一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，包括以下步驟：①設計鑄造工藝；②去除雜質元素；③澆注，并用電極能埋弧加熱；④軋輥溫度500-600℃時熱開箱退火，通過四組升溫平臺保溫，待恒溫后出爐粗開孔型，然后依次經過正火、回火、噴淬工序加工，最后精開孔型；⑤毛坯軋輥熱處理結束后出爐，至常溫時用鐵錘在輥身上取3-5個點進行敲擊，產生的次聲波消除殘余鑄造應力。本發明制得的模具鋼粗軋輥的基體組織、抗拉強度、抗沖擊韌性、抗熱裂紋性能、耐磨性能均優于鍛鋼軋輥，節能省料環保，實現國家產業政策中提倡的以鑄代鍛、節能環保、省料降本的要求，符合產品升級換代的產業政策。
【專利說明】一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝。

【背景技術】
[0002] 國內熱軋大中型板帶、大棒、大型型鋼、軌梁等粗軋機架開坯使用的軋輥，大都是 鍛鋼材質。鍛鋼軋輥生產工藝復雜、生產周期長，用料多，成材率低，耗能大，生產成本高。因 此，對傳統工藝進行升級改造，是擺在我們面前的關鍵任務和重要擔當，也是主要研究和創 新的重點方向。
[0003] 大型粗軋機架使用的軋輥，乳制作業時面對軋機坯料大，規格高，溫度高，熱傳導 時間長，壓延力大等諸多因素，因此，對軋輥的綜合性能有很高的要求。實現這些要求，需在 化學成分上優化配置，熔煉上精益求精，保證鋼水的純凈度和高質量在熱處理工藝上進行 創新，使其基體組織符合標準，達到綜合性能的提高，滿足粗軋機組的使用要求。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，實現國家產業政策中 提倡的以鑄代鍛、節能環保、省料降本的要求。
[0005] 實現本發明目的的技術方案是：一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，包括以下 步驟：
[0006] ①、根據軋機使用機架要求設計鑄造工藝；
[0007] ②、采用感應爐初煉，當鋼水溫度達到1500_1550°C時出鋼，然后至鋼包精煉爐進 行二次精煉，去除雜質元素，待鋼溫達到1550-1580°C時出鋼；
[0008] ③、鋼溫至液相溫度+40_46°C時澆注，澆畢后在上冒口端面加入玻璃渣、螢石粉， 再用電極能埋弧加熱，使上輥頸緩慢凝固，同時使輥頸部位的基體組織、金屬結晶密度與輥 身一致，消除軋輥全部疏松區后，使全輥上下的結晶組織比鍛鋼輥更加優異；
[0009] ④、乳輥溫度500-600°C時熱開箱退火，通過四組升溫平臺保溫，待恒溫后出爐粗 開孔型，然后依次經過正火、回火、噴淬工序加工，最后精開孔型；
[0010] ⑤、毛坯軋輥熱處理結束后出爐，至常溫時用鐵錘在輥身上取3-5個點進行敲擊， 產生的次聲波消除殘余鑄造應力，最終使軋輥的基體組織、抗拉強度、抗沖擊韌性、抗熱裂 紋性能、耐磨性能均優于鍛鋼軋輥。
[0011] 所述步驟①中需要設計的鑄造工藝包括：配置化學成分、確定輥身硬度、輥頸抗拉 強度和凈化鋼水中氫、氧元素。
[0012] 所述配置化學成分、確定輥身硬度和輥頸抗拉強度具體為：
[0013] I、對于大型板帶粗軋機架使用的模具鋼粗軋輥：
[0014] 配置的化學成分為：C :0· 50-0. 60 %，Si :0· 20-0. 40 %，Μη :0· 55-0. 80 %，Cr : 0. 55-0. 80%, Ni ：1. 35-1. 80%, Mo ：0. 15-0. 40%, P ^ 0. 030%, S ^ 0. 030% ；
[0015] 確定輥身硬度為：輥面硬度40-50HSD，硬度的均勻彡3HSD，輥身硬度落差 ^ 3HSD ；
[0016] 輥頸抗拉強度為：輥頸抗拉強度> llOOMpa ;
[0017] II、對于大型型棒材粗軋機架使用的模具粗軋輥：
[0018] 配置的化學成分為：C :0· 40-0. 50 %，Si :0· 45-0. 70 %，Μη :0· 35-0. 60 %， Cr ：1. 55-2. 00 %, Ni ：0. 75-1. 25 %, Mo ：0. 85-1. 20 %, V ：0. 35-0. 50 %, P ^ 0. 030 %, S ^ 0. 030% ；
[0019] 確定輥身硬度為：輥面硬度45-55HSD，硬度均勻< 3HSD，輥身硬度落差< 3HSD ;
[0020] 輥頸抗拉強度為：輥頸抗拉強度彡llOOMpa。
[0021] 所述凈化鋼水中氫、氧元素具體為：熔煉時每噸鋼水加入l_3Kg重稀土鋼水變質 齊U，增加鋼水中稀土成分〇. 01-0. 03%。
[0022] 所述步驟②中去除的雜質元素包括：P、S、H、0。
