專利名稱：冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法。
背景技術(shù)：
冷軋輥的主要工作對象是冷金屬板帶，將中板軋成薄板，金屬板軋制時被加工硬 化，愈軋愈硬，軋制力愈來愈大，容易造成斷輥，崩塊剝離，或疲勞裂紋，因此對冷軋輥的鋼 材質(zhì)量要求很高，現(xiàn)有制造冷軋輥鋼材需經(jīng)電爐熔鑄，電渣重熔成錠和反復多維鐓拔鍛壓， 能量消耗大，生產(chǎn)效率低，成本高，加工量大，材料利用率僅為60%左右，價格昂貴，多年來， 冷軋輥鋼材使用的牌號9Cr2Mo(V)，存在疲勞強度不高，塑韌性低，抗回火性差，淬硬深度淺 的缺陷；對不同使用要求的工作輥和支承輥的不同用途，鋼材的化學成分有不同的要求，支 承輥要求淬透性強，強韌性好，耐磨性則不必要求過高，工作輥要求硬度和疲勞強度高，耐 磨性好，淬透性要求次之。一般軋輥鋼錠尺寸重量偏大，凝固緩慢，影響鋼的成分偏析，結(jié)晶 粗大，存在偏析和疏松，雖經(jīng)鍛造仍存有帶狀偏析與網(wǎng)狀碳化物，直到現(xiàn)在的冷軋鋼從材料 到工藝上的改進很少，如9Cr2Mo(V)加稀土可提高冷軋輥性能與壽命，但這個改進一直沒 有用于生產(chǎn)，而本申請人在精煉變質(zhì)、澆注等方面采用的多項工藝措施，對9Cr2Mo(V)鍛坯 來說是沒有或無法采用的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明提供一種從精煉變質(zhì)及鑄造工藝，使鋼水高度凈化，使鑄晶 細化，夾雜物減少，減少晶粒尺寸和球化夾雜物，硬度和疲勞強度高，耐磨性好的工作輥和 一種淬透性強，強韌性好的冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法。為實現(xiàn)上述目的，一種冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法，該類冷軋工作 輥套的化學成分的重量百分比為c 0. 6% -1. 2%, Si 0. 2% -1. 5%, Mn 0. 3% -1. 5%, Cr :1. 6%-6. 0%,ff+Mo^3. 5%,Ni+Cu^ 1.1. 5%,Re^0. 15%,Ba+Mg^0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0.015%, 0^ 0. 002 %，其余是鐵與難測的微量雜質(zhì)；支承輥套的 化學成分的重量百分比為C 0. 4% -1.0%, Si 0. 3% -2. 0%, Mn 0. 6 % -2. 5%, Cr 1. 0% -4. 5%,ff+Mo 彡 1. 5%, Ni+Cu ^ 1. 5%, V ^ 1. 0%, Re ^ 0. 15%, Ba+Mg 彡 0. 10%, K+Na ^0. 05%,S^0. 02%, 0^ 0. 003%，其余是鐵與難測的微量雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法，用電爐生產(chǎn)， 其特征在于工藝步驟如下1)、選料選用的合金廢鋼或優(yōu)質(zhì)低碳鋼邊角余料置，必須化驗合格，有害雜質(zhì)含 量低于國家標準或企業(yè)標準，合金原料成分符合國標；2)、熔化將原料裝爐通電熔化，升溫到精煉溫度1580_1640°C，除去熔化渣；3)、脫氧去硫往鋼水上加CaO，CaF2, CaC2,或FeSi粉造渣，渣料總量為鋼水量的 34%，并加入A1或含鋁硅的復合脫氧劑強制脫氧，同時調(diào)整全部化學成分，爐內(nèi)精煉1520 分鐘；
