一種離心復合高鉻鐵軋輥及其制造方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種離心復合高鉻鐵軋輥及其制造方法，屬于軋輥的制作領域，包括材質為球墨鑄鐵的輥芯以及外層，外層與輥芯之間還包括一層鋼制中間層；其中外層部分的合金組成及質量百分比為：C：2.0～2.5%，Si：0.6～1.2%，Mn：0.6～1.0%，Cr：10.0～20.0%，Mo：1.0～2.0%，V：1.0～2.0%，W：0.2～1.0%，Ni：≥0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質。本發(fā)明專利技術通過調整原有的復合離心生產(chǎn)工藝，降低了軋輥生產(chǎn)過程中的能源消耗，提高了生產(chǎn)效率，并同時通過設計合適的合金配比使復合高鉻鐵軋輥的各方面參數(shù)都優(yōu)于現(xiàn)有技術。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種離心復合高鉻鐵軋輥及其制造方法
本專利技術涉及軋輥的制造領域，尤其是一種離心復合高鉻鐵軋輥及其制造方法，用于制造具有高硬度的高鉻鐵軋輥。
技術介紹
復合軋輥是一種輥身外層和芯部用不同材質制作的軋輥，兩種材質之間為冶金結合的軋輥，復合軋輥既能滿足軋機對輥身外層耐磨性、抗熱疲勞等性能的要求，同時又保證了芯部和輥頸的強韌性。為了滿足軋輥在使用中外層部分和輥芯的不同要求，通常采用諸如離心復合、全沖洗復合、CPC復合、電渣熔復、旋轉電渣復合等技術來制作復合軋輥。其中以離心復合方式生產(chǎn)的高鉻鐵軋輥廣泛應用在熱軋板帶精軋前段以及爐卷或中板粗軋段，保證了正常的軋制需求。傳統(tǒng)的離心復合高鉻鐵軋輥的生產(chǎn)流程是：軋輥毛坯的生產(chǎn)—輥身粗加—輥身探傷檢測—輥頸加工—高溫淬火—兩段回火—精加工—成品探傷檢測—磨削—成品。之所以在軋輥熱處理前進行軋輥加工探傷檢測，主要是因為最初軋輥探傷合格率低，結合層存在缺陷較多。對結合層存在缺陷的軋輥進行熱處理時容易造成結合層大開裂，從而引起大的安全事故。為此普遍采取軋輥熱處理前先加工探傷，如結合層部位存在缺陷則先加工去除缺陷后再進行熱處理，從而避免了因熱處理過程導致的缺陷擴展進而引起的安全事故。但是，隨著工藝的改進，目前生產(chǎn)的復合軋輥的結合層探傷合格率達到了99％以上，甚至接近了100％，如果繼續(xù)采取原有的生產(chǎn)工藝流程及熱處理工藝，不但工序復雜而且熱處理時需要將軋輥從室溫加熱到高溫退火溫度，浪費嚴重，因此，急需對現(xiàn)有的復合軋輥生產(chǎn)工藝進行改進。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術需要解決的技術問題是提供一種離心復合高鉻鐵軋輥及其制造方法，使其能簡化現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，并同時提高復合軋輥的外層及芯部的質量。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種離心復合高鉻鐵軋輥，包括材質為球墨鑄鐵的輥芯以及外層，外層與輥芯之間還包括一層材質不同于輥身的鋼制中間層；所述外層的化學組分及其質量百分含量為：C：2.0～2.5％，Si：0.6～1.2％，Mn：0.6～1.0％，Cr：10.0～20.0％，Mo：1.0～2.0％，V：1.0～2.0％，W：0.2～1.0％，Ni：≥0.5％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質。