《用于热连轧精轧后段的高速钢工作辊的制造方法》工作辊包括辊身和辊颈,辊身的工作层采用离心铸造方法制造而成,辊身的工作层浇注完成后,合箱浇注芯部及辊颈。在铸造该工作辊的过程中,辊身工作层的化学成分及各成分的重量百分含量按照下列组分配制原料:C2.00~3.50%,Si0.40~2.00%,Mn0.50~1.20%,Cr1.50~4.50%,Ni2.00~5.00%,Mo V W Nb2.00~10.00%,S≤0.05%,P≤0.10%,其余为Fe和不可避免杂质。经铸造、热处理后辊身工作层的金相组织为贝氏体基体上分布着团状石墨或者团虫状石墨、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、碳化物;其中团状石墨或者团虫状石墨的含量占0.5-2.0%,碳化物的含量分别为18-35%。
具体制造时的铸造及热处理过程如下(没有特殊说明时,所有物质的添加量均为重量百分比)。
实施例1
a)冶炼:以生铁、废钢配以适当的合金为原料,按照设定的辊身工作层的化学成分及各成分的重量百分含量中间值配备原料,即C2.75%,Si1.7%,Mn0.85%,Cr3.0%,Ni3.50%,Mo V W Nb6.0%,S≤0.05%,P≤0.10%准备原料。冶炼时将生铁、废钢、合金放入感应炉中进行冶炼,冶炼温度为1470℃,出炉前加入硅铁孕育剂,添加量为钢液重量的1.0%;
轧辊芯部及辊颈的材料为球墨铸铁,冶炼时在电炉中以生铁为原料冶炼,冶炼温度为1520℃,出炉前在铁水中加入孕育剂和球化剂,孕育剂为硅铁,添加量为钢液重量的0.6%,球化剂为稀土镁合金,添加量为0.5%;
b)离心铸造:首先浇注辊身工作层,钢水的浇注温度为1400℃,浇注时离心机转速为700转/分钟,当辊身工作层钢水浇注完成后,将离心机转速调整为520转/分钟,直到浇注的外层温度冷却到980℃;
c)合箱浇注芯部及辊颈:将浇注好辊身工作层的砂箱与用于浇注辊颈的砂箱进行合并,将处理好的铁水浇注到合并后的砂箱内,浇注温度为1380℃;
d)打箱清砂:待铸件在砂箱中缓冷152小时后,打开砂箱取出铸件,清理铸件表面附着的型砂;
e)热处理:热处理采用采用两段式回火工艺,回火温度480℃(回火温度可以在450℃~500℃之间波动),回火时间共计180小时。
轧辊经上述配料、铸造、热处理后,经化学成分分析得知轧辊工作层中的化学成分符合上述设定要求。经金相组织分析(金相组织照片如图1和图2所示)得知:工作层钢材的基体以贝氏体为主,贝氏体基体上分布着团状石墨或者团虫状石墨、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、碳化物。其中团状石墨或者团虫状石墨的含量占0.97%,碳化物的含量分别为33.31%。
碳化物以M3C型共晶碳化物(莱氏体型)为主,中间分布了一定量的MC、M2C、M6C型碳化物,较改进型高镍铬更加细小,在200倍照片下几乎不可见。由于MC、M2C、M6C型碳化物显微硬度极高,作为耐磨质点,能够有效降低轧辊在机磨损量,显著降低辊耗。
实施例2
a)冶炼:以生铁、废钢配以适当的合金为原料,按照设定的辊身工作层的化学成分及各成分的重量百分含量中间值配备原料,即C2.15%,Si0.5%,Mn1.2%,Cr4.5%,Ni2.00%,Mo V W Nb2.00%,S≤0.05%,P≤0.10%准备原料。冶炼时将生铁、废钢、合金放入感应炉中进行冶炼,冶炼温度为1450℃,出炉前加入硅铁孕育剂,添加量为钢液重量的0.8%;