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4)、爐前分析脫氧去硫精煉中途取樣分析鋼水含S量與含0量，當鋼中S與0含 量達到上述權(quán)利要求1的規(guī)定時，準備出鋼；5)、包中精煉變質(zhì)在堿性包襯的保溫澆包充分預(yù)熱到950-1100°C之后，吊到爐 前開始向包內(nèi)加氬，同時出鋼水，并按權(quán)利要求1加入多種脫氧去硫的變質(zhì)劑Re、Ar、Mg、B、 K、Na、Ba,使發(fā)生有效變質(zhì)作用，并進一步脫氧去硫和減少鋼中氣體；6)、鑄造在鋼水流動進入及鑄型過程中，充氬氣保護，鋼水澆鑄溫度為 1480°C 1520°C，鋼水進入型腔前用陶瓷過濾器過濾；7)、凝固時加壓澆注后待鑄件及冒口表層凝固后，向冒口通入氣體，在5-10個大 氣壓下凝固結(jié)晶。本發(fā)明對經(jīng)選料、熔化、脫氧去硫、爐前分析、精煉變質(zhì)、鑄造、凝固時加壓，生 產(chǎn)冷軋工作輥套的化學成分的重量百分比為C:0.6% -1.2%, Si 0. 2% -1.5%, Mn 0. 3% -1. 5%,Cr :1. 6% -6. 0%,ff+Mo 彡 3. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 5%,Re 彡 0. 15%, Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0. 015%, 0^ 0. 002 %，其余是鐵與難測的微量 雜質(zhì)；支承輥套的化學成分的重量百分比為C:0.4% -1.0%, Si 0. 3% -2.0%, Mn 0. 6% -2. 5%,Cr :1. 0% -4. 5%,ff+Mo 彡 1. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 0%,Re 彡 0. 15%, Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0. 02%, 0^ 0. 003%，其余是鐵與難測的微量雜質(zhì) 的方案，比原來9Cr2Mo(V)能提高力學性能和淬硬有效深度；精煉變質(zhì)新工藝提高了鋼的 冶金質(zhì)量和純凈度。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果1、工作輥工作層和支承輥工作層的合金含量和碳含量合理。2、采用一次精煉鑄造，與原有鍛造工藝相比，節(jié)約能源50%以上。3、使用加壓鑄造，不需購買昂貴設(shè)備，節(jié)約了成本。4、工藝流程簡單，設(shè)備少，成本低，經(jīng)濟效益好。5、工作輥硬度和疲勞強度高，耐磨性好，支承輥淬透性強，強韌性好。本發(fā)明適用于冷軋輥鋼材的制造。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。


圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。圖2為工作輥鋼檢測主要成分，冶煉溫度和澆注溫度檢測實施例。圖3為壓力鑄造實施例。
具體實施例方式由附1，圖2，圖3所示，一種冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法， 包括冷軋工作輥套的化學成分的重量百分比為C:0.6% -1.2%, Si 0. 2% -1.5%, Mn 0. 3% -1. 5%,Cr :1. 6% -6. 0%,ff+Mo 彡 3. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 5%,Re 彡 0. 15%, Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0. 015%, 0^ 0. 002 %，其余是鐵與難測的微量 雜質(zhì)；支承輥套的化學成分的重量百分比為C:0.4% -1.0%, Si 0. 3% -2.0%, Mn 0. 6% -2. 5%,Cr :1. 0% -4. 5%,ff+Mo 彡 1. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 0%,Re 彡 0. 15%,Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05 %, S ^ 0. 02 %, 0 ^ 0. 003 %,其余是鐵與難測的微量雜 質(zhì)；圖2為工作輥套或工作層鋼的主要元素的化學成分的重量百分比含量的5個實施 例，全部達到冷軋輥鍛鋼坯的國家標準GB/T155471995，經(jīng)熱處理采用不同調(diào)質(zhì)工藝，達 到同一硬度HB300士20，工作輥須經(jīng)感應(yīng)淬火回火，其疲勞強度比鍛鋼9Cr2Mo(V)提高了 4. 