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一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法

阅读：764发布：2021-03-02

IPRDB可以提供一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法，其特征在于，所述方法采用电渣空心抽锭方法先制作再生高速钢复合轧辊辊环，利用中频炉或电弧炉将成本低的球墨铸铁或普碳钢熔化，以浇铸方式制造轧辊辊芯，同时将轧辊外环与轧辊辊芯浇铸熔合在一起，从而制备工作辊环为高速钢，芯材为球墨铸铁或普碳钢的复合的热轧轧辊。本发明方法所制备的高速钢复合轧辊特点是外层厚度均匀；组织细小致密；芯部材料的采用球墨铸铁或普碳钢。在轧辊辊环制作中利用稀土处理与电渣精炼的双重作用全面提高轧辊工作面质量，使用寿命长；辊身及辊芯采用的是球墨铸铁或普碳钢综合成本低。本发明适用于高速钢复合热轧轧辊的制造生产，能够在冶金、再生资源行业广泛应用。，下面是一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法，其特征在于，所述方法采用电渣空心抽锭方法先制作再生高速钢复合轧辊辊环，然后利用中频炉或电弧炉将成本低的球墨铸铁或普碳钢熔化，以浇铸方式制造轧辊辊芯，同时将轧辊外环与轧辊辊芯浇铸熔合在一起，从而制备工作辊环为高速钢，芯材为球墨铸铁或普碳钢的复合的热轧轧辊；

稀土再生高速钢复合轧辊是通过以下步骤制备：

(1)高速钢自耗电极制备：采用废高速钢为原料，按照化学成分要求添加合金料，加入稀土变质剂0.01-0.05％，利用电炉冶炼方法，浇铸得到高速钢自耗电极；

(2)连续抽锭熔铸成型：渣料经过加热至150℃-300℃、保温约2小时，进行除水气处理，在化渣炉中化好，熔化电渣料浇入空心抽锭结晶器内，将高速钢自耗电极插入渣池进行常规电渣精炼，补缩、结束；

(3)保温处理：将抽锭熔铸的高速钢复合轧辊辊环，利用600℃以上热砂进行覆盖保护，直至冷却到室温；

(4)浇铸复合热轧辊：将高速钢复合轧辊辊环与浇铸砂型的外壳结合，用耐火泥做好砂型接缝处理，对轧辊环进行预热处理温度为600℃，轧辊环与砂型周围填500℃热砂保护；利用中频感应炉或电弧炉，将球墨铸铁或普碳钢熔化经脱氧、扒渣后浇入砂型,经补缩后完成；

(5)保温整形：复合轧辊毛坯采用500℃热砂填埋，冷却后去浇口、冒口；

(6)热处理与加工：复合轧辊毛坯的退火工艺为加热至950℃并保温3小时以上，炉冷至600℃，出炉空冷；退火后进行粗加工；粗加工后轧辊工作面进行高频淬火处理，然后精磨成型，完成高速钢复合热轧轧辊的制作。

2.根据权利要求1所述的一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法，其特征在于，所述连续抽锭熔铸成型步骤，同时对结晶器的上口和下口进行气体保护至熔炼结束，得到高速钢复合轧辊辊环。

说明书全文

一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法

[0001] 技术领域

[0002] 本发明涉及一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法，属金属材料技术领域。

[0003] 背景技术

[0004] 近些年研究的轧辊材质发展的趋势是广泛使用合金元素且逐渐提高合金化程度,轧辊辊身表面形成较多较硬的碳化物,提高轧辊的耐磨性。高速钢因具有硬度高、红硬性好及耐磨性好的特点而被用于轧辊的制造。制造高速钢复合轧辊主要有锻造和离心铸造的方法。采用锻造方法，锻造过程中易出现裂纹，锻造高速钢轧辊还存在成材率低、能耗高和加工量大、工艺流程长等不足。采用离心铸造方法制造高速钢轧辊主要问题是WC、VC偏析和裂纹，此外钢液落流冲击高速旋转的铸型时,有可能使铸型表面的涂料层开裂甚至剥落,剥落后的涂料随钢液而进入轧辊内部,涂料开裂时,钢液钻入裂纹将表层涂料夹在中间,导致轧辊出现表层夹杂。

