一种轧辊及其制备方法与流程

本发明涉及一种轧辊及其制备方法，属于轧辊。

背景技术：

1、早期的轧辊材质主要是白口铸铁，其主要元素为碳硅锰磷硫，随后进入铬钼合金时代，铸造方式也采取静态整体铸造，申请公布号cn117245064a的中国专利披露了一种整体铸造轧辊结晶组织控制工艺和设备，其正是公开的这种静态铸造工艺。随后，铸铁轧辊材质方面的改进和提高方向，以加大铬、镍、钼加入量为主，使用效果得到明显提高，但是近年来，铸铁轧辊材质没有进一步更新，主要原因是：靠增加贵重合金加入量来提高使用性能的技术方向，加大了轧辊的制造成本，加大了采购费用，但是却得不到更好性价比的使用效果。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轧辊，它在有效降低制造成本的前提下，保证轧辊具有良好抵抗冷热疲劳应力能力的同时，提高其强韧性，并具备更优的耐磨性，最终提升了其热轧生产成品无缝钢管的过钢量。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种轧辊，含有为工作层的外层，外层的化学成分及其质量百分比如下：

3、c：2.6～2.9％；si：0.8～1.0％；cr：2.5～3.0％；ni：0.8～1.2％；mo:0.2～0.3％；mg：0.02～0.04％，其余为fe和不可避免的杂质，总计100％。

4、进一步，轧辊还含有内层。

5、进一步，所述内层由球墨铸铁材质制成。

6、本发明还提供了一种轧辊的制备方法，方法的步骤中含有：

7、以轧辊的化学成分及其质量百分比为目标控制值对原料进行冶炼，形成液态料；

8、在离心浇注机旋转的过程中，将液态料浇入预处理后的轧辊铸型中浇注外层；

9、待外层浇注完后，在离心浇注机上浇注内层；

10、将浇注的轧辊从轧辊铸型中脱出并冷却。

11、进一步，方法的步骤中还含有：

12、之后再进行热处理以去应力退火；

13、热处理后再进行机械加工。

14、进一步，热处理以去应力退火具体为：以35℃/小时速度升温至450～460℃，保温≥8小时，以10～15℃/小时速度降温至150℃，出炉冷却。

15、进一步，为了保证浇注成功，外层的浇注过程中，浇注量≤500kg时，浇注温度控制在1365～1375℃，浇注量＞500kg，则浇注温度不小于1360℃。

16、进一步，轧辊铸型预处理具体为：将轧辊铸型预热；预热后在内表面涂覆覆膜砂；其中，预热温度为200℃～220℃和/或覆膜砂厚度3～4mm。

17、进一步，提供了一种冶炼的具体步骤，以轧辊的化学成分及其质量百分比为目标控制值对原料进行冶炼，形成液态料具体为：

18、采用感应电炉对投入的原料进行熔炼，然后球化、孕育处理，得液态料。

19、进一步为了在熔化时仍能保留部分未完全分散的碳化物分子团，熔炼时投入的原料中含有不少于50wt％的轧辊回炉余料；

20、进一步，为了既不增加硅，也不增加镍，为炉料最大限度使用余料创造的必要条件，球化孕育处理时投入的球化剂为无硅球化剂，为由镁粉、铁粉、粘结剂经混碾、机械压制、制粒、干燥而成，投入量为出炉铁水重量的1％；

21、进一步，球化孕育处理时投入的孕育剂为以下两种的至少一种：75sife颗粒，粒度为2～10mm，投入量为出炉铁水重量的0.1％；60crfe颗粒，粒度为2～5mm，投入量为出炉铁水重量的0.3％。

22、进一步，为了避免反应剧烈，球化孕育处理在铁水包中进行，在铁水包底面放入球化剂和孕育剂，熔炼后的熔炼料导入铁水包，顶面压铁屑，待球化、孕育反应结束撒入造渣剂，之后搅拌造渣后除渣。

23、进一步，球化孕育处理的初始温度为1440～1450℃。

24、采用了上述技术方案后，众所周知，铸铁轧辊材料的铸态金相组织主要有：碳化物、基体和(或)石墨。通过使用轧辊铸型、设计出液体金属过冷度更高的元素组分及质量百分比、以及加入合适的球化孕育剂等，在组织中得到共晶碳化物，是铸铁轧辊获得耐磨性能的主要手段。其原理是：在金相组织中，碳化物的显微硬度可达到基体硬度的1.5倍以上甚至更高，构成了耐磨支点，承受大部分磨损作用；基体组织的主要作用是支撑并包覆住碳化物，使其在承受磨损作用时不至于产生位移、脱落，同时也参与耐磨。石墨则起到了固体润滑剂的作用，同时，球状石墨的细小孔洞还可以阻止因材料内应力(机械应力、冷热疲劳应力等)形成的显微裂纹的扩展。

25、金属压延过程中，轧材对轧辊表面的磨损主要有三种模式：磨粒磨损、犁沟磨损和粘着磨损。磨损过程可描述为：磨损施加开始后，较软或与高温轧材组织相近的基体组织首先失材，碳化物支点逐渐形成“孤岛”进而折断脱落；还有一种情况是，冷热疲劳应力使脆性相碳化物内部出现了显微断裂，一旦基体组织的包覆力不足，就会先期脱落，此时基体组织因缺乏耐磨相承受磨损而迅速失材。可见，共晶碳化物本身的耐磨性和抵抗冷热疲劳应力能力，基体组织的强韧性，是抵抗磨损的主要因素。

26、本发明正是基于以上原理，寻求在不增加制造成本的前提下，使轧辊具有：良好耐磨性和抵抗冷热疲劳应力能力的碳化物，同时提高基体组织的强韧性。

技术特征：

1.一种轧辊，其特征在于，含有为工作层的外层，外层的化学成分及其质量百分比如下：

2.根据权利要求1所述的轧辊，其特征在于，还含有内层。

3.根据权利要求2所述的轧辊，其特征在于，所述内层由球墨铸铁材质制成；和/或外层的厚度≥39mm。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的轧辊的制备方法，其特征在于，方法的步骤中含有：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，方法的步骤中还含有：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种轧辊及其制备方法，轧辊含有为工作层的外层，外层的化学成分及其质量百分比如下：C：2.6～2.9％；Si：0.8～1.0％；Cr：2.5～3.0％；Ni：0.8～1.2％；Mo:0.2～0.3％；Mg：0.02～0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。它在有效降低制造成本的前提下，保证轧辊具有良好抵抗冷热疲劳应力能力的同时，提高其强韧性，并具备更优的耐磨性，最终提升了其热轧生产成品无缝钢管的过钢量。技术研发人员：郑臻,庄路,孙建魁,於宝祥,宋志鹏,薛灿明,丁昭福,童斌,孙维,王剑平,孙忍,蔡煜,朱寅,邹卫兴,蒋希楠,尤小光,史良升,施文龙,吴思青,贾楠,马春晨,徐益飞,戴建芳受保护的技术使用者：江苏常宝钢管股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11