[0023] 所述步驟③中的電極加熱過程為：前3-3. 5小時，電流1600-1800A，3-3. 5小時后 改電流為1480-1520A，加熱1-2小時，然后用木棒插入冒口測量液面深度，若此時液面深 度小于320MM，則停止加熱，若液面深不小于320麗，則需繼續通電加熱直至液面深度小于 320MM。
[0024] 所述步驟④中的四組升溫平臺的溫度分別為440-460°C、650-680°C、800-880°C、 950-980 °C。
[0025] 所述步驟⑤得到的軋輥的金相組織為回火索氏體+鐵素體。
[0026] 采用了上述技術方案，本發明具有以下的有益效果：（1)本發明制得的模具鋼粗 軋輥的基體組織、抗拉強度、抗沖擊韌性、抗熱裂紋性能、耐磨性能均優于鍛鋼軋棍，節能省 料環保，實現國家產業政策中提倡的以鑄代鍛、節能環保、省料降本的要求，符合產品升級 換代的產業政策。
[0027] (2)本發明與鍛鋼輥的生產工藝相比，可節約材料20-25%、噸輥省電1200度，縮 短生產周期60天。
[0028] (3)本發明制得的模具鋼粗軋輥的使用數據顯示，與鍛鋼輥相比其使用壽命可延 長 60-80%。
[0029] (4)本發明根據大型板帶粗軋機架使用的模具鋼粗軋輥與大型型棒材粗軋機架使 用的模具粗軋輥的不同使用要求，優化配置了化學成分，適用范圍廣。

【具體實施方式】
[0030] (實施例1)
[0031] 本實施例的大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，包括以下步驟：
[0032] ①、根據軋機使用機架要求設計鑄造工藝，包括：配置化學成分；確定輥身硬度； 輥頸抗拉強度；以及熔煉時每噸鋼水加入l_3Kg重稀土鋼水變質劑，增加鋼水中稀土成分 0. 01-0. 03%，凈化鋼水中氫、氧元素；
[0033] I、對于大型板帶粗軋機架使用的模具鋼粗軋輥：
[0034] 配置的化學成分為：C :0· 50-0. 60 %，Si :0· 20-0. 40 %，Μη :0· 55-0. 80 %，Cr : 0. 55-0. 80%, Ni ：1. 35-1. 80%, Mo ：0. 15-0. 40%, P ^ 0. 030%, S ^ 0. 030% ；
[0035] 確定輥身硬度為：輥面硬度40-50HSD，硬度的均勻彡3HSD，輥身硬度落差 ^ 3HSD ；
[0036] 輥頸抗拉強度為：輥頸抗拉強度彡llOOMpa ;
[0037] II、對于大型型棒材粗軋機架使用的模具粗軋輥：
[0038] 配置的化學成分為：C :0· 40-0. 50 %，Si :0· 45-0. 70 %，Μη :0· 35-0. 60 %， Cr ：1. 55-2. 00 %, Ni ：0. 75-1. 25 %, Mo ：0. 85-1. 20 %, V ：0. 35-0. 50 %, P ^ 0. 030 %, S ^ 0. 030% ；
[0039] 確定輥身硬度為：輥面硬度45-55HSD，硬度均勻< 3HSD，輥身硬度落差< 3HSD ;
[0040] 輥頸抗拉強度為：輥頸抗拉強度> llOOMpa。
[0041] ②、采用感應爐初煉，當鋼水溫度達到1500-1550°C時出鋼，然后至鋼包精煉爐進 行二次精煉，去除P、S、H、0等雜質元素，待鋼溫達到1550-1580°C時出鋼。
[0042] ③、鋼溫至液相溫度+40_46°C時澆注，澆畢后在上冒口端面加入玻璃渣、螢石粉， 再用電極能埋弧加熱，使上輥頸緩慢凝固，同時使輥頸部位的基體組織、金屬結晶密度與輥 身一致，消除軋輥全部疏松區后，使全輥上下的結晶組織比鍛鋼輥更加優異；電極加熱過程 為：前3-3. 5小時，電流1600-1800A，3-3. 5小時后改電流為1480-1520A，加熱1-2小時，然 后用木棒插入冒口測量液面深度，若此時液面深度小于320MM，則停止加熱，若液面深不小 于320MM，則需繼續通電加熱直至液面深度小于320MM。
[0043] ④、乳輥溫度500-600°C時熱開箱退火，通過四組升溫平臺保溫，四組升溫平臺的 溫度分別為440-460°C、650-680°C、800-880°C、950-98(rC ;待恒溫后出爐粗開孔型，然后依 次經過正火、回火、噴淬工序加工，最后精開孔型。
[0044] ⑤、毛坯軋輥熱處理結束后出爐，至常溫時用鐵錘在輥身上取3-5個點進行敲擊， 產生的次聲波消除殘余鑄造應力，最終使軋輥的基體組織、抗拉強度、抗沖擊韌性、抗熱裂 紋性能、耐磨性能均優于鍛鋼軋輥；乳輥的金相組織為回火索氏體+鐵素體。
[0045] 本實施例的大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝制得的模具鋼粗軋輥的基體組織、抗 拉強度、抗沖擊韌性、抗熱裂紋性能、耐磨性能均優于鍛鋼軋輥，節能省料環保，實現國家產 業政策中提倡的以鑄代鍛、節能環保、省料降本的要求，符合產品升級換代的產業政策。與 鍛鋼輥的生產工藝相比，可節約材料20-25%、噸輥省電1200度，縮短生產周期60天。使用 數據顯示，與鍛鋼輥相比其使用壽命可延長60-80%。
[0046] 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：包括以下步驟： ① 、根據軋機使用機架要求設計鑄造工藝； ② 、采用感應爐初煉，當鋼水溫度達到1500-1550°c時出鋼，然后至鋼包精煉爐進行二 次精煉，去除雜質元素，待鋼溫達到1550-1580°C時出鋼； ③ 、鋼溫至液相溫度+40-46°C時澆注，澆畢后在上冒口端面加入玻璃渣、螢石粉，再用 電極能埋弧加熱，使上輥頸緩慢凝固，同時使輥頸部位的基體組織、金屬結晶密度與輥身一 致，消除軋輥全部疏松區后，使全輥上下的結晶組織比鍛鋼輥更加優異； ④ 、乳輥溫度500-600°C時熱開箱退火，通過四組升溫平臺保溫，待恒溫后出爐粗開孔 型，然后依次經過正火、回火、噴淬工序加工，最后精開孔型； ⑤ 、毛坯軋輥熱處理結束后出爐，至常溫時用鐵錘在輥身上取3-5個點進行敲擊，產生 的次聲波消除殘余鑄造應力，最終使軋輥的基體組織、抗拉強度、抗沖擊韌性、抗熱裂紋性 能、耐磨性能均優于鍛鋼軋輥。
2. 根據權利要求1所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所述步 驟①中需要設計的鑄造工藝包括：配置化學成分、確定輥身硬度、輥頸抗拉強度和凈化鋼水 中氫、氧元素。
3. 根據權利要求2所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所述配 置化學成分、確定輥身硬度和輥頸抗拉強度具體為： I、 對于大型板帶粗軋機架使用的模具鋼粗軋輥： 配置的化學成分為：C :0· 50-0. 60 %，Si :0· 20-0. 40 %，Μη :0· 55-0. 80 %，Cr : 0. 55-0. 80%, Ni ：1. 35-1. 80%, Mo ：0. 15-0. 40%, P ^ 0. 030%, S ^ 0. 030% ； 確定輥身硬度為：輥面硬度40-50HSD，硬度的均勻< 3HSD，輥身硬度落差< 3HSD ; 輥頸抗拉強度為：輥頸抗拉強度> llOOMpa ; II、 對于大型型棒材粗軋機架使用的模具粗軋輥： 配置的化學成分為：C :0· 40-0. 50 %，Si :0· 45-0. 70 %，Μη :0· 35-0. 60 %，Cr : 1.55-2.00 %, Ni ：0. 75-1. 25 %, Mo ：0. 85-1. 20 %, V ：0. 35-0. 50 %,P^ 0. 030 %, S ^ 0. 030% ； 確定輥身硬度為：輥面硬度45-55HSD，硬度均勻< 3HSD，輥身硬度落差< 3HSD ; 輥頸抗拉強度為：輥頸抗拉強度> llOOMpa。
4. 根據權利要求2所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所述凈 化鋼水中氫、氧元素具體為：熔煉時每噸鋼水加入l-3Kg重稀土鋼水變質劑，增加鋼水中稀 土成分 0· 01-0. 03%。
5. 根據權利要求1所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所述步 驟②中去除的雜質元素包括：P、S、H、0。
6. 根據權利要求1所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所 述步驟③中的電極加熱過程為：前3-3. 5小時，電流1600-1800A，3-3. 5小時后改電流 為1480-1520A，加熱1-2小時，然后用木棒插入冒口測量液面深度，若此時液面深度小于 320MM，則停止加熱，若液面深不小于320MM，則需繼續通電加熱直至液面深度小于320MM。
7. 根據權利要求1所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所述步 驟④中的四組升溫平臺的溫度分別為440-460°C、650-680°C、800-880°C、950-980°C。
8.根據權利要求1所述的一種大型模具鋼粗軋輥鑄造生產工藝，其特征在于：所述步 驟⑤得到的軋輥的金相組織為回火索氏體+鐵素體。
【文檔編號】C22C38/44GK104152806SQ201410410164
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】許健, 蔣志芳, 周國祥 申請人:常州凱達重工科技有限公司