本專利技術技術方案的進一步改進在于：所述外層的化學組分及其質量百分含量為：C：2.4％，Si：1.1％，Mn：0.9％，Cr：19.5％，Mo：1.9％，V：1.9％，W：0.9％，Ni：1.1％，P≤0.03％，S≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質。一種離心復合高鉻鐵軋輥的制造方法，包括以下步驟：A、輥坯鑄造：按照設計配比調配原料，在中頻爐中冶煉后形成外層鐵水，然后在離心機上澆注高鉻鐵外層鐵水，在鐵水凝固后澆入中間層鋼水；待外層鋼高鉻鐵水及中間層的鋼水完全凝固后離心機停轉，合箱，最后澆入芯部球墨鑄鐵水制成輥坯；B、開箱：待芯部鐵水完全凝固后，開箱，并將輥坯直接裝入提前預熱到800～1000℃的高溫退火爐中；C、退火：對輥坯進行高溫退火熱處理，先將軋輥加熱到850～1000℃,保溫20h后進行緩慢冷卻，冷卻速度1～5℃/h；當輥坯緩慢冷卻到750℃時開始吹風對輥坯進行快速降溫，快速降溫過程的冷卻速度1～5℃/S；通過快速降溫將輥坯冷卻到500℃時停止吹風，保溫20h后空冷至室溫，冷卻速度為15～30℃/h；D、粗加工：對輥坯進行粗加工，然后對粗加工完的輥坯進行超聲波探傷；E、回火：對輥坯進行回火處理，回火溫度為500～560℃，保溫25h后空冷至室溫；F、精加工：回火完成后，按所需尺寸對輥坯進行精加工制成軋輥，最后進行超聲波探傷、硬度測試和金相組織檢驗。本專利技術技術方案的進一步改進在于：步驟E中對輥坯進行2次或3次回火處理。本專利技術技術方案的進一步改進在于：步驟A中中間層鋼水的澆鑄的重量占外層鐵水澆鑄重量的10％～30％。由于采用了上述技術方案，本專利技術取得的技術進步是：采用本專利技術中所提供的輥身外層的材料配比制得的軋輥，其軋輥的輥身表層硬度能夠達到65～80HSD，并且具有具有優(yōu)異的耐磨性、優(yōu)良的氧化膜形成并保持能力和高的組織穩(wěn)定性。本專利技術中離心復合高鉻鐵軋輥的熱處理時，不再采用傳統(tǒng)的利用電能將軋輥從室溫開始加熱到需要的高溫退火溫度，而是利用軋輥自身的鑄造余熱將軋輥溫度控制在要求的熱處理溫度并保溫，使得軋輥外層和內芯部分的熱處理一致，不但提高了軋輥的熱處理效果，同時還大量減少了能源的消耗、簡化了生產(chǎn)工藝、縮短了生產(chǎn)周期。在高溫退火的后序過程中，軋輥進行緩慢冷卻，用以減小軋輥的熱應力；待輥身溫度降低到珠光體組織轉變區(qū)時即750℃時對輥身部位快速冷卻，此舉能夠避免產(chǎn)生大量的珠光體，保證軋輥的各項力學性能順利達標。待輥身溫度躲過珠光體轉變區(qū)即到達500℃后再保溫進行輥身均溫并去應力退火，其后緩慢冷卻到室溫。本專利技術還在球墨鑄鐵的輥芯部和外層之間添加了一層鋼制中間層，此舉能夠提高復合軋輥結合層的質量，保證結合層不出現(xiàn)大面積的缺陷。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步詳細說明：本專利技術中涉及的離心復合高鉻鐵軋輥廣泛應用于熱軋板帶精軋前段以及爐卷或中板粗軋段，本專利技術中的離心復合高鉻鐵軋輥包括材質為球墨鑄鐵的輥芯以及外層，為了提高結合層的質量，防止結合層出現(xiàn)大面積缺陷，在軋輥的外層與輥芯之間還包括一層鋼制中間層；外層的化學組分及其質量百分含量控制在如下范圍內：C：2.0～2.5％，Si：0.6～1.2％，Mn：0.6～1.0％，Cr：10.0～20.0％，Mo：1.0～2.0％，V：1.0～2.0％，W：0.2～1.0％，Ni：≥0.5％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質。