專利名稱：一種立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合鑄鋼支承輥鑄造過程，具體說是一種立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法。
背景技術(shù)：
鑄鋼支承輥是軋鋼生產(chǎn)線上的關(guān)鍵部件，也是消耗量極大的部件。隨著寬厚板軋機(jī)向大型化、高速化、自動化方向發(fā)展，支承輥的制造工藝與技術(shù)也在不斷的發(fā)展和變化。目前主要采用整體鑄造方法制造大型鑄鋼支承輥，例如中國專利CN1597180A “鑄鋼支承輥整體鑄造方法”采用先進(jìn)的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、鐵模覆砂工藝、切線型內(nèi)澆口旋轉(zhuǎn)充型方法、保溫冒口技術(shù)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)合理設(shè)計(jì)金屬型模具，通過對關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制生產(chǎn)出了鑄鋼支承輥，使大型支承輥國產(chǎn)化成為可能，但是產(chǎn)品的成品率低，而且存在關(guān)鍵工藝參數(shù)難以控制的問題，容易產(chǎn)生支承輥的卷氣和夾雜等缺陷，生產(chǎn)的鑄鋼支承輥質(zhì) 量不穩(wěn)定。為了避免鑄鋼支承輥整體鑄造存在的問題，中國專利CN101480663A “高合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥及其制造工藝”采用臥式離心澆注得到工作層以后靜態(tài)澆注內(nèi)層的方法制造高合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥，有效地提高了成品率，但是臥式離心機(jī)存在轉(zhuǎn)速的限制，生產(chǎn)的軋輥規(guī)格較小，而且澆注完工作層合箱后才能進(jìn)行芯部澆注，這樣會產(chǎn)生芯部與工作層結(jié)合不良以及工作層厚度落差大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有大型鑄鋼支承輥制造和使用過程中存在的不足，提供一種鑄鋼支承輥立式離心復(fù)合鑄造方法。立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的外層采用高鉻鋼、中間層和芯部采用低合金鋼，通過立式離心復(fù)合鑄造使其達(dá)到良好的冶金結(jié)合，其工藝出品率較靜態(tài)鑄造工藝提高了 15%以上，材料綜合利用率提高了 10%以上，制造成本較靜態(tài)鑄造工藝下降了10%以上、噸鋼輥耗較靜態(tài)鑄造工藝下降了 40%左右，同時使用壽命較靜態(tài)鑄造工藝提高了30%以上。具體是這樣實(shí)施的一種立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法，其特征在于復(fù)合鑄鋼支承輥采用多層澆注方法，其中
O外層采用立式離心復(fù)合澆注外層鋼水熔煉以后，鋼水出爐溫度為1630°C 1650°C，按8 10kg/m2加入保護(hù)渣進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理，外層澆注溫度為1530°C 1580°C，冷型內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)線速度控制在20 28m/s ；
2)中間層和芯部澆注中間層和芯部鋼水熔煉以后，鋼水出爐溫度為1600°C 1620°C，更換澆口管，待外層內(nèi)壁界面溫度降到1380°C 1450°C時澆注中間層，鋼水澆注溫度為1550°C 1580°C，冷型旋轉(zhuǎn)速度恒定，中間層厚度達(dá)到40 IOOmm以后更換澆口管，向鑄型內(nèi)部充芯獲得離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯；
3)對復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行熱處理依次對離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行退火處理、淬火處理和回火處理，機(jī)加工后獲得成品離心復(fù)合鑄鋼支承輥。
退火處理是對離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行1000°C 1050°C高溫退火處理，退火保溫時間為25 30h，高溫退火后能有效的降低鑄鋼支承輥鑄坯內(nèi)應(yīng)力和硬度，便于機(jī)加工。淬火處理是將離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯整體預(yù)熱到500°C 700°C以后，以300 3500C /h的速度加熱至900°C 950°C，保溫50 80min以后進(jìn)行水淬處理。回火處理是將淬火以后的離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行500°C 550°C回火處理，回火時間為40 60h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用多層離心復(fù)合澆注工藝，在離心力的作用下分別澆注外層、中間層和芯部，使外層高鉻鋼與中間層和芯部低合金鋼達(dá)到良好的冶金結(jié)合，采用立式離心復(fù)合鑄造方法制造出復(fù)合鑄鋼支承輥毛坯，這樣可使外層具有更高的耐磨性，芯部具有更高的強(qiáng)韌性，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得芯部強(qiáng)度和韌性高、工作層硬度和耐磨性好 的復(fù)合鑄鋼支承輥成品，即通過差溫?zé)崽幚硎管堓伒木C合性能得到進(jìn)一步提高，從根本上解決了現(xiàn)有鑄鋼支承輥制造和使用中存在的問題，本發(fā)明制造的復(fù)合鑄鋼支承輥與靜態(tài)鑄造支承輥相比，使用壽命提高了 30%以上。本發(fā)明方法制造的復(fù)合鑄鋼支承輥技術(shù)性能指標(biāo)如下
