[发明专利]一种适用于短流程无头轧制成品机架的工作辊及制造方法

说明书

本发明公开了一种适用于短流程无头轧制成品机架的工作辊及制造方法，包括辊颈和由工作层、芯部构成的辊身，工作层的化学成分为C：3.2‑3.7%，Si：0.6～1.2%，Mn：0.5～1.0%，Ni：3.50～4.50%，Cr：1.0～2.5%，Mo：0.4～1.0%，0.2%≤V+Nb≤0.3%，Zr：0.05～0.15%，其余为Fe和不可避免的杂质；本发明通过设计合理的碳及合金含量、凝固参数和热处理工艺，并采用多元微合金化手段，改善轧辊微观组织形态，提高材质耐磨性的同时增加其韧性，显著改善短流程长辊役轧制条件下轧辊辊面保持能力，有效解决短流程轧制成品机架工作辊不耐磨、辊面色差、疲劳掉块的问题。

技术领域

本发明涉及一种适用于短流程无头轧制成品机架的工作辊及制造方法，属于机械加工和铸造技术领域。

背景技术

在“碳达峰、碳中和”的背景下，短流程无头轧制技术，以高效、节能、环保的突出特点，已经成为钢铁工业绿色低碳高质量发展的必然趋势。短流程无头轧制由于实现了铸轧一体化，单机架轧制负荷大，连续生产能力强，轧制周期超长。与普通热带连轧机成品机架3-4小时换辊一次相比，短流程无头轧制成品机架工作辊在机时间长达8-10h，连续轧制150-200km，轧辊消耗量极大。常规材质轧辊在机磨损大、辊面色差质量差，以及辊面疲劳掉块，大大降低了短流程无头轧制的作业连续性，其长辊役的优势不能凸显出来。因此，需要开发短流程无头轧制成品机架专用轧辊，满足长辊役轧制的需求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于短流程无头轧制成品机架的工作辊及制造方法，有效解决了常规产品不耐磨、辊面色差、疲劳掉块的问题，满足短流程长辊役轧制的需要。

一种适用于短流程无头轧制成品机架的工作辊，包括辊颈和由工作层、芯部构成辊身，工作层的化学成分为：C：3.2-3.7％，Si：0.6～1.2％，Mn：0.5～1.0％，Ni：3.50～4.50％，Cr：1.0～2.5％，Mo：0.4～1.0％，0.2％≤V+Nb≤0.3％，Zr：0.05～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明技术方案的进一步改进在于：C含量最高可达到3.7％，保证足够数量的耐磨相；V、Nb、Zr多元合金进行微合金化处理，0.2％≤V+Nb≤0.3％表示可以单独加入V、Nb中的一种或者两种均加。

一种适用于短流程无头轧制成品机架工作辊的制造方法，短流程无头轧制成品机架工作辊的制造方法，主要包括熔炼、孕育变质处理、离心浇注外层和填芯、热处理步骤，具体包括如下步骤：

a)熔炼：按辊身工作层的化学组分以生铁、废钢配以合金为原料，在中频感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1400℃～1500℃；在炉内进行V、Nb合金的微合金处理，其中微量合金Nb在熔炼开始时加入，微量合金V在出炉前加入；出炉过程随流添加孕育剂和Zr合金粒，孕育剂添加量为铁液重量的0.2-0.6％，Zr合金粒添加量为铁液重量的0.1-0.3％；

b)离心浇注外层：辊身工作层采用离心方式浇注，浇注时离心机转速600-750转/分钟，浇注过程前1/3铁水快速填入模具，第二个1/3铁水保持缓慢浇注，最后1/3铁水大流浇注；

c)填芯浇注及冒口浇注

外层模具内部采用热电偶实时测温，当温度降低至1000-1150℃时，离心机转速降低至100-200转/分钟，开始填充处理好的芯部铁水；芯部铁水填充完毕后，整体吊出离心机，合冒口箱，补充冒口铁水；

d)铸后控制冷却

待铸件冷却至300-600℃时，转运至缓冷坑，缓慢冷却24～48小时；铸件冷却至300℃以下时，打开砂箱取出铸件，清砂后转热处理炉；

e)热处理

热处理在低温台车式电阻炉内进行，采用一段回火工艺，回火温度450-530℃，回火时间共计25-60小时。