合金球墨铸铁轧辊的研制与生产

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1、!“合金球墨铸铁轧辊的研制与生产刘晓锦#包头钢铁设计研究院$内蒙古% 6 5 0 0 1 ?1 7 : 0 0 6 9 A 9 1 4B 1 0 0 . 9 CD E FG E H I J E K LI K MN H K M H K MO P Q R S H T R U V .9 1 0 0 . 9 C: C . 70 0 1 ?1 7 : 0 0 6 9A 9 1 4 $ B 1 0 0 . 9 b前言包钢+ % %33无缝钢管生产线是目前国内最大管径的无缝钢管生产线,该项目是引进德国曼内斯曼cc德马克公司具有d %年代先进技术工艺水平的无缝钢管生产项目, 6图/轧辊零件图“ ( “化学成分

2、0/ ( “ 左右=多余的碳则全部以石墨形态析出? / 6因此=总碳量越高=石墨量越多=硬度越低6但如果含碳量过低=会使组织脆性增加=抗热裂性降低=在使用过程中会出现崩裂05 ( 4 为宜6 硅$硅是促进石墨化元素=增加含硅量能减少渗碳体=细化石墨球=提高石墨的圆整度=增加基体中铁素体的比例6但硅对控制石墨化和铁素体的含量起决定作用=硅固溶于铁素体中=提高基体的强度和硬度? “ 6但对轧辊的基体来讲=强度的提高是依靠基体中的珠光体的量=而不是靠铁素体的强化=所以=轧辊中的硅含量不宜过高=应控制在/ ( “ 0/ ( 之间6锰$锰是形成碳化物能力较强的元素=在一次结晶过程中=锰增加该铸铁轧辊的过

3、冷倾向=促进形成碳化物! A B C9D #5-? / 6在轧辊铁水凝 固后=继续冷却发生的共析转变过程中=锰降低共析转变过程中的共析转变温度=从而稳定和细化珠光体=提高轧辊的硬度和强度=但同时降低韧性和塑性6此外=锰还能与硫结合9D 1 =减轻硫对轧辊的有害影响6所以=锰是调节与控制轧辊辊身工作层基体组织和性能的重要元素之一6但过量的锰偏析严重=易形成大量的网状碳化物=致使轧辊残余应力增加=轧辊变脆6因此在该轧辊中=锰含量控制在8 ( . 08 ( ) 为宜6磷$磷在铸铁中主要为磷共晶的形态6含磷量接近8 ( / =就会出现8 ( “ 的磷共晶=磷共晶硬而脆=降低轧辊的韧性和塑性? “ 6因

4、此在该轧辊中=磷含量应控制在8 ( / 以下6硫$硫是铸铁轧辊中的有害元素6它溶于铁水但基本上不溶于铁的固溶体中=少量的硫便能生成硫化物! A B 1或9D 1 # =降低轧辊的韧性和塑性=硫也是最重要的反球化元素之一? / 6故在该轧辊的材质中=应尽可能降低原铁水含硫量=原铁水含硫量E8 ( 8 . 为宜6若原铁水含硫量F8 ( 8 . 则必须对原铁水进行脱硫处理6 镍$镍在铸铁中有微弱的石墨化作用=其能力大概为硅的/ G . 0/ G 5? / 6轧辊中的镍是形成和稳定奥氏体的主要合金元素6镍不与碳形成碳化物=能无限固溶于铁中=起稳定和细化珠光体组织的作用6实际使用中镍与钼是联合加入的6一

5、般镍控制在/ ( 0“ ( . 的范围内6铬$铬是最强烈的碳化物形成元素之一6铬的加入量超过8 ( “ =就会出现游离碳化物=而且碳化物的数量随着含铬量的增加而增加=同时轧辊工作面的硬度上升=硬层深度加深6铬能增加碳在奥氏体中的溶解度=强烈降低奥氏体转变临界温度? 5 6在合金球铁轧辊中加入铬能有效地促进珠光体的生成=减少甚至完全抑制铁素体的析出=同时铬也是珠光体细化元素=可大大提高珠光体组织强度=因此对合金球铁轧辊的使用要求=我们将铬含量选为8 ( 5 08 ( 范围内6钼$钼对合金球铁轧辊的基体组织有很重要的影响6钼是强有力的珠光体形成剂=当铸铁中的钼的加入量超过8 ( . 时=基体组织则

