[发明专利]一种离心铸造高速钢复合轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明为一种复合轧辊制造方法，特别涉及一种离心铸造高速钢复合轧辊及其制造方法，属于铸造技术领域。

背景技术

随着轧钢生产的飞跃发展，提高轧辊质量成为重要的一环。在现代化新型轧机上，要求轧辊具有硬度层深而均匀、良好的耐磨、抗剥落、抗热裂和抗表面粗糙等性能的辊面，具有一定强度和韧性的辊芯。这是普通铸造方法所难以达到的。采用离心铸造方法制造的复合轧辊，可使液态金属在远超过重力数十倍的离心力作用下结晶凝固，因此可以获得组织致密、性能优良的辊面，并适用于两种不同的材料进行复合铸造，以满足辊面与辊芯的不同性能。因而能够很好地满足现代化轧机轧钢生产要求。近年来，离心铸造轧辊已经成为生产优质轧辊的重要方法，得到很大的发展。

为了提高复合轧辊的铸造质量中国发明专利CN1082950公开了复合轧辊和其生产方法，具有用优良耐磨性和抗表面变粗糙性坚硬高合金铸钢或铸铁制造的外壳部分和用坚韧铸铁或铸钢制造的芯部的复合轧辊，外壳部分铸铁的构成以重量计1.0-3.0％C，2.0％或更低的Si，2.0％或更低的Mn，2.0-15.0％的Cr，10.0％或更低的Mo，2.0-8.0％的V，其余是Fe和不可避免的杂质，从外壳表面至50毫米深度范围内，由分析确定，金属结构基体的晶粒平均直径100μm或更小，而且满足公式m₂≤1.2m₁，式中m₁是外壳表面晶粒平均直径，m₂是50毫米深度处晶粒平均直径，该复合轧辊是用离心铸造方法制造出来的。中国发明专利CN1070433还公开了轧辊外层材料和离心铸造的复合轧辊。该轧辊外层材料包含，C：1.5～3.5％，Si：1.5％以下，Mn：1.2％以下，Cr：5.5～12.0％，Mo：2.0～8.0％，V：3.0～10.0％，Nb：0.6～7.0％，且需满足下式要求：(1)：V+1.8Nb≤7.5C-6.0(％)，(2)0.2≤Nb/V≤0.8，其余部分为Fe和不可避免的杂质，具有能采用离心铸造方法铸造、耐磨损性和耐断裂性均良好的优点。中国发明专利CN1631565还公开了高钒高速钢复合轧辊及生产工艺，轧辊分为辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢或中碳钢材料制作，轧辊耐磨层采用高钒高速钢材料，该高钒高速钢的主要元素含量为：C：1.8-3.5％、V：7-12％、Cr：4-5％、Mo：2-4％、Ni：0.5-1.5％，余量为铁。其生产工艺为：辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热顺序凝固结晶方法复合熔铸为一体。该发明轧辊耐磨性好，性价比高，使用安全可靠。轧辊组织致密、均匀，无偏析，两种材料为良好的冶金结合，结合强度高，使用过程中不会发生断裂、碎裂现象，可减少易损件失效而造成的停机次数。有效提高了轧辊的韧性和耐磨性，解决离心铸造法易发生成分偏析，CPC法、ESR法生产工艺复杂、成本高的问题。中国发明专利CN1861829还公开了改良的复合高铬钢轧辊及制备方法。该发明是关于对热轧带钢用工作层为高铬钢的复合轧辊及制备方法的改进，其特征是高铬钢工作层成分为C0.8-2.0％，Si0.5-1.2％，Mn0.4-1.5％，Ni0.4-1.5％，Cr8-16％，Mo0.2-3.0％，V0.1-1.0％，N0.01-0.25％，B0.001-0.003％，Al0.01-0.3％，P≤0.03％，S≤0.015％，其余为铁及杂质，以及采用立式离心分层浇注。所得复合高铬钢轧辊较原有高铬钢具有，工作层硬度落差小于3 HSD，轧辊的耐磨性可提高30％以上，轧辊毫米轧制量提高33％左右。同时轧辊的抗疲劳强度也较原来提高25％以上，抗蚀能力也得到显著的提高，轧辊单次修磨量也较原来可降低20％以下，并且工作层与芯部材料冶金结合好，使用寿命较原来可提高一倍以上。中国发明专利CN1803325还公开了高速钢复合轧辊的制造方法。该复合轧辊的外层高速钢与芯部石墨钢为冶金结合，其制造方法是采用离心铸造工艺将两种金属材料浇铸成型后，再对复合轧辊进行粗加工和进行淬火热处理。