一种高速钢离心复合轧辊结合层质量缺陷控制方法与流程

本发明涉及铸造，特别涉及一种高速钢离心复合轧辊结合层质量缺陷控制方法。

背景技术：

1、高速钢是高速工具钢的简称，目前国内外大型铸造轧辊企业多数采用离心铸造方法生产热轧带钢连轧机需要的高速钢复合工作辊。

2、为何要采取复合方式生产高速钢轧辊，问题的关键——防止高速钢轧辊工作层大量合金元素渗透到轧辊芯层，从而降低轧辊辊轴综合性能。

3、采取复合方式生产高速钢轧辊，对任何轧辊制造厂来说运用现代化检测技术，轧辊外层、中层与芯层材料成分设计不再是技术秘密了，而高速钢轧辊结合层质量控制才最为关键。这不仅关系高速钢轧辊产品制造合格率问题，也关系到高速钢轧辊安全上机使用问题。

4、离心复合轧辊结合层质量控制，一方面涉及离心复合轧辊结合层强度，另一方面涉及离心复合轧辊结合层质量缺陷控制。

5、中国发明专利cn 104525889 a公开了一种小型钢轧机、线棒材轧机的高速钢轧辊的制造方法，仅提及离心复合结合层高强度性能获得，未提及结合层质量缺陷如何控制。

6、离心复合结合强度问题，通过轧辊内外层工艺成分设计与浇注参数控制可解决，但结合层质量缺陷控制，涉及轧辊铁水熔炼、除渣、浇注保护与有效的浇注参数控制等多方面。本发明针对上述问题提出一种高速钢离心复合轧辊结合层质量缺陷控制方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题，是提供一种高速钢离心复合轧辊结合层质量缺陷控制方法，有效控制当量缺陷存在，改善高速钢轧辊结合质量，在提高高速钢轧辊制造合格率的同时，确保高速钢轧辊安全上机使用。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种高速钢离心复合轧辊结合层质量缺陷控制方法，包括如下内容：

4、1)高速钢轧辊外层钢水的制备：

5、a)高速钢轧辊外层钢水采用低硫含量的原料进行配料熔炼，避免在熔炼过程中因高速钢轧辊外层钢水硫含量高发生有脱硫操作；高速钢轧辊外层钢水硫含量控制在＜0.018wt％。

6、b)高速钢轧辊外层钢铁原料熔清，除易氧化的化学成分不做调整外，其余合金成分一律按工艺成分要求调整到位；所采购的易氧化的合金原料中铝含量控制在1.0wt％以下。

7、c)将高速钢外层钢水提温过热升至1500～1580℃后，将其从熔炼炉内全部折入钢包中，稀渣剂要事先均匀投放在钢包的底部，进行稀渣操作；稀渣剂添加量为出炉钢水总量的0.20wt％～1.0wt％。

8、d)稀渣操作结束后，扒净钢水液面浮渣并用聚渣剂进行聚渣。聚渣剂的加入量，以完全覆盖钢水液面为准。

9、e)钢水回炉对易氧化的化学成分进行调整：预先在炉底加入10wt％～40wt％经烘烤预热的易氧化化学成分的合金材料，扒净钢水液面聚渣材料后，迅速将高速钢外层钢水折回炉内，向钢水液面加入剩余经预热的易氧化化学成分的合金材料。当易氧化的化学成分全部熔毕，将钢水升温至1490～1600℃，静置30～60min带渣等待出炉。

10、f)高速钢轧辊外层钢水出炉，用re和碳粉对钢水进行预处理，re和碳粉的总加入量为钢水总量的0.20wt％～0.50wt％，取消铝饼脱氧。

11、g)高速钢轧辊外层钢水浇注温度为1400～1500℃。

12、2)高速钢轧辊中层钢水制备与浇注间隔时间的控制：

13、a)所述高速钢轧辊中层钢水含碳量＜2.0wt％；严格采用普碳无锈废钢原料进行配料，各种合金锈蚀废钢严禁使用。

14、b)高速钢轧辊中层钢水熔炼与出炉处理，按常规石墨钢熔炼工艺执行，高速钢轧辊中层钢水浇注温度为1480～1560℃。

15、c)高速钢轧辊中层浇注间隔时间的控制：为外层钢水浇注结束后，4～18min进行中层钢水浇注。

16、3)高速钢轧辊外-中层钢水总冷凝时间控制：以离心机降转停机不发生钢水淋落为前提，终止轧辊冷却。

17、4)轧辊填芯浇速和温度控制：终止轧辊冷却后，迅速合箱填芯。轧辊填芯温度选择，依据轧辊中层材料，在能够避免轧辊填芯浇注不发生轧辊中层材料合金向芯层铁水渗透为前提，尽量提高芯层浇注温度。

