高速钢轧辊及其浇铸方法转让专利
申请号 : CN202011171359.7
文献号 : CN112008056B
文献日 : 2021-03-23
发明人 : 许健 , 周国祥 , 花明
申请人 : 常州凯达重工科技有限公司
摘要 :
本发明公开了一种高速钢轧辊的浇铸方法，包括以下步骤：S1、浇铸外层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注外层钢水，凝固后形成外层；S2、浇铸中间层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注中间层铁水，凝固后形成中间层；S3、浇铸辊芯：将辊颈铸模箱、辊身铸模箱和底铸模箱自上而下同轴堆叠固定，接着采用静态浇铸的方式浇注辊芯铁水，随后中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后形成辊芯。本发明操作简单，先离心浇铸外层后，然后浇铸中间层，最后浇铸辊芯时，中间层熔化并与辊芯铁水相混合，从而提升了辊芯与外层的结合强度。
权利要求 :
1.一种高速钢轧辊的浇铸方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、浇铸外层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注外层钢水，凝固后形成外层；
S2、浇铸中间层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注中间层铁水，凝固后形成中间层；
S3、浇铸辊芯：将辊颈铸模箱、辊身铸模箱和底铸模箱自上而下同轴堆叠固定，接着采用静态浇铸的方式浇注辊芯铁水，随后中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后形成辊芯；
在所述步骤S1之前，还包括：
S00、造型：根据轧辊的尺寸形状分别用型砂造型出辊身铸模箱、辊颈铸模箱和底铸模箱；
在所述步骤S1之前，且在所述步骤S00之后，还包括：S01、熔炼：在中频炉内熔炼外层钢水、中间层铁水和辊芯铁水，所述中间层铁水和所述辊芯铁水在同一炉内熔炼；
在所述步骤S01中，中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼完成后，中间层铁水在
1400-1440℃时出炉，随后加入0.6～1.0wt％粒度为3-8mm的FeSi75硅铁进行孕育处理，搅拌后，待温度降到1280-1320℃时浇铸中间层；
在所述步骤S2中，中间层的厚度为8-12mm；
在所述步骤S01中，辊芯铁水在1520-1550℃时出炉，随后加入1.8～2.0wt％的Mg8Re3和0.5～0.8wt％的FeSi75硅铁进行球化处理，搅拌后扒去料渣，待温度降到1410-1440℃时浇铸辊芯；
中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼时的各合金元素及重量百分比含量为：C
2.8%-3.2%，Si 1.2%-1.5%，Mn 0.3%-0.8%，Cr ≤0.2%，Mo ≤0.1%，Ni 0.2%-0.6%，P≤
0.08%，S≤0.02%。
2.根据权利要求1所述的高速钢轧辊的浇铸方法，其特征在于，外层在离心铸造时的凝固速率为10mm/min，浇铸中间层时，外层的温度为1230-1250℃，浇铸辊芯时，中间层的温度为1050-1100℃。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述高速钢轧辊的浇铸方法制备的一种高速钢轧辊，其特征在于，所述高速钢轧辊外层的各合金元素及重量百分比含量为：C 1.5%-2.0%，Si
0.4%-1.0%，Mn 0.3%-0.8%，Cr 3.0%-6.0%，Mo 3.0%-6.0%，Ni 0.3%-1.0%，V 3.0%-6.0%，W
1.0%-4.0%，P≤0.05%，S≤0.02%，其余为铁和不可避免杂质。
4.根据权利要求3所述的高速钢轧辊，其特征在于，还包括辊芯，所述辊芯的合金成分及各合金成分的重量百分比为：C 2.8%-3.2%,Si
2.2%-2.5%，Mn 0.3%-0.8%，Cr≤0.2%，Mo≤0.1%，Ni 0.2%-0.6%，P≤0.08%，S≤0.02%，Mg
0.035%-0.07%，Re 0.01%-0.03%，其余为铁和不可避免杂质。
说明书 :
高速钢轧辊及其浇铸方法
技术领域
[0001] 本发明属于轧辊铸造技术领域，具体涉及一种高速钢轧辊及其浇铸方法。
背景技术
[0002] 随着钢铁业发展，高速钢轧辊广泛被用于线材、带钢、型钢精轧机架，其高耐磨性及抗事故性能已得到肯定。
[0003] 中国专利CN110125370A公开了一种超薄铸轧带钢轧机用耐热复合轧辊的制造方法，耐热复合轧辊由辊芯材料和外层材料复合而成；辊芯材料选用球墨铸铁，外层材料为耐
热高速钢；外层材料熔炼后吹氩净化处理，辊芯材料熔炼后进行球化及孕育处理，用离心铸