中国发明专利CN1846887还公开了一种高速钢复合轧辊及其制造方法，该发明的高速钢复合轧辊由辊身和辊芯通过离心铸造方法复合而成，辊身材料是高碳高速钢，主要含有的化学成分的重量百分比是：C，1.8～2.8；Mo，4.0～8.0；V，3.0～7.0；Nb，1.5～4.0；Cr，6.0～12.0；RE，0.1～0.25；Ti，0.15～0.40；N，0.08～0.20；K，0.06～0.18；Si＜2.0；Mn＜2.0；S＜0.05；P＜0.05；余量为Fe和不可检测的微量杂质；辊芯材料是高强度球墨铸铁，主要含有的化学成分的重量百分比是：C，3.2～3.6；Si，1.8～2.4；Mn，0.4～0.8；Ni，0.3～1.2；Cr，0.3～0.8；Mo，0.2～0.5；Mg，0.03～0.08；RE，0.05～0.14；P＜0.08；S＜0.03；余量为Fe和不可检测的微量杂质。其耐磨性明显优于高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊，工艺简单，生产效率高。中国发明专利CN102069174A还公开了一种离心电渣熔铸双基复合轧辊的生产方法，其特征是它包括以下步骤：(1)、制备渣液，取(55-65)％的氟化钙和(25-35)％的三氧化二铝及(5-15)％的氧化镁置于炉内熔化成渣液，取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；(2)、将渣液倒入炉内，采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，得渣铁混合液；(3)、将渣铁混合液注入定量浇注包进行冶金处理；将渣铁混合液注入离心铸造机充型和在离心力下的凝固，得辊身壳体毛胚；(4)清理辊身壳体毛胚内表面渣物后，用铁液对轧辊辊身壳体进行填芯处理，得离心电渣熔铸双基复合轧辊。该发明生产出的轧辊质量好，品质高。中国发明专利CN101386029还公开了一种混杂增强铸铁基复合轧辊及其制造方法，制得的该混杂增强铸铁基复合轧辊的复合层(工作层)为钨丝和碳化物颗粒混杂增强的铸铁基复合材料，轧辊的辊芯为高强度灰口铸铁。其制备方法是用钨丝编制成的钨丝网预先布置在离心机的铸型内，其层数布置1～4层，在1300℃～1350℃时将高强度灰口铸铁浇注到具有一定旋转速度的离心机铸型内，铸态的轧辊经过热处理热扩散和相转变后炉冷至室温，得到混杂增强铸铁基复合轧辊。该混杂增强铸铁基复合轧辊的复合层(工作层)与辊芯的结合良好，实验证明，本发明制备的混杂增强铸铁基复合轧辊具有较高的红硬性和较好的耐磨性，内应力小、可大大延长轧辊的使用寿命。中国发明专利CN101351569还公开了一种离心铸造复合轧辊，具有：外层，其组成为：由以质量％计含有C：2.5～9％、Si：0.1～3.5％、Mn：0.1～3.5％、V：11～40％，余量为Fe及不可避免的杂质构成；中间层，由形成于上述外层内面的高速钢类合金构成；内层，由形成于上述中间层内面的铸铁或铸钢构成。中国发明专利CN1068764还公开了一种离心铸造熔渣，其特征是它的化学成分(重量％)为：SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃中任一种或两种以上之和为15.0～30.0％，K₂O、Na₂O、Li₂O中任一种或两种以上之和为15.0～39.9％，CaO、MgO、FeO中任一种或两种以上之和为0.1～10％，氟化物或氯化物中任一种或两者之和5.0～20.0％，B₂O₃ 30.0～55.0％。该熔渣具有良好的速熔性、铺展性、脱溶性，能完全满足离心铸造复合轧辊。中国发明专利CN1264749还公开了一种高耐磨性铸造高速钢，适用于大型耐磨件、复合轧辊工作层。其特点是它的具体化学成分(重量％)如下：1.8-4.2％C，2-12％W，3-12％Mo，4-15％Cr，0-10％Co，2.5-10％V，0.3-2.5％Nb，0.5-1.5％Si，0.3-0.8％Mn，0.2-0.6％Al，0.02-0.10％N，≤0.03％S，≤0.03％P，其余为Fe，该发明特点是一种高碳、高钒、高铬型铸造高速钢，铸造性能良好，耐磨及红硬性好。中国发明专利CN1076393还公开了一种钢芯铸铁复合轧辊的制造方法，采用传统的砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，将钢芯加工成曲面形，并在钢芯表面包覆一层易熔金属层，钢芯与铸铁外壳曲面结合，由铁水凝固收缩应力紧固复合。由于在钢芯表层包覆一层易熔金属，使凝固温度降低，凝固时间延长，平衡了铁水凝固产生的收缩应力，有效地解决了采用传统浇铸工艺在钢芯表面浇铸复合铸铁，外壳易裂的技术难题，钢芯与铸铁外壳曲面结合，摩擦力大，不易剥落。