[发明专利]线棒材轧机的高速钢精轧辊的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧辊及制造方法，属于机械加工和铸造技术领域。

背景技术

近年来，我国建筑、道路以及桥梁行业发展迅速，线棒材用量大幅提升，同时随着各项工程对于线棒材质量的提升，对各线棒材轧制水平提出了更快、更优的要求。为了适应市场的需求，棒线材轧机正逐步向高速化、现代化发展，但是传统精轧机架轧辊耐磨性与轧机的生产效率不匹配的问题也不断的凸显出来，轧钢厂希望提高轧辊的耐磨性与抗事故能力，最大限度地降低辊耗，延长轧辊在线周期。

大型轧辊的辊身是由外层的工作层和内部的芯部组成，国内生产轧辊时一般先通过离心浇注方式铸造出外层的工作层，然后在合箱浇注内部的芯。芯部一般由铸铁材料构成而外层（工作层）是由耐磨的高合金材料制成。高速钢材质以其优良的综合性能，成为棒线材轧机精轧机架轧辊的理想材料，是棒线材轧机精轧机架轧辊材质的发展方向。目前高速钢轧辊在国外得到了广泛应用，不仅应用于冷热轧板、带轧机，而且应用于线、棒材轧机、粗轧机、钢管轧机等。在国内受轧制条件以及轧钢厂二次加工能力等方面的制约，高速钢轧辊仍处于开发和应用的起步阶段，同时线棒材高速钢复合轧辊一般规格较小，采用常规离心复合铸造时成品率较低，外层（工作层）厚度以及整体质量控制难度极大，国外高速钢轧辊一般采用喷射沉积、热等静压等方式生产，在很大程度上提高了高速钢轧辊的品质以及成品率，但是按此生产的高速钢轧辊其制造以及使用成本是非常高的，因此开发一种经济有效的线棒材用高速钢轧辊事在必行。

轧辊的离心复合浇注法是一种基于离心浇注的轧辊生产方法，是相对于喷射沉积、热等静压等制备方式而言最为经济可行的复合轧辊制造方法。高速钢轧辊由于承受较大的轧制载荷，要求具有高的结合层强度，为确保结合层质量，可以采用三层复合生产工艺，即包括外层的工作层（高合金材质）、中间结合层（起过渡支撑结合的作用，也称为一次芯）、芯部。通过控制中间层的参数，提高结合层质量，但是棒线材轧机高速钢辊规格小，铁水量少，设计单独中间层成分铁水量较少，工艺参数不易控制很难确保结合层质量。

目前国内棒线材高速钢轧辊的研制尚属试制阶段，铸造工艺参数尚属摸索阶段，由于其本身波动性较大，导致高速钢复合轧辊的铸造成品率低，直接影响了其研发进程。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种线棒材轧机高速钢材质的精轧辊及其制造方法，以解决传统轧辊在使用过程中耐磨性不够、表面质量差、易热裂等技术问题，为线棒材高速钢材质轧辊生产提供一种经济可行的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是： 

一种线棒材轧机的高速钢精轧辊，包括辊颈和由工作层、一次芯、芯部构成的辊身，工作层的合金成分及各合金成分的重量百分含量为C：1.50～2.50%，Si：0.40～1.00%，Mn：0.40～0.80%，P≤0.03%；S≤0.03%，Cr：4.0～8.0%，Ni：0.50～1.00%，Mo：5.00～8.00%，V：5.00～8.00%，其余为Fe和不可避免的杂质；工作层的厚度为30～60mm，厚度均匀性≤10mm。

一种线棒材轧机的高速钢精轧辊的制造方法，包括以下工艺过程：

a）冶炼：辊身工作层以废钢配以合金为原料，在感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1500℃～1600℃；

一次芯和芯部材质为球墨铸铁，以生铁为原料，冶炼温度为1460℃～1500℃；作为一次芯的铁水出炉后不进行处理，作为芯部的铁水出炉后采用包内孕育和球化处理，孕育剂为硅铁，添加量为铁水总量的0.4%～0.8%，球化剂为稀土镁合金，添加量为铁水总量的0.5%～1.3%；

b）离心铸造：首先浇注辊身工作层，工作层钢水的浇注温度为1400℃～1500℃，浇注时离心机转速为600～800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450～550转/分钟，直到浇注的外层温度冷却到液固相线以上10～50℃，然后提高离心机转速为600～800转/分钟，并开始浇注作为一次芯的未处理的铁水；

c）合箱浇注芯部及辊颈：将放置浇注好的辊身工作层的砂箱与用于浇注辊颈的砂箱进行合并；将经过变质和孕育处理的芯部铁水浇注到合并后的砂箱内，浇注温度为1360℃～1420℃；

d）打箱清砂：待铸件在砂箱中缓冷100～150小时后，打开砂箱取出铸件，清理铸件表面附着的型砂；

e）预备热处理：将铸件进行去应力退火，退火温度400℃～600℃，保温时间120～200小时，保温结束后随炉冷却；然后机械加工需要的尺寸及精度；