18、迅速合箱填芯浇注。依据高速钢轧辊中层材料为石墨钢材料，合箱时间长、填芯浇温低，易导致轧辊中层与芯层结合层出现点状缺陷，冶金结合质量差。

19、轧辊填芯温度选择，结合轧辊中层材料，在能够避免轧辊填芯浇注不发生轧辊中层过度材料合金向芯层铁水出现大量渗透为前提，尽量提高浇注温度。如何确定轧辊填芯浇注温度工艺参数设计正确，需通过首件产品模拟生产试验来获得。一是确保高速钢轧辊“中-芯”结合层无超标当量缺陷存在；二是用手持光谱检测成品轧辊辊轴“w+cr+mo”合金总量＜0.8％，最终确定轧辊填芯浇注温度。结合上述因素，本发明设计高速钢轧辊工装合箱时间＜10min，轧辊填芯温度控制在1380～1460℃，填芯速度控制在40～100kg/s。

20、离心复合轧辊结合层质量缺陷，分为两大类。一是结合层存在有金属与非金属氧化异物，当量缺陷超标；一是轧辊内、外层冶金结合未熔合出现分层。消除轧辊结合层非金属异物存在，首要控制解决非金属异物来源；就如何控制离心复合轧辊出现内、外层冶金结合质量问题，轧辊内、外层浇注参数合理有效控制最为关键。

21、针对高速轧辊产品质量生产，为有效控制轧辊结合层出现金属与非金属氧化物，轧辊外层与中层钢水熔炼操作控制最为关键。本发明高速钢轧辊外层铁水配料熔炼，采用精料配料，尽量回避钢水脱硫操作。钢水熔毕在对不易氧化的化学元素进行合金调配结束时，用稀渣剂进行炉外钢水稀渣，之后进行聚渣净渣，再将钢水回炉中等温度一次性调配易氧化合金元素，待易氧化合金材料全部熔毕升温至1490～1600℃断电静置钢水30～60min，带渣出炉高速钢轧辊外层钢水，用re和碳粉的复合材料进行钢水预处理。特别指出，高速钢轧辊外层钢水含有cr、mo与v等合金总量高达12％以上，钢水液面一旦发生裸露极易氧化，为此要求高速钢轧辊外层钢水带保护渣出炉，全程底漏包封闭浇注。

22、要特别关注易氧化合金材料中的铝含量，要求控制在1.0wt％以下，一但易氧化合金材料中铝含量超过1.0wt％的限定量，会在高速钢外层钢水凝固过程中以铝氧化物形态析出滞留在结合部位，影响结合质量。

23、轧辊结合层部位外来非金属氧化物控制，最好的解决办法是：浇注用包要洁净，包壁无挂渣、包口耐火材料不易发生浇注脱落；离心轧辊端盖质量的控制，采用不定型耐火材料捣制成型，防止常规端盖材料高温易碎、脱落与掉砂；轧辊外、中层钢水浇注系统，设计采用封闭式浇注系统，用高铝耐火材料成型眼砖砌筑。

24、轧辊生产离心端盖用不定型耐火材料造型，成型砖砌筑封闭式浇注系统，用高铝砖砌筑成型的浇注用包，包口也要用不定型耐火材料打结。

25、高速钢轧辊内、外层冶金结合质量获得必须具备两个条件——动力学条件与热力学条件。高速钢轧辊冶金结合质量控制，应严格注重外层、中层与芯层铁水浇注温度与浇注间隔时间(三温三时间)控制。

26、本发明高速钢轧辊中层浇注间隔时间的控制：为外层钢水浇注结束后，4-18min进行中层钢水浇注。

27、控制高速钢轧辊中层与芯层冶金结合质量，应遵循不发生淋落为前提尽量缩短轧辊冷却转动时间，迅速合箱快速填芯操作。轧辊填芯温度选择，应结合轧辊中层材料，在能够有效避免轧辊填芯浇注不发生轧辊中层过度材料合金向芯层铁水渗透为前提适当提高浇温。轧辊填芯浇速快，芯层铁水对“中-芯”界面冲刷能力强，动力学条件好；高温填芯浇注，热力学条件高，易于侵熔轧辊中层材料，这样操作控制易于保证高速钢轧辊复合层冶金结合质量获得。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、本发明通过高速钢轧辊外层钢水防氧化保护熔炼，通过稀渣聚渣操作，能够极大控制与减少高速钢外层铁水氧化，提高钢水纯净程度，从根源消除了高速钢轧辊结合层点状缺陷的产生；通过对易氧化合金元素材料中铝含量的控制，以及在钢水出炉时用re和碳粉复合材料进行钢水预处理，能够有效消除轧辊结合层金属与非金属氧化物析出；浇注钢水渣要扒净；浇注用包要洁净，包壁无挂渣、包口耐火材料不易发生浇注脱落；离心轧辊端盖质量控制，采用不定型耐火材料捣制成型，防止常规端盖材料高温易碎、脱落与掉砂；轧辊外、中层钢水浇注系统，设计采用封闭式浇注系统，用高铝耐火材料成型眼砖砌筑。采用底漏包与封闭式浇注系统，通过外层、中层与芯层铁水浇注温度与浇注间隔时间参数的控制，能有效改善与增强高速钢轧辊冶金结合质量。