造法浇铸外层材料钢水，待外层材料钢水凝固后再用静态铸造法浇铸辊芯材料铁水；浇铸
完成后，冷却至开箱温度，将复合轧辊取出后再经热处理、机械加工，检验合格后即为成品，
该技术方案采用辊芯和外层材料直接复合而成，结合强度低，成品率低。
热高速钢；外层材料熔炼后吹氩净化处理，辊芯材料熔炼后进行球化及孕育处理，用离心铸
造法浇铸外层材料钢水，待外层材料钢水凝固后再用静态铸造法浇铸辊芯材料铁水；浇铸
完成后，冷却至开箱温度，将复合轧辊取出后再经热处理、机械加工，检验合格后即为成品，
该技术方案采用辊芯和外层材料直接复合而成，结合强度低，成品率低。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明提出一种高速钢轧辊的浇铸方法，利用该高速钢轧辊的浇铸方法生产的高速钢轧辊具有结合强度高、成品率高的优点。
[0006] 本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法，包括以下步骤：S1、浇铸外层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注外层钢水，凝固后形成外层；S2、浇铸中间层：采用离心浇
铸的方式，向辊身铸模箱中浇注中间层铁水，凝固后形成中间层；S3、浇铸辊芯：将辊颈铸模
箱、辊身铸模箱和底铸模箱自上而下同轴堆叠固定，接着采用静态浇铸的方式浇注辊芯铁
水，随后中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后形成辊芯。
铸的方式，向辊身铸模箱中浇注中间层铁水，凝固后形成中间层；S3、浇铸辊芯：将辊颈铸模
箱、辊身铸模箱和底铸模箱自上而下同轴堆叠固定，接着采用静态浇铸的方式浇注辊芯铁
水，随后中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后形成辊芯。
[0007] 本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法，本发明操作简单，先离心浇铸外层后，然后浇铸中间层，最后浇铸辊芯时，中间层熔化并与辊芯铁水相混合，从而提升了辊芯与外层
的结合强度。
的结合强度。
[0008] 根据本发明一个实施例，在所述步骤S1之前，还包括：S00、造型：根据轧辊的尺寸形状分别用型砂造型出辊身铸模箱、辊颈铸模箱和底铸模箱。
[0009] 根据本发明一个实施例，在所述步骤S1之前，且在所述步骤S00之后，还包括：S01、熔炼：在中频炉内熔炼外层钢水、中间层铁水和辊芯铁水，所述中间层铁水和所述辊芯铁水
在同一炉内熔炼。
在同一炉内熔炼。
[0010] 根据本发明一个实施例，外层在离心铸造时的凝固速率为10mm/min，浇铸中间层时，外层的温度为1230-1250℃，浇铸辊芯时，中间层的温度为1050-1100℃。
[0011] 根据本发明一个实施例，在所述步骤S2中，中间层的厚度为8-12mm。
[0012] 根据本发明一个实施例，在所述步骤S01中，中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼完成后，中间层铁水在1400-1440℃时出炉，随后加入0.6～1.0wt％粒度为3-8mm的
FeSi75硅铁进行孕育处理，搅拌后，待温度降到1280-1320℃时浇铸中间层。
FeSi75硅铁进行孕育处理，搅拌后，待温度降到1280-1320℃时浇铸中间层。
[0013] 根据本发明一个实施例，在所述步骤S01中，辊芯铁水在1520-1550℃时出炉，随后加入1.8～2.0wt％的Mg8Re3和0.5～0.8wt％的FeSi75硅铁进行球化处理，搅拌后扒去料
渣，待温度降到1410-1440℃时浇铸辊芯。
渣，待温度降到1410-1440℃时浇铸辊芯。
[0014] 根据本发明一个实施例，中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼时的各合金元素及重量百分比含量为：C2.8％-3.2％，Si1.2％-1.5％，Mn0.3％-0.8％，Cr≤0.2％，Mo≤
0.1％，Ni0.2％-0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％。
0.1％，Ni0.2％-0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％。
[0015] 根据本发明一个实施例，一种高速钢轧辊，所述高速钢轧辊外层的各合金元素及重量百分比含量为：C1.5％-2.0％，Si0.4％-1.0％，Mn0.3％-0.8％，Cr3.0％-6.0％，
Mo3.0％-6.0％，Ni0.3％-1.0％，V3.0％-6.0％，W1.0％-4.0％，P≤0.05％，S≤0.02％，其
余为铁和不可避免杂质。
Mo3.0％-6.0％，Ni0.3％-1.0％，V3.0％-6.0％，W1.0％-4.0％，P≤0.05％，S≤0.02％，其
余为铁和不可避免杂质。