6、全部转变为珠光体? / 6但是=钼在凝固时发生偏析=偏析程度大于锰6随着合金球铁中钼含量增加=钼的偏析程度也加剧=因此在共晶团边界处形成碳化物的危险性也增大=所以=我们选择含钼量为8 ( 5 08 ( . 6/“ 8 8 “年第/期!总第) .期#残余镁量和残余稀土量!残余镁量是决定球化率的关键元素“保证完全球化的残镁量约为# $ # % 研制结果4 “ 4冶金附具的优化,我们在多年的炼钢实 践中0不断进行冶金附具的优化0逐步淘汰了原来锥度大的钢锭模和保温帽0而改为?矮胖型锭型0从而有利于钢水中夹杂物的上浮,2 / 4偏析的控制,由于钢锭吨位的增大0钢水 中化学成分偏析也会随之加大0为了降低钢

7、中易偏析元素7 5 AB的偏析0改善钢锭内部质量0我们采用? ;C 工艺这种浇注方法0来减少化学成分的偏析,具体操作原理是1采用双包或多包浇注时0有意改变两包2或多包4钢水中7 5 AB易 偏析元素的化学成分0使先浇注的钢水成分控制在上限0后开浇的控制在下限,二者之差应控制在% - % $ DE% - 3 D之间0权重成分仍在内控范围0这样使得混合钢水在凝固过程中0水口端和帽口端7和AB的偏析会明显地改善,F结论2 3 4使用我公司现有的炼钢设备0在冶炼!“ #$ %支承辊钢时0采用双联法和双真空操作 方案0完全能够满足支承辊钢的质量要求,2 ) 4在浇注过程中0对大型钢锭采用? ;C 工 艺

8、进行浇注0能有效降低化学成分的偏析,2 ) % % 3年3 )月) %日收稿4GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG责任编辑傅冬梅2上接第) %页4 所造成0莱氏体的形成易产生硬点且影响热处理的效果,所以锰含量应当控制在偏低限0即大约在% - $ DE% - H D较好,经试生产及使用0轧辊质量较好0满足了生产要求0现已投入批量生产之中,I结论2 3 4采用金属型离心浇注工艺生产重量为3 J的合金球铁轧辊是可行的,2 ) 4通过合理调整化学成分中镍5铬5钼的含 量0可增加轧辊合金组织的过冷度0确保了轧辊的冷硬层0解决了硬度层要求较深的难题,

9、2 . 4各化学成分必须严格地控制在要求的范 围之中,炉前合金加入量应尽量少,2 4原铁水中硫含量应尽可能低0若硫大于% - % / D则必须进行脱硫处理,2 / 4严格控制铁水的熔炼温度和浇注温度0 并 严格控制浇注时间,一般浇注时间不大于/ +: K ,参考文献3梁义田5刘真5袁森编著-合金元素在铸铁中的应用-西安交通大学出版社0 3 L L )文铁铮5郭玉珍编著-冶金轧辊技术特性概论-河北科学技术出版社0 3 L L /.李炯辉5胡明出编著-球墨铸铁显微研究-上海科技出版社03 L $ H姜骏声5葛建中编著-谈离心铸造-机械工业出版社0 3 L H .2 ) % % 3年3 )月3 L日

10、收稿4责任编辑龙礼建.)大型铸锻件合金球墨铸铁轧辊的研制与生产合金球墨铸铁轧辊的研制与生产作者：刘晓锦， 孔繁钢 作者单位：刘晓锦(包头钢铁设计研究院,内蒙古014010)， 孔繁钢(内蒙古第一机械制造集团公 司,内蒙古014032) 刊名：大型铸锻件 英文刊名：HEAVY CASTING AND FORGING 年，卷(期)：2002，(1) 被引用次数：1次参考文献(4条)参考文献(4条)1.梁义田.刘真.袁森 合金元素在铸铁中的应用 19922.文铁铮.郭玉珍 冶金轧辊技术特性概论 19953.李炯辉.胡明出 球墨铸铁显微研究 19784.姜骏声.葛建中 谈离心铸造 1983相似文献(7

11、条)相似文献(7条)1.会议论文 梁谨.齐增生 合金球墨铸铁初轧辊生产和热处理工艺研究 2006本文分析了大型方板坯初轧机的使用条件和初轧辊的技术要求,提出采用合金球墨铸铁材质能够满足初轧辊的使用要求.喷雾淬火工艺可 以有效减少或消除铸态组织中的牛眼状铁素体,提高轧辊的综合力学性能.通过试验,确定了初轧辊的最佳热处理工艺参数.生产结果表明,采 用880-920加热,喷雾淬火加吹风续冷,540-580回火的热处理工艺,辊身工作层金相组织为球状石墨加回火索氏体和少量碳化物,抗拉强度 大于700MPa,硬度42-48HS.2.期刊论文 齐增生.梁谨.安会芬.QI Zeng-sheng.LIANG J