5% -18. 1%，使用壽命隨疲勞強度提高，而且消除了短期失效現(xiàn)象，支承輥工作層鋼相比 工作輥工作層鋼要求低，經(jīng)檢驗合格。冷軋輥的工作輥套和支承輥套的精煉變質(zhì)及鑄造，生產(chǎn)工藝流程相同，步驟為1)、選料選用的合金廢鋼或優(yōu)質(zhì)低碳鋼邊角余料，必須化驗合格，有害雜質(zhì)含量 低于國家標準或企業(yè)標準，合金原料成分符合國標。2)、熔化將原料裝爐通電熔化，升溫到精煉溫度1580_1640°C，除去熔化渣，檢測 鋼水的含碳量，含碳量不夠時加入適量石墨和高碳材料，達到碳的重量百分含量工作輥C 0.6% -1. 2%，支承輥C 0. 4% -1. 0%，并加入合金元素Mn、Cr、Mo、Ni、V和其它微量元素， 檢測鋼水達到重量百分含量。3)、脫氧去硫往鋼水上加CaO，CaF2, CaC2,或FeSi粉造渣，渣料總量為鋼水量 的3-4%，并加入A1或含鋁硅的復合脫氧劑強制脫氧，同時調(diào)整全部化學成分，爐內(nèi)精煉 1520分鐘，達到綜合脫氧去硫，同時調(diào)整C，Cr, Mn, Si的重量百分含量，圖2給出了精煉 溫度1580°C -1640°C工作輥工作層鋼材的主要元素的化學成分的重量百分比含量的5個 實施例，主要元素在此溫度范圍內(nèi)全部達到工作輥工作層鋼材成分，Ca重量百分比含量為 0. 1-0. 12%，脫氧去硫化學反應(yīng)式為CaC2+FeSi+0—CaS+Fe+2C0FeA12Si+03 — 2Fe+A1203+Si022CaSi+5 ^03+S3 — CaS+CaSi03+Si022FeBaSi+3 ^03+S3 — Ba0+Si02+BaS+2Fe4)、爐前分析脫氧去硫精煉中途取樣分析鋼水含S量與含0量，當鋼中S與0含量 達到上述權(quán)利要求1的規(guī)定時，準備出鋼；用耙子清除鋼水表面浮渣，合格后注入保溫包。5)、包中精煉變質(zhì)在堿性包襯的保溫澆包充分預(yù)熱到950-1100°C之后，吊到 爐前開始向包內(nèi)加氬，同時出鋼水，并按權(quán)利要求1加入多種脫氧去硫的變質(zhì)劑Re、Ar、 Mg、B、K、Na、Ba，使發(fā)生有效變質(zhì)作用，并進一步脫氧去硫，減少鋼中氣體，其重量百分含 量為 Re 0. 03-0. 15%, Mg 0. 01-0. 05%, Ba 0. 01-0. 1%，工作輥 K+Na ( 0. 08%，支承輥 K+Na ^ 0. 05%，使鋼水的純度進一步提高，并進一步脫氧去硫，減少鋼中氣體。6)、鑄造在鋼水流動進入及鑄型過程中，充氬氣保護，鋼水澆鑄溫度為 1480°C -1520°C，鋼水進入型腔前用陶瓷過濾器過濾；鑄造時先用氬氣充滿模腔再澆注，氬 氣隔離空氣和鋼水接觸引起的氧化，圖2澆注溫度為1480°C -1520°C工作輥工作層鋼材的 主要元素的化學成分的重量百分比含量的5個實施例，主要元素在此溫度范圍內(nèi)全部達到 工作輥工作層鋼材材質(zhì)成分。根據(jù)鑄造企業(yè)設(shè)備的狀況，也可選用離心鑄造和CPC法鑄造； 在鑄造前要選好工作層與輥芯的連接方式，當選用機械方式連接，只需鑄造工作層，對輥芯 鋼材選擇范圍寬，且工作層與輥芯分別熱處理，避免了冶金連接和焊接易產(chǎn)生裂紋的缺陷， 當選用焊接方式連接，要在工作層和輥芯之間采用可焊性良好的中間層，中間層與工作層 采用不同金屬鑄造，中間層能與輥芯焊接牢固；選用離心鑄造時，先鑄工作層，再鑄中間層，凝固后立即填鑄輥芯；選用CPC法鑄造時，將輥芯預(yù)熱后放入結(jié)晶器，在輥芯外側(cè)和結(jié)晶器之間注入工作層，讓工作層圍繞預(yù)熱輥芯結(jié)晶凝固。 7)、凝固時加壓澆注后待鑄件及冒口表層凝固后，向冒口通入氣體，在5-10個大 氣壓下凝固結(jié)晶；提高鑄造質(zhì)量，圖3為5-10個大氣壓的壓力下凝固結(jié)晶的3個實施例，無 氣孔和疏松。鑄件冷卻固化后進行正火和退火熱處理，有效改變結(jié)晶體的金相結(jié)構(gòu)；經(jīng)預(yù) 先熱處理和初步加工后的半成品或成品按GB/T155471995作切片取樣檢查；鑄件機械加工 后，選取一加工鋼屑進行化學成分化驗，達到工作輥工作層鋼化學成分重量百分含量和支 承輥工作層鋼的化學成分重量百分含量，證明達到鍛鋼坯質(zhì)量水平。