[0005] 发明内容

[0006] 本发明的目的是，根据传统方法（如锻造和离心铸造方法）制造高速钢复合轧辊存在的问题，本发明公开一种高速钢复合热轧轧辊的制备方法。

[0007] 本发明的技术方案是，本发明采用电渣空心抽锭方法先制作再生高速钢复合轧辊辊环，利用中频炉或电弧炉将成本低的球墨铸铁或普碳钢熔化，以浇铸方式制造轧辊辊芯，同时将轧辊外环与轧辊辊芯浇铸熔合在一起，从而制备工作辊环为高速钢，芯材为球墨铸铁或普碳钢的复合的热轧轧辊。

[0008] 本发明的稀土再生高速钢复合轧辊是通过以下步骤制备：

[0009] 1、高速钢自耗电极制备：采用废高速钢为原料，按照化学成分要求添加合金料，加入稀土变质剂0.1-0.5%，利用电炉冶炼方法，烧铸得到高速钢自耗电极；

[0010] ２、连续抽锭熔铸成型：渣料经过加热至150℃-300℃保温约2小时，进行除水气处理，在化渣炉中化好，熔化电渣料浇入空心抽锭结晶器内，将高速钢自耗电极插入渣池进行常规电渣精炼，补缩、结束。同时，对结晶器的上口和下口进行气体保护至熔炼结束，得到高速钢热轧轧辊工作环；

[0011] ３、保温处理：将抽锭熔铸的高速钢工作热轧轧辊环，利用６00℃以上热砂进行覆盖保护，直至冷却到室温；

[0012] 4、浇铸复合热轧辊：将高速钢工作热轧轧辊环与浇铸砂型的外壳结合，用耐火泥做好砂型接缝处理，对轧辊环进行预热处理温度为600℃，轧辊环与砂型周围填500℃热砂保护；利用中频感应炉或电弧炉，将球墨铸铁或普碳钢熔化经脱氧、扒渣后烧入砂型,经补缩后完成；

[0013] 5、保温整形：复合轧辊毛坯采用500℃热砂填埋，冷却后去浇口、冒口；

[0014] 6、热处理与加工：复合轧辊毛坯的退火工艺为加热至950℃并保温3小时，炉冷至600℃，出炉空冷。退火后进行粗加工。粗加工后轧辊工作面进行高频淬火处理，然后精磨成型，完成高速钢复合热轧轧辊的制作。

[0015] 本发明的有益效果是，本发明方法通过稀土处理与电渣精炼双重作用获得高速钢热轧辊工作层，消除了网状和大块状碳化物；降低了材料中的气体和杂质元素含量，提高了材料冷热疲劳性能，减少了材料的热裂倾向，工作层表面硬度均匀，与离心铸造高速钢复合热轧轧辊相比，具有轧辊工作区质量高，芯部与工作层结合牢固等特点，使用寿命是普通离心铸造方法制备的轧辊2倍以上。

[0016] 本发明方法所制备的高速钢复合轧辊特点是外层厚度均匀；组织细小致密；芯部材料的采用球墨铸铁或普碳钢。在轧辊辊环制作中利用稀土处理与电渣精炼的双重作用全面提高轧辊工作面质量，使用寿命长;辊身及辊芯采用的是球墨铸铁或普碳钢综合成本低。

[0017] 本发明制备方法具有材料性能稳定、成材率高、综合成本低的优点。

[0018] 本发明适用于高速钢复合热轧轧辊的制造生产，能够在冶金、再生资源行业广泛应用。

[0019] 附图说明

[0020] 图1为本发明工艺流程图；

[0021] 图2为本发明高速钢工作辊环的制备示意图；

[0022] 图3为本发明工作辊环与辊芯连接复合示意图；

[0023] 图中图号为：1是内结晶器；2是高速钢自耗电极；3是外结晶器；4是熔化的电渣；5是轧辊工作面层套环；6是内结晶器进水；7是内结晶器出水；8是外结晶器进水；9是外结晶器出水；11是浇铸轧辊芯；12是轧辊工作面层；13是砂型。

具体实施方式

[0024] 本发明具体实施方式如图1工艺流程图所示。

[0025] 具体实施分两个步骤，一是利用电渣抽锭方法制备热轧轧辊的工作层的高速钢环型材料，作为热轧轧辊的工作面层，本发明实施高速钢工作辊环的制备如图2所示，轧辊工作面层套环5在内结晶器1和外结晶器3之间形成，2是高速钢自耗电极、4是熔化的电渣，6是内结晶器进水；7是内结晶器出水，保证内结晶器的冷却；8是外结晶器进水；9是外结晶器出水，保证外结晶器的冷却。