輥身工作層硬度大于68HSD、輥頸硬度大于35HSD、硬度不均勻性小于2HSD、輥身抗拉強(qiáng)度大于lOOOMpa、屈服強(qiáng)度大于700Mpa、棍頸抗拉強(qiáng)度大于650Mpa,超聲波探傷距棍身表面150mm深度內(nèi)不存在大于當(dāng)量直徑2mm的缺陷。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :復(fù)合鑄鋼支承輥外層材料采用Cr5鋼，其化學(xué)成分為CO. 40，SiO. 35，MnO. 6, PO. 021，S0. 018, Cr4. 9，NiO. 28，MoO. 62, V0. 23，鋼水熔清后加入鋁和硅鈣脫氧，爐前成分調(diào)整合格后，將鋼水溫度升至1630°C出爐，向鋼包內(nèi)加入9Kg/m2的保護(hù)渣進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理。中間層和芯部采用低合金鋼，其化學(xué)成分為CO. 60，SiO. 45，MnO. 72，PO. 025，S0. 017，Crl. 21，NiO. 28，MoO. 32，熔煉并調(diào)整成分合格后將鋼水溫度升至1610°C出爐。離心復(fù)合澆注Φ 1200πιπιΧ 1580mm鑄鋼支承棍，冷型內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)線速度為28m/s，外層鋼水澆注溫度為1530°C，外層澆注完成后更換澆口管，當(dāng)外層內(nèi)表面溫度降到1380°C時進(jìn)行中間層和芯部澆注，澆注溫度為1580°C，中間層厚度達(dá)到40mm時更換澆口管充芯得到復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯。對復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行1000°C X30h高溫退火處理，降低鑄鋼支承輥鑄坯內(nèi)應(yīng)力和硬度，便于機(jī)加工。將粗加工后的復(fù)合鑄鋼支承輥預(yù)熱到500°C以后，以300°C /h的速度加熱到900°C并保溫60min以后進(jìn)行水霧淬火，然后進(jìn)行500°C X40h回火處理，最后進(jìn)行機(jī)加工獲得支承輥成品。經(jīng)檢測，復(fù)合鑄鋼支承輥工作層硬度達(dá)到70HSD，硬度不均勻性小于2HSD，輥身抗拉強(qiáng)度達(dá)到1350Mpa，成品率較整體鑄鋼支承輥提高了 17%，使用壽命提高了 38%。實(shí)施例2 :復(fù)合鑄鋼支承輥外層材料采用Cr5鋼，其化學(xué)成分為CO. 60，SiO. 4，MnO. 8，PO. 03，S0. 021，Cr5. 2，NiO. 35，MoO. 5，V0. 3，鋼水熔清后加入鋁和硅鈣脫氧，爐前成分調(diào)整合格后，將鋼水溫度升至1650°C出爐，向鋼包內(nèi)加入10Kg/m2的保護(hù)渣進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理。中間層和芯部采用低合金鋼，其化學(xué)成分為CO. 67，SiO. 5，MnO. 75，PO. 024，S0. 02，Crl. 26，NiO. 28，MoO. 35，熔煉并調(diào)整成分合格后將鋼水溫度升至160(TC出爐。離心復(fù)合澆注Φ 1400πιπιΧ 1500mm鑄鋼支承輥，冷型內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)線速度為25m/s，外層鋼水澆注溫度為1560°C，外層澆注完成后更換澆口管，當(dāng)外層內(nèi)表面溫度降到1415°C時進(jìn)行中間層和芯部澆注，澆注溫度為1565°C，中間層厚度達(dá)到65mm時更換澆口管充芯得到復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯。對復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行1030°C X27h高溫退火處理，降低鑄鋼支承輥鑄坯內(nèi)應(yīng)力和硬度，便于機(jī)加工。將粗加工后的復(fù)合鑄鋼支承輥預(yù)熱到600°C以后，以320°C /h的速度加熱到935°C并保溫80min以后進(jìn)行水霧淬火，然后進(jìn)行520°C X60h回火處理，最后進(jìn)行機(jī)加工獲得支承輥成品。經(jīng)檢測，復(fù)合鑄鋼支承輥工作層硬度達(dá)到72HSD，硬度不均勻性小于2HSD，輥身抗拉強(qiáng)度達(dá)到1380Mpa成品率較整體鑄鋼支承輥提高了 16%，使用壽命提高了41%。實(shí)施例3 :復(fù)合鑄鋼支承輥外層材料采用Cr3鋼，其化學(xué)成分為CO. 50，SiO. 55，Mnl. 2，PO. 04，S0. 021，Cr3. 2，NiO. 45，MoO. 32，V0. 25，鋼水熔清后加入鋁和硅鈣脫氧，爐前成分調(diào)整合格后，將鋼水溫度升至1642°C出爐，向鋼包內(nèi)加入8Kg/m2的保護(hù)渣進(jìn)行鎮(zhèn)靜處 理。