[0016] 根据本发明一个实施例，还包括辊芯，所述辊芯的合金成分及各合金成分的重量百分比为：C2.8％-3.2％,Si2.2％-2.5％，Mn0.3％-0.8％，Cr≤0.2％，Mo≤0.1％，
Ni0.2％-0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％，Mg0.035％-0.07％，Re0.01％-0.03％，其余为铁和
不可避免杂质。
Ni0.2％-0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％，Mg0.035％-0.07％，Re0.01％-0.03％，其余为铁和
不可避免杂质。
[0017] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
[0018] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明
和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构
造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示
或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义
是两个或两个以上。
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明
和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构
造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示
或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义
是两个或两个以上。
[0019] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
[0020] 下面具体描述本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法。
[0021] 本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法，包括以下步骤：
[0022] S00、造型：根据轧辊的尺寸形状分别用型砂造型出辊身铸模箱、辊颈铸模箱和底铸模箱；
[0023] S01、熔炼：在中频炉内熔炼外层钢水、中间层铁水和辊芯铁水，所述中间层铁水和所述辊芯铁水在同一炉内熔炼；
[0024] S1、浇铸外层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注外层钢水，凝固后形成外层；
[0025] S2、浇铸中间层：采用离心浇铸的方式，向辊身铸模箱中浇注中间层铁水，凝固后形成中间层，浇铸中间层时，外层的温度为1230-1250℃；
[0026] S3、浇铸辊芯：将辊颈铸模箱、辊身铸模箱和底铸模箱自上而下同轴堆叠固定，接着采用静态浇铸的方式浇注辊芯铁水，随后中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后形成
辊芯，浇铸辊芯时，中间层的温度为1050-1100℃。
辊芯，浇铸辊芯时，中间层的温度为1050-1100℃。
[0027] 由此，本发明操作简单，先离心浇铸外层后，然后浇铸中间层，最后浇铸辊芯时，中间层熔化并与辊芯铁水相混合，从而提升了辊芯与外层的结合强度，通过设置合理的中间
层和辊芯的浇铸温度，在不侵蚀外层工作厚度的情况下提高了中间层与外层之间的连接强
度，同时确保辊芯与中间层能够完全相熔。
层和辊芯的浇铸温度，在不侵蚀外层工作厚度的情况下提高了中间层与外层之间的连接强
度，同时确保辊芯与中间层能够完全相熔。
[0028] 在本发明的一些具体实施方式中，外层在离心铸造时的凝固速率为10mm/min。
[0029] 在本发明的一些具体实施方式中，在步骤S2中，中间层的厚度为8-12mm，一方面便于浇铸辊芯铁水时完全熔化并与辊芯铁水相混合，另一方面8-12mm的厚度在离心浇铸中凝
固较快，制备效率较高。
固较快，制备效率较高。
[0030] 进一步地，在步骤S01中，中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼完成后，中间层铁水在1400-1440℃时出炉，随后加入0.6～1.0wt％粒度为3-8mm的FeSi75硅铁进行孕育处
理，搅拌1分钟后扒去料渣，通过孕育处理提升了中间层的力学性能，待温度降到1280-1320
℃时浇铸中间层。此时，外层的温度为1230-1250℃，由于外层为工作层，中间层的浇铸温度
略高于外层的温度，因此浇铸中间层时，更有利于外层的内表面与中间层相连，连接强度
高；中间层的浇铸温度低于外层的温度时，浇铸中间层会产生明显分层现象，连接强度低；
中间层的浇铸温度大幅高于外层的温度时，外层的内部会熔化，进而影响外层工作时的强
