窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺，所述轧辊包括三层离心复合结构，工作层材质为高铬铸铁，中间过渡层材质为石墨钢，轧辊芯部材质为球墨铸铁。生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序；所述热处理工序，采用两段去应力退火热处理工艺。本发明专利技术通过合理的成分设计，铁水变质处理、特殊的离心浇注工艺、热处理等手段，使其耐磨性，热稳定性显著提高。该高铬铸铁离心复合轧辊使用安全、可靠，相比于普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁离心轧辊，生产成本减少10‑20%，轧制过钢量可达到2‑3倍，推广应用具有显著的经济和社会效益，在窄带钢二辊轧机上完全可以替代普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁离心轧辊。

【技术实现步骤摘要】
窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺。
技术介绍
窄带钢二辊轧机辊身直径相对较大，具有较强的咬入能力，被广泛应用在窄带钢开坯后的前段粗轧架次，一般情况下，普遍采用镍铬钼无限冷硬球墨铸铁材质，并且在生产企业中使用量较大。因此，如何提高其耐磨性将直接影响生产企业的辊耗成本。高铬铸铁材质基体中存在板条状M7C3型共晶碳化物、菊花状M2C型共晶碳化物和颗粒状的M23C6型二次碳化物，其基体组织具有优异的抗磨性能，同时，在轧制过程中，轧辊表面生成一层致密且有韧性的铬的氧化膜，能减少热裂纹的数量和深度。因此，高铬铸铁轧辊比一般铸铁轧辊的耐磨性、韧性、强度高很多，同时还具备良好的抗高温和抗腐蚀等性能，一般情况下，被非常广泛的应用于精轧前段，而其优良的性能还未被窄带钢二辊轧机轧辊所应用。本专利技术通过成分设计，工艺创新，研发出一种应用于窄带钢二辊轧机的高铬铸铁轧辊，用其优良的耐磨性替代传统镍铬钼无限冷硬球墨铸铁轧辊，将填补这一领域的空白。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊；同时本专利技术还提供一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺。与普通镍铬钼无限冷硬球墨铸铁轧辊相比，其耐磨性和使用寿命有显著提高。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊，所述轧辊工作层材质为高铬铸铁，中间过渡层材质为石墨钢，轧辊芯部材质为球墨铸铁。本专利技术所述轧辊工作层的高铬铸铁化学成分组成及质量百分含量为：C：2.60～2.70%、Si：0.50～0.60%、Mn：0.80～0.90%、P≤0.05%、S≤0.02%、Ni：1.25～1.35%、Cr：10.2～10.4%、Mo：1.25～1.35%、V：0.15～0.20%，余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术所述轧辊中间层的石墨钢化学成分组成及质量百分含量为：C：1.10～1.20%、Si：2.20～2.40%、Mn：0.40～0.50%、P≤0.035%、S≤0.015%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%，余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术所述轧辊芯部的球墨铸铁化学成分组成及质量百分含量为：C：3.00～3.40%、Si：1.90～2.10%、Mn：0.40～0.60%、P≤0.10%、S≤0.03%、Ni：0.50～0.70%、Cr≤0.20、Mo：0.40～0.60%、Mg≥0.04%，余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术还提供了一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺，所述生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序；所述热处理工序，采用两段去应力退火热处理工艺。本专利技术所述铁水变质处理工序，分别采用1.5t、1t、3t中频感应炉熔炼其工作层、中间层和芯部铁水；工作层铁水化清后液面加入碎玻璃8-12kg/t钢保护铁水防止氧化；出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁，粒度10-20mm；出铁前10min在炉内加入铁水量0.2%的锰铁颗粒，粒度5-10mm；出铁前7min在炉内加入铁水量0.5%的氮化铬铁，粒度20-40mm。本专利技术所述铁水变质处理工序，工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土；中间层出铁前包底加入铁水量0.8%的75SiFe，0.1%的23#稀土，0.05%的铝饼，进行孕育处理；芯部出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe，1.8%的稀土镁合金，0.2%的硅锆合金；23#稀土硅铁合金化学成分为：RE：22.0～24.0%、Ce/RE≥46%、Si≤44.0%、Mn≤2.5%、Ca≤5.0%、Ti≤2.0%，余量为Fe。本专利技术所述离心浇注工序，工作层浇注温度1420-1430℃，浇注时离心机转速为850转/分钟，浇注时冷型温度控制为160～180℃；在离心过程中当工作层内表面温度达到1320-1340℃时，开始浇注中间层钢水，浇注温度1520～1530℃。本专利技术所述离心浇注工序，中间层钢水浇注完毕后，当型腔内的钢水完全凝固，内表面温度降至1220-1240℃后，离心机减速停转，在离心机减速过程中开始出芯部铁水，用热电偶检测包内铁水温度达到1380-1390℃时进行填芯浇注，芯部浇注前的合箱时间≤3min。本专利技术所述热处理工序，芯部浇注完毕后，10min之内扣保温罩，保温8h后拆除保温罩，铸型放于干燥背风处；型内保温≥48h后开箱，毛坯辊清砂后按照图纸进行粗加工，完成后进行热处理；采用两段去应力退火热处理工艺，第一段退火温度为515-525℃，保温时间12h；第二段退火温度为560-570℃，保温时间12h，热处理完成后，高铬铁轧辊进行精加工，检验入库。