[0026] 本发明实施工作辊环与辊芯连接复合如图3所示。将热轧轧辊工作面作为外套，利用中频炉或电弧炉将球墨铸铁或普碳钢熔化浇铸后辊芯与工作环套浇铸熔合成型，其中11是浇铸轧辊芯；12是轧辊工作面层；13是砂型。

[0027] 具体实施步骤：首先，是热轧轧辊的工作面层的制备，由于高速钢中含有较多的钨、铬、钼、钒等元素，这些元素及其形成的碳化物密度差很大,利用稀土变质剂处理与电渣精炼的方法，在自耗电极熔化过程中，利用稀土变质与渣洗精炼的双重作用，可消除再生高速钢辊环的网状碳化物和碳化物偏析，使钢中的非金属夹杂物及有害元素大量去除，同时可以获得致密的组织,避免普通冶金过程中产生的疏松偏析缺陷,从而达到提高高速钢的热轧轧辊的工作面层的冶金质量与热轧轧辊的工作面层面的成材率。

[0028] 其次，将制作好的热轧轧辊的辊环作为浇铸的工作外套进行预热处理，在辊环两端与砂型外壳接合，形成辊芯与辊颈腔体，将熔化好的球墨铸铁或普碳钢浇入腔体内铸成辊芯与辊颈，烧铸完成后缓冷，完成毛坯制作，调质处理加工，经高频淬火处理达到轧辊工作面硬度要求，精磨后完成制造。

[0029] 实施例1

[0030] （1）工作层自耗电极制备：按高速钢化学成分要求，配料，中频炉冶炼，加入稀土变质剂0.5%,浇注获得高速钢自耗电极；

[0031] （2）工作层外环成型：按照电渣重熔工艺执行，渣料经过加热至250℃保温2小时，进行除水气处理，在化渣炉中化好，熔化电渣料浇入空心抽锭结晶器内，将高速钢自耗电极插入渣池进行常规电渣精炼，补缩、结束。同时，对结晶器的上口和下口进行气体保护至熔炼结束，得到高速钢热轧轧辊工作环，成型完成，采用600℃热砂覆盖保温；

[0032] （3）造型连接：将高速钢工作热轧轧辊环与浇铸砂型的外壳结合，用耐火泥做好砂型接缝处理，加热工作热轧轧辊环与砂型，周围填500℃热砂。

[0033] （5）复合成型：利用中频感应炉，将球墨铸铁浇铸熔化，脱氧、扒渣后，浇入砂型，完成补缩后,浇铸完毕后。

[0034] （6）保温整形：填热砂保温4.5小时，去烧口、冒口。

[0035] （7）热处理加工：经940℃保温3.5小时，炉冷至600℃出炉至室温。粗加工。高频淬火处理轧辊工作环外壳，冷却后精磨完成制作。

[0036] 最后完成高速钢复合热轧轧辊的制作。

[0037] 工作层高速钢硬度：HRC６2－６６

[0038] 工作层碳化物级别：小于３级

[0039] 实施例2

[0040] （1）工作层自耗电极制备：按高速钢化学成分要求，配料，加入稀土变质剂0.3%,中频炉冶炼获得高速钢自耗电极；

[0041] （2）工作层外环成型：按照电渣重熔工艺执行，渣料经过加热至250℃2小时，进行除水气处理，在化渣炉中化好，熔化电渣料浇入空心抽锭结晶器内，将高速钢自耗电极插入渣池进行常规电渣精炼，补缩、结束。同时，对结晶器的上口和下口进行气体保护至熔炼结束，得到高速钢热轧轧辊工作环，成型完成，采用600℃热砂覆盖保温；

[0042] （3）造型连接：将高速钢工作热轧轧辊环与浇铸砂型的外壳结合，用耐火泥做好砂型接缝处理，加热工作热轧轧辊环与砂型，周围填热砂500℃。

[0043] （5）复合成型：利用电弧炉，将普碳钢浇铸熔化，脱氧、扒渣后，浇入砂型，完成补缩后,浇铸完毕后。

[0044] （6）保温整形：填热砂保温4.5小时，去烧口、冒口。

[0045] （7）热处理加工：经780℃保温3.4小时，炉冷至630℃出炉至室温。粗加工。高频淬火处理轧辊工作环外壳，冷却后精磨完成制作。

[0046] 最后完成高速钢复合热轧轧辊的制作。

[0047] 工作层高速钢硬度：HRC６2－６６；

[0048] 工作层碳化物级别：小于３级。

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