轧辊芯部及辊颈的材料为球墨铸铁,冶炼时在电炉中以生铁为原料冶炼,冶炼温度为1500℃,出炉前在铁水中加入孕育剂和球化剂,孕育剂为硅铁,添加量为钢液重量的0.5%,球化剂为稀土镁合金,添加量为1.0%;
b)离心铸造:首先浇注辊身工作层,钢水的浇注温度为1350℃,浇注时离心机转速为650转/分钟,当辊身工作层钢水浇注完成后,将离心机转速调整为500转/分钟,直到浇注的外层温度冷却到1000℃;
c)合箱浇注芯部及辊颈:将浇注好辊身工作层的砂箱与用于浇注辊颈的砂箱进行合并,将处理好的铁水浇注到合并后的砂箱内,浇注温度为1350℃;
d)打箱清砂:待铸件在砂箱中缓冷140小时后,打开砂箱取出铸件,清理铸件表面附着的型砂;
e)热处理:热处理采用采用三段式回火工艺,回火温度500℃,回火时间共计200小时。
轧辊经上述配料、铸造、热处理后,经化学成分分析得知轧辊工作层中的化学成分符合上述设定要求。经金相组织分析(金相组织照片如图1和图2所示)得知:工作层钢材的基体以贝氏体为主,贝氏体基体上分布着团状石墨或者团虫状石墨、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、碳化物。其中团状石墨或者团虫状石墨的含量占1.06%,碳化物的含量分别为33.41%。
碳化物以M3C型共晶碳化物(莱氏体型)为主,中间分布了一定量的MC、M2C、M6C型碳化物,较改进型高镍铬更加细小,在200倍照片下几乎不可见。由于MC、M2C、M6C型碳化物显微硬度极高,作为耐磨质点,能够有效降低轧辊在机磨损量,显著降低辊耗。
实施例3
a)冶炼:以生铁、废钢配以适当的合金为原料,按照设定的辊身工作层的化学成分及各成分的重量百分含量中间值配备原料,即C3.50%,Si2.00%,Mn0.50%,Cr1.50%,Ni5.0%,Mo V W Nb10.0%,S≤0.05%,P≤0.10%准备原料。冶炼时将生铁、废钢、合金放入感应炉中进行冶炼,冶炼温度为1550℃,出炉前加入硅铁孕育剂,添加量为钢液重量的0.6%;
轧辊芯部及辊颈的材料为球墨铸铁,冶炼时在电炉中以生铁为原料冶炼,冶炼温度为1450℃,出炉前在铁水中加入孕育剂和球化剂,孕育剂为硅铁,添加量为钢液重量的1.0%,球化剂为稀土镁合金,添加量为1.5%;
b)离心铸造:首先浇注辊身工作层,钢水的浇注温度为1300℃,浇注时离心机转速为600转/分钟,当辊身工作层钢水浇注完成后,将离心机转速调整为420转/分钟,直到浇注的外层温度冷却到900℃;
c)合箱浇注芯部及辊颈:将浇注好辊身工作层的砂箱与用于浇注辊颈的砂箱进行合并,将处理好的铁水浇注到合并后的砂箱内,浇注温度为1300℃;
d)打箱清砂:待铸件在砂箱中缓冷120小时后,打开砂箱取出铸件,清理铸件表面附着的型砂;
e)热处理:热处理采用采用三段式回火工艺,回火温度520℃(回火温度可以在500℃~550℃之间波动),回火时间共计230小时。
轧辊经上述配料、铸造、热处理后,经化学成分分析得知轧辊工作层中的化学成分符合上述设定要求。经金相组织分析(金相组织照片如图1和图2所示)得知:工作层钢材的基体以贝氏体为主,贝氏体基体上分布着团状石墨或者团虫状石墨、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、碳化物。其中团状石墨或者团虫状石墨的含量占1.97%,碳化物的含量分别为24.53%。
碳化物以M3C型共晶碳化物(莱氏体型)为主,中间分布了一定量的MC、M2C、M6C型碳化物,较改进型高镍铬更加细小,在200倍照片下几乎不可见。由于MC、M2C、M6C型碳化物显微硬度极高,作为耐磨质点,能够有效降低轧辊在机磨损量,显著降低辊耗。