中間層和芯部采用低合金鋼，其化學(xué)成分為CO. 63，SiO. 52，MnO. 75，PO. 027，S0. 019，Crl. 26，NiO. 24，MoO. 38，熔煉并調(diào)整成分合格后將鋼水溫度升至1620°C出爐。離心復(fù)合澆注Φ 1600πιπιΧ2250πιπι鑄鋼支承輥，冷型內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)線速度為20m/s，外層鋼水澆注溫度為1580°C，外層澆注完成后更換澆口管，當(dāng)外層內(nèi)表面溫度降到1450°C時進(jìn)行中間層和芯部澆注，澆注溫度為1550°C，中間層厚度達(dá)到IOOmm時更換澆口管充芯得到復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯。對復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行1050°C X25h高溫退火處理，降低鑄鋼支承輥鑄坯內(nèi)應(yīng)力和硬度，便于機(jī)加工。將粗加工后的復(fù)合鑄鋼支承輥預(yù)熱到700°C以后，以350°C /h的速度加熱到950°C并保溫50min以后進(jìn)行水霧淬火，然后進(jìn)行550°C X55h回火處理，最后進(jìn)行機(jī)加工獲得支承輥成品。經(jīng)檢測，復(fù)合鑄鋼支承輥工作層硬度達(dá)到61HSD，硬度不均勻性小于2HSD，輥身抗拉強(qiáng)度達(dá)到1280Mpa成品率較整體鑄鋼支承輥提高了 16. 9%，使用壽命提高了 32%。
權(quán)利要求
1.一種立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法，其特征在于復(fù)合鑄鋼支承輥采用多層澆注方法，其中 1)外層采用立式離心復(fù)合澆注外層鋼水熔煉以后，鋼水出爐溫度為1630°C 1650°C，按8 10kg/m2加入保護(hù)渣進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理，外層澆注溫度為1530°C 1580°C，冷型內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)線速度控制在20 28m/s ； 2)中間層和芯部澆注中間層和芯部鋼水熔煉以后，鋼水出爐溫度為1600°C 1620°C，更換澆ロ管，待外層內(nèi)壁界面溫度降到1380°C 1450°C時澆注中間層，鋼水澆注溫度為1550°C 1580°C，冷型旋轉(zhuǎn)速度恒定，中間層厚度達(dá)到40 IOOmm以后更換澆ロ管，向鋳型內(nèi)部充芯獲得離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯； 3)對復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行熱處理依次對離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行退火處理、淬火處理和回火處理，機(jī)加工后獲得成品離心復(fù)合鑄鋼支承輥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法，其特征在于退火處理是對離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行1000°C 1050°C高溫退火處理，退火保溫時間為25 30h。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法，其特征在于淬火處理是將離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯整體預(yù)熱到500°C 700°C以后，以300 350°C /h的速度加熱至900°C 950°C，保溫50 80min以后進(jìn)行水淬處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法，其特征在于回火處理是將淬火以后的離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行500°C 550°C回火處理，回火時間為40 60h。
全文摘要
一種立式離心復(fù)合鑄鋼支承輥的制造方法，屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，采用多層澆注方法，其中外層采用立式離心復(fù)合澆注，澆注溫度為1530℃～1580℃，更換澆口管，待外層內(nèi)壁界面溫度降到1380℃～1450℃時澆注中間層，鋼水澆注溫度為1550℃～1580℃，中間層厚度達(dá)到40～100mm以后更換澆口管，向鑄型內(nèi)部充芯獲得離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯，依次對離心復(fù)合鑄鋼支承輥鑄坯進(jìn)行退火處理、淬火處理和回火處理，機(jī)加工后獲得成品離心復(fù)合鑄鋼支承輥，外層高鉻鋼與中間層和芯部低合金鋼達(dá)到良好的冶金結(jié)合，外層具有更高的耐磨性，芯部具有更高的強(qiáng)韌性，通過差溫?zé)崽幚硎管堓伒木C合性能得到進(jìn)一步提高，與靜態(tài)鑄造支承輥相比，使用壽命提高了30%以上。
文檔編號B22D13/00GK102950269SQ20121049224
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者邵黎軍, 邵順才, 申國慶, 潘獻(xiàn)波, 葛軼強(qiáng), 儲恩杰, 陳先鋒, 吳東林 申請人:江蘇共昌軋輥股份有限公司