權(quán)利要求
冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法，其特征在于該冷軋工作輥套的化學成分的重量百分比為C0.6％-1.2％，Si0.2％-1.5％，Mn0.3％-1.5％，Cr1.6％-6.0％，W+Mo≤3.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.5％，Re≤0.15％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.015％，O≤0.002％，其余是鐵與難測的微量雜質(zhì)；支承輥套的化學成分的重量百分比為C0.4％-1.0％，Si0.3％-2.0％，Mn0.6％-2.5％，Cr1.0％-4.5％，W+Mo≤1.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.0％，Re≤0.15％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.02％，O≤0.003％，其余是鐵與難測的微量雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法，用電爐生產(chǎn)，其特 征在于工藝步驟如下1)、選料選用的合金廢鋼或優(yōu)質(zhì)低碳鋼邊角余料，必須化驗合格，有害雜質(zhì)含量低于 國家標準或企業(yè)標準，合金原料成分符合國標；2)、熔化將原料裝爐通電熔化，升溫到精煉溫度1580-1640°C，除去熔化渣；3)、脫氧去硫往鋼水上加CaO，CaF2,CaC2，或FeSi粉造渣，渣料總量為鋼水量的 3-4%，并加入A1或含鋁硅的復合脫氧劑強制脫氧，同時調(diào)整全部化學成分，爐內(nèi)精煉 15-20分鐘；4)、爐前分析脫氧去硫精煉中途取樣分析鋼水含S量與含0量，當鋼中S與0含量達 到上述權(quán)利要求1的規(guī)定時，準備出鋼；5)、包中精煉變質(zhì)在堿性包襯的保溫澆包充分預(yù)熱到950-1100°C之后，吊到爐前開 始向包內(nèi)加氬，同時出鋼水，并按權(quán)利要求1加入多種脫氧去硫的變質(zhì)劑Re、Ar、Mg、B、K、 Na、Ba,使發(fā)生有效變質(zhì)作用，并進一步脫氧去硫和減少鋼中氣體；6)、鑄造在鋼水流動進入鑄型過程中，充氬氣保護，鋼水澆鑄溫度為1480°C-1520°C, 鋼水進入型腔前用陶瓷過濾器過濾；7)、凝固時加壓澆注后待鑄件及冒口表層凝固后，向冒口通入氣體，在5-10個大氣壓 下凝固結(jié)晶。
全文摘要
本發(fā)明公開了冷軋輥鋼以鑄代鍛的精煉、變質(zhì)及鑄造方法，該冷軋輥鋼的工作輥套或工作層化學成分的重量百分比為C0.6％-1.2％，Si0.2％-1.5％，Mn0.3％-1.5％，Cr1.6％-6.0％，W+Mo≤3.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.5％，Re≤0.15％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.015％，0≤0.002％，其余是鐵與難測的微量雜質(zhì)；支承輥工作層的化學成分的重量百分比為C0.4％-1.0％，Si0.3％-2.0％，Mn0.6％-2.5％，Cr1.0％-4.5％，W+Mo≤1.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.0％，Re≤0.1 5％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.02％，0≤0.003％；鋼液在爐內(nèi)外多重精煉、復合變質(zhì)，提高鋼的純凈度，細化金相組織和碳化物顆粒，出鋼與鑄造過程采用氣體保護與鋼液過濾，鑄造采用金屬型制輥套毛坯或用CPC法與輥芯冶金熔合，制成復合冷軋輥，節(jié)能降耗效益卓著。
文檔編號B22D27/13GK101798660SQ20101030017
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者段岳君 申請人:段岳君