下面結合具體實施例對本專利技術中涉及的離心復合高鉻鐵軋輥的制作方法做進一步說明。實施例一：本實施例中輥身外層部分的成分設計目標為：C：2.4％，Si：1.1％，Mn：0.9％，Cr：19.5％，Mo：1.9％，V：1.9％，W：0.9％，Ni：1.1％，P≤0.03％，S≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質。制作方法如下：A、輥坯鑄造：按照設計目標調配原料，在中頻爐中冶煉后形成外層鐵水，然后在離心機上澆注高鉻鐵外層鐵水，在鐵水凝固后澆入中間層鋼水，中間層鋼水的澆筑量占外層鐵水澆鑄重量的15％；待外層鋼高鉻鐵水及中間層的鋼水完全凝固后離心機停轉，合箱，最后澆入芯部球墨鑄鐵水制成輥坯；B、開箱：待芯部鐵水完全凝固后，開箱，并將輥坯直接裝入提前預熱到800～1000℃的高溫退火爐中；C、退火：對輥坯進行高溫退火熱處理，先將軋輥加熱到850～1000℃,保溫20h后進行緩慢冷卻，冷卻速度1～5℃/h；當輥坯緩慢冷卻到750℃時開始吹風對輥坯進行快速降溫，快速降溫過程的冷卻速度1～5℃/S；通過快速降溫將輥坯冷卻到500℃時停止吹風，保溫20h后空冷至室溫，冷卻速度為15～30℃/h；D、粗加工：對輥坯進行粗加工，然后對粗加工完的輥坯進行超聲波探傷；E、回火：對輥坯進行二段回火處理，回火溫度為500～560℃，保溫25h后空冷至室溫；F、精加工：回火完成后，按所需尺寸對輥坯進行精加工制成軋輥，最后進行超聲波探傷、硬度測試和金相組織檢驗。采用肖氏硬度計，按照GB/T13313-2008方法檢測硬度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種離心復合高鉻鐵軋輥，包括材質為球墨鑄鐵的輥芯以及外層，其特征在于：外層與輥芯之間還包括一層鋼制中間層；所述外層的化學組分及其質量百分含量為：C：2.0～2.5%，Si：0.6～1.2%，Mn：0.6～1.0%，Cr：10.0～20.0%，Mo：1.0～2.0%，V：1.0～2.0%，W：0.2～1.0%，Ni：≥0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
1.一種離心復合高鉻鐵軋輥，包括材質為球墨鑄鐵的輥芯以及外層，其特征在于：外層與輥芯之間還包括一層鋼制中間層；所述外層的化學組分及其質量百分含量為：C：2.0～2.5%，Si：0.6～1.2%，Mn：0.6～1.0%，Cr：10.0～20.0%，Mo：1.0～2.0%，V：1.0～2.0%，W：0.2～1.0%，Ni：≥0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質。2.根據(jù)權利要求１所述的一種離心復合高鉻鐵軋輥，其特征在于：所述外層的化學組分及其質量百分含量為：C：2.4%，Si：1.1%，Mn：0.9%，Cr：19.5%，Mo：1.9%，V：1.9%，W：0.9%，Ni：1.1%，P≤0.03%，S≤0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質。3.一種離心復合高鉻鐵軋輥的制造方法，其特征在于包括以下步驟：A、輥坯鑄造：按照如權利要求1或2中任意一項所述的合金組分調配原料，在中頻爐中冶煉后形成外層鐵水，然后在離心機上澆注高鉻鐵外層鐵水，在鐵水凝固后澆入中間層鋼水；待外層鋼高鉻鐵水及中間層的鋼水完全凝固后離心...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：袁乃博，
申請(專利權)人：中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河北,13