本专利技术设计思路：本专利技术采用三次浇注二次复合的离心铸造方式，即在轧辊工作层和轧辊芯部之间设计中间层，工作层为针对窄带钢生产线设计的高铬铸铁材质，中间层为石墨钢材质，芯部为球墨铸铁材质，生产时，先将工作层和中间层在离心机上进行离心浇注，成型后合箱，再填芯浇注芯部铁水，铸成高铬铸铁复合轧辊，铸坯开箱后进行粗加工，再经过两段去应力退火热处理，最后进行精加工、检验、入库。A、成分设计：本专利技术所述工作层化学成分组成及质量百分含量为：C：2.60～2.70%、Si：0.50～0.60%、Mn：0.80～0.90%、P≤0.05%、S≤0.02%、Ni：1.25～1.35%、Cr：10.2～10.4%、Mo：1.25～1.35%、V：0.15～0.20%，余量为铁及不可避免的杂质；中间层化学成分组成及质量百分含量为：C：1.10～1.20%、Si：2.20～2.40%、Mn：0.40～0.50%、P≤0.035%、S≤0.015%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%，余量为铁及不可避免的杂质；芯部材质化学成分组成及质量百分含量为：C：3.00～3.40%、Si：1.90～2.10%、Mn：0.40～0.60%、P≤0.10%、S≤0.03%、Ni：0.50～0.70%、Cr≤0.20、Mo：0.40～0.60%、Mg≥0.04%，余量为铁及不可避免的杂质。B、冷型涂料的喷涂：涂料选用及配比：石英粉干料、占石英粉干料重量6%的钠基膨润土、占石英粉干料重量3%的磷酸二氢铝、占石英粉干料重量30%的水。涂料的喷涂：冷型涂料喷涂温度控制180～200℃（冷型烘烤工艺见图2），离心机转速320r/min，涂料层厚度2.5～3.0mm。C、熔炼：按步骤A中所述轧辊要求的材质成分分别在中频感应炉进行熔炼。D、炉前铁、钢水处理方式：工作层铁水化清后液面加入碎玻璃保护铁水防止氧化，出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁、粒度10-20mm，出铁前10min加入0.2%的锰铁颗粒、粒度5-10mm，出铁前7min加入0.5%的氮化铬铁、粒度20-40mm。工作层铁水出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的23#稀土；中间层钢水出钢前包底加入铁水量0.8%的75SiFe，0.1%的23#稀土，0.05%的铝饼；芯部铁水出铁前包底加入铁水量0.75%的75SiFe，1.8%的稀土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺，其特征在于，所述轧辊包括三层离心复合结构，工作层材质为高铬铸铁，中间过渡层材质为石墨钢，轧辊芯部材质为球墨铸铁；所述轧辊工作层的高铬铸铁化学成分组成及质量百分含量为：C：2.60～2.70%、Si：0.50～0.60%、Mn：0.80～0.90%、P≤0.05%、S≤0.02%、Ni：1.25～1.35%、Cr：10.2～10.4%、Mo：1.25～1.35%、V：0.15～0.20%，余量为铁及不可避免的杂质；所述轧辊中间过渡层的石墨钢化学成分组成及质量百分含量为：C：1.10～1.20%、Si：2.20～2.40%、Mn：0.40～0.50%、P≤0.035%、S≤0.015%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%，余量为铁及不可避免的杂质；所述生产工艺包括铁水变质处理工序、离心浇注工序、热处理工序；所述热处理工序，采用两段去应力退火热处理工艺，第一段退火温度为515‑525℃，保温时间12h；第二段退火温度为560‑570℃，保温时间12h，热处理完成后，高铬铁轧辊进行精加工，检验入库。

【技术特征摘要】
1.一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺，其特征在于，所述轧辊包括三层离心复合结构，工作层材质为高铬铸铁，中间过渡层材质为石墨钢，轧辊芯部材质为球墨铸铁；所述轧辊工作层的高铬铸铁化学成分组成及质量百分含量为：C：2.60～2.70%、Si：0.50～0.60%、Mn：0.80～0.90%、P≤0.05%、S≤0.02%、Ni：1.25～1.35%、Cr：10.2～10.4%、Mo：1.25～1.35%、V：0.15～0.20%，余量为铁及不可避免的杂质；所述轧辊中间过渡层的石墨钢化学成分组成及质量百分含量为：C：1.10～1.20%、Si：2.20～2.40%、Mn：0.40～0.50%、P≤0.035%、S≤0.015%、Ni≤0.10%、Cr≤0.10%、Mo≤0.10%，余量为铁及不可避免的杂质；所述生产工艺包括铁水变质处理工序、离心浇注工序、热处理工序；所述热处理工序，采用两段去应力退火热处理工艺，第一段退火温度为515-525℃，保温时间12h；第二段退火温度为560-570℃，保温时间12h，热处理完成后，高铬铁轧辊进行精加工，检验入库。2.根据权利要求1所述的一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺，其特征在于，所述铁水变质处理工序，工作层铁水化清后液面加入碎玻璃8-12kg/t钢保护铁水防止氧化；出铁前15min在炉内加入铁水量0.5%的钒铁，粒度10-20mm；出铁前10min在炉内加入铁水量0.2%的锰铁颗粒，粒度5-10mm；出铁前7min在炉内加入铁水量0.5%的氮化铬铁，粒度20-40mm。3.根据权利要求1所述的一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊的生产工艺，其特征在于，所述铁水变质处理工序，工作层出铁前浇注包内加入铁水量0.15%的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，肖连华，李元春，张杰，黄明，刘宝存，高玉章，
申请(专利权)人：唐山钢铁集团有限责任公司，河钢股份有限公司唐山分公司，
类型：发明
国别省市：河北,13