度，同时外层作为工作层的厚度也会减小，从而造成产品不合格。
理，搅拌1分钟后扒去料渣，通过孕育处理提升了中间层的力学性能，待温度降到1280-1320
℃时浇铸中间层。此时，外层的温度为1230-1250℃，由于外层为工作层，中间层的浇铸温度
略高于外层的温度，因此浇铸中间层时，更有利于外层的内表面与中间层相连，连接强度
高；中间层的浇铸温度低于外层的温度时，浇铸中间层会产生明显分层现象，连接强度低；
中间层的浇铸温度大幅高于外层的温度时，外层的内部会熔化，进而影响外层工作时的强
度，同时外层作为工作层的厚度也会减小，从而造成产品不合格。
[0031] 更进一步地，在步骤S01中，辊芯铁水在1520-1550℃时出炉，随后加入1.8～2.0wt％的Mg8Re3和0.5～0.8wt％的FeSi75硅铁进行球化处理，搅拌1分钟后扒去料渣，待
温度降到1410-1440℃时浇铸辊芯。此时，中间层的温度为1050-1100℃，浇铸辊芯铁水后，
中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后连接强度高。
温度降到1410-1440℃时浇铸辊芯。此时，中间层的温度为1050-1100℃，浇铸辊芯铁水后，
中间层熔化并与辊芯铁水相混合，凝固后连接强度高。
[0032] 优选地，中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼时的各合金元素及重量百分比含量为：C2.8％-3.2％，Si1.2％-1.5％，Mn0.3％-0.8％，Cr≤0.2％，Mo≤0.1％，Ni0.2％-
0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％。通过将中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼，中间层铁水
出炉后，辊芯铁水继续加热，更加符合生产顺序，有效降低了生产成本，提高了生产效率。
0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％。通过将中间层铁水和辊芯铁水在同一炉内熔炼，中间层铁水
出炉后，辊芯铁水继续加热，更加符合生产顺序，有效降低了生产成本，提高了生产效率。
[0033] 本发明实施例的高速钢轧辊，包括外层和辊芯，外层的各合金元素及重量百分比含量为：C1.5％-2.0％，Si0.4％-1.0％，Mn0.3％-0.8％，Cr3.0％-6.0％，Mo3.0％-6.0％，
Ni0.3％-1.0％，V3.0％-6.0％，W1.0％-4.0％，P≤0.05％，S≤0.02％，其余为铁和不可避
免杂质。辊芯的合金成分及各合金成分的重量百分比为：C2.8％-3.2％,Si2.2％-2.5％，
Mn0.3％-0.8％，Cr≤0.2％，Mo≤0.1％，Ni0.2％-0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％，
Mg0.035％-0.07％，Re0.01％-0.03％，其余为铁和不可避免杂质。
Ni0.3％-1.0％，V3.0％-6.0％，W1.0％-4.0％，P≤0.05％，S≤0.02％，其余为铁和不可避
免杂质。辊芯的合金成分及各合金成分的重量百分比为：C2.8％-3.2％,Si2.2％-2.5％，
Mn0.3％-0.8％，Cr≤0.2％，Mo≤0.1％，Ni0.2％-0.6％，P≤0.08％，S≤0.02％，
Mg0.035％-0.07％，Re0.01％-0.03％，其余为铁和不可避免杂质。
[0034] 实施例一
[0035] 采用本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法制备一支φ360×650mm的轧辊。
[0036] 对比例一
[0037] 采用不浇铸中间层的方法制备一支φ360×650mm的轧辊，其他浇铸步骤与实施例一保持一致。
[0038] 实施例二
[0039] 采用本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法制备一支φ440×960mm的轧辊。
[0040] 对比例二
[0041] 采用不浇铸中间层的方法制备一支φ440×960mm的轧辊，其他浇铸步骤与实施例二保持一致。
[0042] 实施例三
[0043] 采用本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法制备一支φ600×800mm的轧辊。
[0044] 对比例三
[0045] 采用不浇铸中间层的方法制备一支φ600×800mm的轧辊，其他浇铸步骤与实施例三保持一致。
[0046] 表一、三种不同规格轧辊的对比表
[0047]
[0048] 总而言之，采用本发明实施例的高速钢轧辊的浇铸方法制备的轧辊，外层与辊芯之间的连接强度较高，探伤结果好，成品率高。
[0049] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。
发明的范围由权利要求及其等同物限定。