[发明专利]锻钢辊颈合金球墨铸铁复合轧辊制造工艺及设备

摘要

本发明公开了一种锻钢辊颈合金球墨铸铁复合轧辊制造工艺及设备，材料质量百分比：C：3.2～3.9%，Si：1.6～2.1%，Mn：0.4～0.8%，P：≤ 0.05%，S ：≤0.O3%，Cr：0.2～0.5%，Mo：0.3～0.7%，Ni：1.4～2.0%，Mg：0.04～0.06%，Nb ：0.06～0.2%，Ti：0.1～0.25%，V：0.2～0.5%，Ba：1.5～2.5%，Ca：1～2%，RE1.0～2.0，余量为Fe；采用稀土球化和Ba、Ca、硅铁复合孕育，加入Nb，Ti 和V变质处理，提高了轧辊力学性能，采用锻钢辊颈提高了轧辊强度，采用感应加热器对锻钢或铸钢芯棒进行型内整体加热熔铸，组合式水冷结晶器成型，升降装置将加热器以一定速度向上提升形成区域定向凝固，可动态控制复合层界面，工艺简单，效率高，电耗小，成本低，复合层无成分偏析，轧辊使用寿命长。

主权项

一种锻钢辊颈合金球墨铸铁复合轧辊制造工艺，其特征在于：轧辊制造采用以下工艺步骤：（1）芯轴制备和预热首先将制造好的所需尺寸的轧辊芯棒表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到500℃～700℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对芯棒进行表面加热，待加热到840℃～1100℃；（2）成分设计轧辊工作层合金球墨铸铁材料成分的质量百分比为：C：3.2～3.9%，Si：1.6～2.1%，Mn：0.4～0.8%，P：≤ 0.05%，S ：≤0.O3%，Cr：0.2～0.5%，Mo：0.3～0.7%，Ni：1.4～2.0%，Mg：0.04～0.06%，Nb ：0.06～0.2%，Ti：0.1～0.25%，V：0.2～0.5%，Ba：1.5～2.5%，Ca：1～2%，RE：1.0～2.0，余量为Fe 以及不可避免的微量元素；（3）金属液熔炼按轧辊用合金球墨铸铁预定材料成分称取原料生铁、回炉料、废钢、钒铁合金、钼铁合金、镍锭、铌铁合金、钛铁合金，放置到中频炉中熔炼，熔炼过程中保证铁水温度为1450～1500℃，并调整各元素含量直至符合成分要求；（4）球化和孕育、变质处理将铁水包烘烤后，将预热好的所需重量的稀土镁球化剂与1/3需要加入的Ba、Ca和硅铁孕育剂和Nb、Ti、V合金变质剂一起埋入烘烤过的铁水包中的凹坑里，其上覆盖0.5～1%的轧辊铁屑并压实，先冲入总量2/3的熔化好的合格成分的铁水，待球化反应结束后，补加剩余的1/3铁水，并在出铁槽中随流倒入预热的硅铁粒(孕育总量中剩余的2/3的75SiFe)，充分搅拌后扒渣、加覆盖剂准备浇注；（5）浇注将球化、孕育、变质处理好的轧辊外层金属液倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道浇入结晶器内与芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，浇注温度应控制在1300～1350℃范围，开始浇注需大流，40～60s后，开始减流慢浇，全部浇注过程不得大于5min，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热10～50分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经5～15分钟升到保温圈处停止，继续对保温圈进行加热10～50分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，继续通水冷却30分钟～24小时，将铸造好的复合辊轴从结晶器内取出；所述的轧辊芯棒材料为锻造或者铸造低合金钢、中碳钢或球墨铸铁；所述的75SiFe孕育剂加入量为0.2～0.4%。