部分的材料构成化为由第一层的材料构成。辊可包括在任意两个连续的层之间的过渡区。这种过渡区表现出从其中一个层的材料到另外一个层的材料的转变。所述中央部分包括重量少于5%的铬、重量少于4%的镍以及重量少于2%的钥。在性能和经济方面，具有这种成分的低合金钢特别适合本专利技术。所述第一层包括硬化的奥氏体，它可以改进辊的性能。“硬化的奥氏体”指的是奥氏体经过硬化处理得到的材料。马氏体和贝氏体是这种材料的实例。所述第一层可包括马氏体或贝氏体其中一种。马氏体和贝氏体是可改进辊承受重载荷能力的硬材料。第二层可由具有一种铁氧化物的第三层同轴地围住。第三层的提供可以改进辊的性能。第二层可包括ε相和Y’相的至少一种。例如，第二层可包括ε相Fe2_3(C，N)和/或Y’相Fe4 (C，N)。第三层可包括铁氧化物磁铁矿(Fe3O4)。第三层可以是如径向方向所见的最外层。ε相、Y’相和磁铁矿的这种抗腐蚀、磨损、疲劳和高温特性使得包括这些化合物的层的提供可以改进辊承受连续铸造机内苛刻环境的能力。这种层通常靠近支撑部分的外表面设置，如径向方向上所见。第三层可包括铁氧化物方铁矿(FeO)和/或赤铁矿(Fe2O3)。在第三层中不同的铁氧化物的相对量取决于辊生产的技术情况，例如生产温度。根据辊的一变体，在第三层中磁铁矿的量大于方铁矿和赤铁矿的量。在一些应用中，磁铁矿的一些特性、例如它的密度和粘附能力，使得这种材料特别适合构成辊的最外层。表面硬化层总深度可以从大约50 μ m到大约1000 μ m，其中“表面硬化层总深度”指的是辊外表面和半径之间的径向距离，在半径处辊的硬度比中央部分材料的硬度大30HV。辊线组件可包括至少一个上述的辊以及用于旋转辊的旋转装置。旋转装置和辊是操作连接的。辊可以形成为一体或者包括多个部件，例如操作地连接于辊套元件的轴。轴相对于辊套元件可旋转地布置或者不可旋转地布置。根据本专利技术的第二方面，提出一种用于生产连续铸造辊的方法。该方法包括提供低合金钢工件的步骤，该工件在轴向方向和径向方向上具有延伸部。该方法还包括通过奥氏体氮碳共渗热处理工件，从而形成奥氏体层和化合物层。“奥氏体层”指的是包括奥氏体的层。扩散层通过热处理工件的步骤形成。根据上述方法生产的辊可具有对腐蚀、磨损、疲劳和高温的高抗性,这可增加辊的总寿命并且减少维护成本。另外，通过相对廉价的低合金钢的使用，可减少生产成本，热处理可具有较短持续时间。注意到，通过这种方法，可以生产关于本专利技术第一方面的根据上述任何特征和效果的辊。特别地，在经历热处理步骤以后，工件可经过氧化步骤和硬化步骤，从而形成根据本专利技术第一方面所述的支撑部分。化合物层可包括至少一种陶瓷材料。化合物层可包括ε相和Y’相的至少其中一种。ε相可以是ε相Fe2_3(C，N)。Y ’相可以是Y ’相Fe4(C，N)。第三层可包括铁氧化物磁铁矿(Fe3O4)。第三层可以是如径向方向所见的最外层。这些化合物可改进支撑部分抗腐蚀、磨损、疲劳和高温特性使并且通常靠近支撑部分的外表面设置，如径向方向上所见。该方法可包括氧化被热处理的工件的步骤，从而形成铁氧化物层。该方法可包括硬化奥氏体层的步骤。通过“硬化奥氏体层”指的是该层的硬度增加的处理。包括这些步骤中的一个或两个可以产生具有改进的性能的辊。铁氧化物层可形成支撑部分的外表面，如径向方向上所见。铁氧化物可包括磁铁矿(Fe3O4)15磁铁矿可具有某些特性，例如高密度和粘附能力，能够帮助改善支撑部分的抗磨损性能。铁氧化物层可包括方铁矿(FeO)和/或赤铁矿(Fe2O3)15在铁氧化物层中不同的铁氧化物的相对量例如取决于在氧化过程中使用的温度和空气。在一些应用中，铁氧化物层优选地可包括比方铁矿和赤铁矿更多的磁铁矿。奥氏体层可通过马氏体硬化而被硬化。“马氏体硬化”指的是奥氏体至少局部转变成马氏体的处当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在连续铸造机中支撑和输送热材料的连续浇铸辊(1)，所述辊(1)具有适合于支撑热材料的支撑部分(2)，所述支撑部分(2)具有在轴向方向(A)和径向方向(R)上的延伸部并且包括低合金钢的中央部分(3)，其中所述中央部分(3)由多个层同轴地围住，所述层包括第一层(10)，其中所述第一层(10)包括奥氏体；以及至少一种陶瓷材料的第二层(20)，其中所述第一层(10)由所述第二层(20)同轴地围住。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MC安德森，
申请(专利权)人：SKF公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE