高鉻鑄鐵復合冷軋輥生產工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種高鉻鑄鐵復合冷軋輥生產工藝。其軋輥包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用低合金鋼或中碳鋼制作，軋輥耐磨層采用高鉻白口鑄鐵材料制作，輥芯與軋輥耐磨層通過感應加熱，其熱成型工藝：將鑄型放入感應加熱設備中，再將預制的低合金鋼或中碳鋼輥芯放入鑄型，開啟感應加熱設備加熱輥芯，加熱至１２００～１４００℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液，再繼續小功率加熱５～１５分鐘后停止加熱，通過循環水直至凝固完畢。本發明專利技術有效延長了軋輥的使用壽命，且成本低，解決了ＣＰＣ法、ＥＳＲ法生產工藝復雜、成本高的問題。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于冷軋帶鋼軋制行業的軋輥
，主要涉及的是一種高鉻鑄鐵復合冷軋輥生產工藝。
技術介紹
冷軋輥是冷軋機的重要部件，是冷軋帶鋼生產中大量消耗的關鍵耐磨件。冷軋輥用于鋼材冷加工變形，在帶鋼軋制時軋制壓力、磨損應力及高交變應力遠遠大于熱軋輥，而且要求冷軋帶鋼成品表面質量高。因此，冷軋輥的使用要求很高，冷軋輥芯部必須具有良好的強韌性，而且表面應具有高的耐磨性。目前，用于生產冷軋帶鋼軋輥的材料主要有高鉻鑄鐵、合金鋼、高速鋼、硬質合金等。其中高鉻鑄鐵是公認的耐磨性較好的軋輥材料，其組織特點是在馬氏體、奧氏體的基體上鑲嵌著M7C3型碳化物，此碳化物的顯微硬度高(HV1200～1800)，用高鉻鑄鐵生產冷軋輥可獲得較好的耐磨性。但與合金鋼相比，高鉻鑄鐵韌性較低，整體高鉻鑄鐵軋輥不能完全滿足冷軋時高應力的要求。合金鋼具有良好的強韌配合，在冷軋輥上大量采用的材料是9Cr2Mo，抗磨主要靠馬氏體基體，相對白口高鉻鑄鐵材料，耐磨性低。高速鋼韌性低于合金鋼，耐磨性高于高鉻鑄鐵。硬質合金是硬度最高、耐磨性最好的材料，由高硬度的碳化物及合金組成，用于生產軋輥可獲得很高的耐磨性。但硬質合金只能制作較小輥環，且生產成本高。由此可見，單一材料制備的整體軋輥不能同時滿足冷軋對強韌性和耐磨性的要求。復合軋輥輥芯采用韌性較好的合金鋼，外層采用高耐磨性的高鉻鑄鐵材料是解決這一問題的有效途徑，軋輥外層具有較高的耐磨性，內層的韌性材料又能保證軋輥具有較高的韌性，具有比整體材料軋輥更廣闊的應用前景和較高的性價比。按生產工藝分，復合軋輥主要包括離心鑄造復合軋輥、連續鑄造(CPC)復合軋輥、電渣重熔(ESR)復合軋輥、組合式復合軋輥等。離心鑄造復合軋輥是采用離心鑄造的方法生產雙金屬復合軋輥。軋輥外層為組織致密的高耐磨性材料、內層為球墨鑄鐵。由于冷軋帶鋼軋輥直徑小，離心澆注內層球墨鑄鐵很困難，且球墨鑄鐵易形成白口、產生縮孔等缺陷。目前國際上沒有人采用。連續鑄造(CPC)復合軋輥是將預制成型的復合軋輥輥芯置于結晶器中，用感應線圈對輥芯表面進行預熱，然后澆注外層金屬液，輥芯向下抽動，使已凝固的外層與輥芯一起下移，最終成為復合軋輥。這種方法生產的高速鋼輥坯的組織及晶粒度要比離心鑄造方法細得多，且碳化物均勻彌散分布，壽命可比離心鑄造軋輥高30％。電渣重熔法生產復合軋輥類似于CPC法，電渣對芯軸進行預熱和清洗。這種方法通過攪動電渣下面的金屬液體，促進結合層的形成。但必須控制重熔過程，以免污染工作層。電渣重熔生產的軋輥也具有組織致密，無成分偏析等特點，耐磨性較好。CPC法和ESR法的共同缺點是工藝復雜、生產率低、成本高。組合式復合軋輥是將軋輥做成幾個部件，用機械方法組合起來。軋輥內層使用韌性材料，外層輥環使用硬質合金。這種軋輥可節約貴重的硬質合金，性價比比較高。但由于硬質合金輥環和內層輥芯很難做到無縫接合，軋制過程中會導致軋輥受力不均而發生碎裂。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種高鉻鑄鐵復合冷軋輥生產工藝。有效提高軋輥的機械性能，延長使用壽命，降低生產成本。同時解決離心鑄造法易發生成分偏析，CPC法和ESR法生產工藝復雜、生產率低、成本高的問題。本專利技術實現上述目的采取的技術方案是軋輥包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用低合金鋼或中碳鋼制作，軋輥耐磨層采用高鉻白口鑄鐵材料制作，輥芯與軋輥耐磨層通過感應加熱，其熱成型工藝將鑄型放入感應加熱設備中，再將預制的低合金鋼或中碳鋼輥芯放入鑄型，開啟感應加熱設備加熱輥芯，加熱至1200～1400℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液，再繼續小功率加熱5～15分鐘后停止加熱，通過循環水直至凝固完畢。本專利技術所述的高鉻白口鑄鐵材料為Cr20或Cr26或Cr28。本專利技術所述的鑄型由耐火材料與金屬網制成。本專利技術的主要特點是1.工藝可操作性強，減小工人操作難度。2.組織均勻，無偏析。3.兩種材料為良好的冶金結合，結合強度高，具有很高的耐磨性，同時又有良好的韌性，可有效延長使用壽命。通過感應加熱輥芯及澆注后的高鉻鑄鐵液，減少了輥芯與外層金屬液之間的溫度差，使低合金鋼輥芯與高鉻鑄鐵熔液為良好的冶金結合，具有良好的機械性能。3.工藝簡單、穩定、成本低，適于批量生產。附圖說明圖1為本專利技術的復合熔鑄軋輥設備的結構示意圖。圖中，1、輥芯，2、高鉻鑄鐵熔液，3、保溫冒口，4、感應加熱結晶裝置，5、鑄型，6、鑄型內部金屬網，7、進水管，8、排水管，9、鑄型底座。具體實施方案結合附圖，給出本專利技術的實施例如下實施例1本實施案例所述的軋輥包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用韌性較好的低合金鋼材料(ZG35CrMo)預制而成；軋輥耐磨層采用高鉻白口鑄鐵材料Cr20制作，本實施例采用的設備(如圖1所示)。該設備的鑄型5由耐火材料與金屬網6制成，金屬網6嵌在耐火材料鑄型5內，鑄型的底座9裝有冷卻進水管6和排水管7。本實施例的具體熱成型工藝是將鑄型5放入感應加熱結晶裝置4中，再將預制的低合金鋼輥芯1放入鑄型，開啟感應加熱裝置加熱輥芯1，待加熱至1200℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液；降低感應加熱功率繼續加熱15分鐘(避免氣孔、縮孔等缺陷)，通過進水管7和排水管8冷卻水循環，直至凝固完畢，隨爐冷卻。即得高鉻鑄鐵復合冷軋輥。實施例2本實施案例所述的軋輥包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用韌性較好的低合金鋼材料(ZG40Cr)預制而成；軋輥耐磨層采用高鉻白口鑄鐵材料Cr26制作，本實施例采用的設備同實施例1。其具體熱成型工藝是將鑄型5放入感應加熱結晶裝置4中，再將預制的低合金鋼(ZG40Cr)輥芯1放入鑄型，開啟感應加熱裝置加熱輥芯1，待加熱至1200℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液；降低感應加熱功率繼續加熱10分鐘(避免氣孔、縮孔等缺陷)，通過進水管7和排水管8冷卻水循環，直至凝固完畢，隨爐冷卻。即得高鉻鑄鐵復合冷軋輥。實施例3本實施案例所述的軋輥包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用韌性較好的低合金鋼材料(ZG40Cr)預制而成；軋輥耐磨層采用Cr28，該耐磨層主要成分為(％)本實施例采用的設備同實施例1。其具體熱成型工藝是將鑄型放入感應加熱結晶裝置4中，再將預制的低合金鋼(ZG40Cr)輥芯1放入鑄型，開啟感應加熱裝置加熱輥芯1，待加熱至1250℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液；降低感應加熱功率繼續加熱5分鐘(避免氣孔、縮孔等缺陷)，通過進水管7和排水管8冷卻水循環，直至凝固完畢，隨爐冷卻。即得高鉻鑄鐵復合冷軋輥。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高鉻鑄鐵復合冷軋輥，包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用低合金鋼或中碳鋼制作，軋輥耐磨層采用高鉻鑄鐵材料，其特征在于：將鑄型放入感應加熱設備中，再將預制的低合金鋼或中碳鋼輥芯放入鑄型，開啟感應加熱設備加熱輥芯，加熱至１２００～１４００℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液，再繼續小功率加熱５～１５分鐘后停止加熱，通過循環水直至凝固完畢。

【技術特征摘要】
1.一種高鉻鑄鐵復合冷軋輥，包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用低合金鋼或中碳鋼制作，軋輥耐磨層采用高鉻鑄鐵材料，其特征在于將鑄型放入感應加熱設備中，再將預制的低合金鋼或中碳鋼輥芯放入鑄型，開啟感應加熱設備加熱輥芯，加熱至1200～1400℃時，澆入高鉻鑄鐵熔液，再繼續小功率加熱5～15分鐘后停止加熱，通過循環水直至凝固完畢。2.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏世忠，龍銳，劉亞民，李繼文，邵抗振，陳慧敏，趙舉峰，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發明
國別省市：41[中國|河南]