[发明专利]一种铸钢支承轧辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢材轧制轧辊技术领域，特别是提供了一种铸钢支承轧辊及其制备方法，主要适用于带钢轧制中应用的铸钢支承轧辊的制造。

背景技术

随着钢铁工业的迅速发展，我国目前包括窄带钢在内热轧板带材轧机的产能已经到达2.8亿吨，轧辊是轧钢生产中大量消耗的重要部件，也就是说无辊不成材。因此，轧辊质量的好坏不仅影响着轧材的表面质量，而且还影响着轧机的作业率，直接制约着企业的经济效益。在现有的生产技术中，这些轧机使用的支承轧辊通常采用整体铸造的合金半钢轧辊，以及部分合金铸钢轧辊、锻钢轧辊和复合半钢轧辊。支承轧辊在使用过程中存在的普遍问题是辊面裂纹、剥落和掉肩等破坏性损坏，据统计，每年造成这种非正常性损坏的消耗占整个支承轧辊消耗量的40％以上，给企业的经济效益造成很大的影响。出现这些问题的主要原因是现有支承轧辊材料由于合金含量低，基体组织粗大，抗接触疲劳强度低、韧性差，在使用过程中受轧机强大轧制压力和工作辊反弯力的反复交变作用下，使辊面受到的疲劳应力和剪切应力超出了材料的强度极限而造成裂纹、剥落和掉肩等破坏性损坏。尽管专利申请：2009 1 0001054.9中阐述的“一种高合金离心复合铸钢支承辊及其制造方法”在轧辊工作层材料的选用上是可行的，但是，该发明技术的不足之处一方面是轧辊芯部抗拉强度低，在使用过程中容易出现断辊；另一方面是该发明技术在实施过程中成件率低，从而加大了轧辊的制造成本，降低了产品的市场竞争力。

发明内容

本发明目的在于提供一种铸钢支承轧辊及其制备方法，使成分设计合理、制造工艺成熟，轧辊强度高、韧性好、抗事故能力强、使用寿命长的一种新型铸钢支承轧辊。

本发明支承轧辊工作层材料采用高合金钢，轧辊芯部材料采用石墨钢；轧辊工作层高合金钢与轧辊芯部石墨钢为完全冶金结合。

所述的高合金钢的化学成分重量百分数为：C 0.4-0.6％，Si 0.4-0.6％，Mn 0.5-0.7％，Cr 4.5-5.5％，Ni 1.0-1.2％，Mo 0.6-0.8％，Re 0.03-0.08％，P≤0.035％，S≤0.030％，余量为Fe。

所述的石墨钢的化学成分重量百分数为：C 1.4-1.6％，Si 1.7-1.9％，Mn 0.4-0.6％，Ni 0.5-0.7％，Cr＜0.2％，Mo＜0.2％，P＜0.035％，S＜0.030％，余量为Fe。

本发明所采用的技术方案为：

1、本发明的铸钢支承轧辊制造方法是采用现有普遍使用的卧式离心铸造工艺方法将两种不同的金属材料熔合成一体，首先按轧辊工作层、芯部的具体成分要求进行分别冶炼，当用做轧辊工作层的高合金钢水化学成分及温度达到设定要求时出钢，并采用稀土进行变质处理，将变质处理后的钢水浇入到高速旋转的离心机铸型内，钢水的浇铸温度为1500-1550℃，浇铸时铸型的温度为100-200℃，铸型内涂料厚度为2-5mm，离心机转速的线速度为10-15米/秒。轧辊工作层高合金钢水是在离心力作用下结晶凝固，致密度高、耐磨性好。当轧辊工作层的钢水刚刚凝固时迅速停机，将已凝固的工作层连同铸型一起从离心机上吊起与上下砂箱配合后，再浇入用做轧辊芯部的石墨钢钢水，芯部石墨钢钢水的浇铸温度为1470-1520℃，从而使得两种固相温度高的金属液通过卧式离心铸造达到完全冶金熔合。

2、如果支承轧辊芯部材料是采用高强度合金球墨铸铁，由于C含量为0.4-0.6％支承轧辊工作层高合金钢水的固相线温度比C含量为3.0-3.6％支承轧辊芯部高强度合金球墨铸铁铁水的固相线温度要高300℃左右，为了确保这两种材料的冶金结合，在浇注支承轧辊芯部高强度合金球墨铸铁铁水时，必须足够地提高芯部铁水的出铁温度和浇注温度，专利申请：2009 1 0001054.9中要求，芯部铁水的出铁温度为1615±5℃，芯部铁水的浇注温度为1495±5℃。对于球墨铸铁来说，如此高的出铁温度和浇注温度，一方面将严重影响球墨铸铁铁水的球化效果，致使轧辊芯部强度降低，常常由于轧辊芯部抗拉强度不能够达到500N/mm²而报废；另一方面这两种固相线温度相差很大的金属，由于停机、吊运、合箱这一系列长时间人工操作过程，很难达到完全的冶金结合，往往出现两种材料结合不良而报废，进一步降低了轧辊在制造过程中的成件率、提高了轧辊的制造成本。这就是专利申请2009 1 0001054.9的不足之处。