[发明专利]新型轨梁轧制用合金球铁开坯辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧辊及其制造方法，具体涉及一种适用于型钢轧制行业，特别是 重轨轧制行业开坯轧机用高耐磨、高强度、抗冲击、抗热裂特性的新型合金球铁材质开坯辊 及其制造方法。

背景技术

目前我国钢铁企业发展迅速，对钢铁产品质量的需求也不断提高，特别是国家铁 路建设大面积铺开，对钢轨的需求量越来越大。目前国内主要有鞍钢、包钢、攀钢、武钢、邯 钢等五条钢轨生产线，均采用合金铸钢开坯辊进行钢轨生产。

开坯辊是钢轧生产线中第一道轧辊，是将厚钢坯按一定形状开坯成所需板坯的工 作辊。带钢开坯辊孔型较复杂，工作环境恶劣，轧制板坯温度一般在1000℃左右，同时受到 冷却水冷却，因此要求辊面具有足够的热强性，很高的耐磨、耐热和耐冲击能力。

合金铸钢开坯辊虽然具有较高的强度，但由于合金铸钢开坯轧辊的碳化物含量 低，基体以显微硬度较低的珠光体或回火索氏体组织为主，耐磨性及疲劳性能较差，使轧辊 在机轧制时易出现磨损量大，热裂纹深等问题，造成轧辊在机周期短，重车量高。

伴随着近两年时速超过250km的高速铁路迅猛发展，对钢轨的质量要求及精度要 求也越来越高，钢轨的轧制环境也在进一步恶化。为加快轧线生产节奏，提高钢轨产量，同 时为了充分利用再生资源避免浪费,进行合金球铁轧辊取代传统的高碳合金铸钢辊的研 制。但由于合金球铁轧辊强度略低于合金铸钢轧辊，轧辊使用安全性受到严峻考验。为了在 恶劣的轧制环境下进一步发挥合金球铁的性能优势，确保钢轨足量产出，迫切需要研制一 种新型的高强度、高耐磨合金球铁开坯辊。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是在原有合金球铁轧辊的基础上，通过合金元素的调 整及特殊合金元素的添加，提供一种耐磨性能更好，强度更高、抗热冲击更强、抗热裂性更 好的轨梁用合金球铁开坯辊及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种新型轨梁轧制用合金球铁开坯辊，整体为合金球铁材质，合金成分及重量百 分含量为C3.00～3.50％，Si1.80～2.30％，Mn0.90～1.30％，P≤0.10％，S≤0.03％，Cr≤ 0.50％，Ni1.00～2.00％，Nb0.20～0.60％，V0.20～0.60％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明技术方案的进一步改进在于：合金成分及重量百分含量为C3.20～3.40％， Si1.90～2.20％，Mn1.10～1.30％，P≤0.10％，S≤0.03％，Cr≤0.50％，Ni1.40～1.90％， Nb0.35～0.50％，V0.35～0.55％，其余为铁和不可避免的杂质。

一种新型轨梁轧制用合金球铁开坯辊的制造方法，包括以下步骤：

A、熔炼原料：将合金原材料在电弧炉内采用氧化法进行冶炼，氧化末期使钢水温 度达1500～1600℃后加入石灰及萤石，待电弧炉内形成稀薄渣后加入碳粉和炭化硅造电石 渣进行钢水的脱氧脱硫，待稀薄渣变为白渣且流动性良好后进行出钢，出钢温度为1320～ 1400℃，得到材料钢水；

B、球化处理：将步骤A熔炼好的材料钢水转移到钢包中，采用浸入式球化处理方 式，球化处理温度为1300～1350℃，用天车吊球化剂处理筒快速下降浸入钢包中，等镁光基 本消失后将球化剂处理筒吊出，然后进行浇注；

C、整体铸造：通过浇包将步骤B处理好的材料钢水浇注到铸型内，浇注温度1250～ 1300℃；

D、轧辊保温120～180h后脱模，脱模缓冷至100℃以下出槽，冷却后对轧辊外形及 尺寸进行粗加工，并进行整辊探伤检测；

E、热处理：将探伤合格后的轧辊装入台车式高温电阻炉进行正火处理，正火温度 为900～980℃，保温15～30h后出炉油冷，待温度降至300～450℃时装入台车式低温电阻炉 进行回火处理，回火温度为500～600℃，回火时间为25～35h；

回火完成后，按所需尺寸对辊坯进行精加工，制成开坯辊，进行超声波检测、硬度 测试和金相组织检验。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤A中的石灰、萤石、碳粉和炭化硅造电石 渣的添加量分别为0.3～1.1％、1.0～1.6％、0.8～1.2％、0.4～1.0％。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤B中的球化剂为稀土镁硅铁合金，添加量 为1.0～1.6％。