[发明专利]离心铸造多元共晶高合金轧辊的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心铸造多元共晶高合金轧辊的制造工艺，属于冶金轧辊技术领域。

背景技术

轧辊是冶金行业轧钢环节重要的消耗工具。轧辊的工作条件恶劣，承受重大载荷，企业资金占用量大，轧辊质量显著影响轧制产品的性能和指标，在板带产品生产中轧辊消耗占用很大比例。现在国内生产轧辊的能力已经超过100万吨。轧辊质量参差不齐，消耗指标高低不同，轧辊行业竞争激烈。轧辊制造的方法在我国目前主要有以下几种：锻造轧辊、普通铸造轧辊、离心铸造轧辊、喷射成型轧辊、电渣重熔轧辊、连续浇注外层成型、组合轧辊等。其中离心铸造轧辊产量和用量最多。按材料种类划分：铸钢轧辊、铸铁铸钢、锻钢轧辊、半钢轧辊、碳化物辊环、粉末冶金轧辊、球墨铸铁轧辊、贝氏体轧辊、无限冷硬轧辊、石墨钢轧辊、高速钢轧辊、等等。

当讨论轧辊工作条件时，都会想到轧辊在弯曲应力、扭转应力、摩擦应力、接触应力等复杂应力状态下工作。除此之外，还受到弯曲疲劳应力、扭转疲劳应力、接触疲劳应力、摩擦疲劳应力、温度（热）疲劳应力作用下工作。这是广义的。本发明讨论的是轧辊在不同轧机上承受作用应力的问题，以我国最普遍的18架排列的棒材连轧机为例说明一下轧辊工作条件。目前18架轧机轧制棒材时，原料多数是150mm×150mm方坯。把轧机分成粗轧机组、中轧机组、预精轧机组和精轧机组时，轧制速度、轧制压力、轧辊工作状态是有差别的。把其中典型的几架轧机情况综合排列见表1 。                                                

从表1看出，轧辊承受的载荷在不同架次上差别很大。另外我们可以把轧辊转速那一列数据理解为轧辊热冲击次数和应力疲劳参数。得知轧辊在一个很宽的应力范围和很复杂的环境下工作。基本的原则是：粗轧机轧辊完成高温大压下，与轧件接触时间长，热负荷大，热稳定性要求高，轧制负荷（表中单位轧制压力）相对小，轧件尺寸精度要求也低。中轧机组，轧制负荷增大了，与轧件的接触时间短了一些，轧辊直径开始变小，耐磨性要求高一些了。所以需要耐磨性和耐热性兼顾。精轧机组是在高速运转条件下工作的。主要在大的集中负荷下高速、稳定地轧制出板面光洁、尺寸精确的轧件产品。对轧辊的要求主要是耐磨性。

背景技术存在的问题是：轧辊强度差，寿命低，耐磨性和耐热性不能兼顾，制作、运输、保管各方面相当麻烦，用户使用起来也很困难。

发明内容

本发明目的是提供一种离心铸造多元共晶高合金轧辊的制造工艺，改善铸造性能，采用多元合金化，轧辊工作层材料选择共晶成分，耐磨性和耐热性兼顾，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

离心铸造多元共晶高合金轧辊的制造工艺，包括熔炼金属液、浇注、造型工序，各工序具体步骤如下：

①熔炼金属液；轧辊工作层材料选择共晶成分，所谓共晶成分是合金在结晶时在一个确定的温度点完成结晶，形成并得到共晶组织；共晶成分的获得是在多种元素复合加入的条件下，根据热力学原理计算得到的；在轧辊材料中除了钢中常存元素C、Mn、Si、P、S五大元以外，要加入不少于5种Cr、W、Mo、V、Nb、Ti、Al、Cu、B、Mg合金元素，构成多元合金化状态；控制轧辊材料的含碳量为1.3%～2.8%，质量百分数；

所述加入不少于5种合金元素，根据轧辊工作条件，确定合金元素含量，最终得到共晶成分；轧辊工作条件是中轧机，合金元素的具体种类是C、 Cr 、Ni  、Mo  、V 、Nb 、W 、B，质量百分含量分别为：1.3-2.8%、5-20%、2-6%、1-10%、1-10%、0.5-5%、0-8%、0-1.2%；轧辊工作条件是精轧机，合金元素的具体种类是 C、 Cr 、Ni  、Mo  、V 、Nb 、W 、B，质量百分含量分别为：1.3-2.8%、5-30%、3-6%、1-10%、1-10%、0.5-5%、0-8%、0-1.2% ；

用电弧炉或者感应炉熔炼金属液，采用高温熔化工艺，比常规熔化温度高20℃，温度范围是 1520-1600 ℃ ，熔炼成轧辊工作层金属液；