12、in.AN Hui-fen 合金球墨铸铁初轧辊热处理工艺 -金属热处理2007,32(6)对合金球墨铸铁初轧辊的化学成分和热处理工艺进行了试验研究,提出了最佳热处理工艺.结果表明,喷雾淬火可以有效减少或消除铸态 组织中的牛眼状铁素体,提高轧辊的综合力学性能.经过880920 加热喷雾淬火、吹风续冷,540580 回火后,辊身工作层组织为球状石 墨+回火索氏体和少量碳化物,抗拉强度700MPa,硬度为4248 HS.3.期刊论文 周旨峰.姜丽.乔林锁.郑峰.唐龙.ZHOU Zhi-feng.JIANG Li.QIAO Lin-suo.ZHENG Feng.TANGLong 连轧钢管机凹型槽轧辊的

13、研制 -包钢科技2003,29(4)本文选用镍铬钼合金球墨铸铁材质,凹型槽直接铸出工艺,试制连轧钢管机轧辊.在冲天炉熔炼条件下,炉前采用轻稀土镁复合球化、孕育 处理工艺,球化等级达到了23级.各项性能指标达到了GB/T1504-91的要求,轧辊使用性能达到了国内知名厂家同类产品的先进水平.4.期刊论文 宫开令.董雅军.高春利.GONG Kailing.DONG Yajun.GAO Chunli 高速钢复合轧辊的研制及生产 -钢铁1998,33(3)论述了一种高速钢复合轧辊的生产方法,是以硬度高、耐磨性好的高速钢作为轧辊的工作层材料,以强度高、韧性好的合金球墨铸铁或铸 钢作为轧辊的芯部材料,将两

14、种不同的材料通过离心铸造复合而成.该种轧辊用于热轧窄带钢轧机成品机架,其综合使用寿命比原来提高10倍 以上.5.期刊论文 王志成.付会敏.李剑平.冯长海.WANG Zhi-cheng.FU Hui-min.LI Jian-ping.FENG Chang-hai离心铸造高速钢-球铁复合轧辊的制造工艺 -现代铸铁2009,29(3)高速钢-球铁复合轧辊由三层不同材料组成,外层材料为高碳高钒高速钢,芯部材料为合金球墨铸铁,中间层为过渡层.介绍了各层的化学 成分,离心浇注机金属型转速、涂料厚度、外层和中间层浇注厚度、浇注温度及间隔时间等工艺参数,以及各种缺陷的预防措施.轧辊检查结 果:辊身硬度为767

15、8 HS,辊颈抗拉强度达570 MPa,伸长率为5%,冲击韧性大于5 J/cm2.6.期刊论文 曾明.ZENG Ming 750轧机-320 mm大规格轧材芯轴轧辊的铸造 -铸造技术2010,31(5)新冶钢一轧钢厂750轧机生产线.主要用于生产(o)280 mm以下的合金棒材.目前,(o)320 mm轧材订货量不断增大,效益十分可观,市场前景 也非常广阔.但由于规格提高,轧辊孔型加深,原设计轧辊已难以满足大规模生产的要求.750轧机所使用的中Ni-Cr-Mo合金球墨铸铁轧辊只能 生产(o)280 mm规格以下棒材,超过极限尺寸时,轧辊容易从辊身孔型截面处产生断裂而导致停机换辊,轧制量也只能达

16、到1 000t/付.7.期刊论文 符寒光.王勇 离心铸造高速钢轧辊在钢管张力减径机上的应用研究 -钢管2004,33(6)高速钢轧辊可以代替常用的合金铸铁轧辊和粉末冶金硬质合金轧辊,主要原因是低成本的合金铸铁轧辊耐磨性差,而高质量的硬质合金轧 辊生产成本高.采用离心铸造方法开发出的高速钢轧辊硬度达HRC6567,辊面硬度差小于2,冲击韧性大于16J/cm2.在钢管张力减径机上使用 ,高速钢轧辊的一次修磨轧制寿命为合金球墨铸铁轧辊的12倍,轧辊无碎裂和剥落现象,使用效果接近硬质合金轧辊,生产成本仅为后者的30%.引证文献(1条)引证文献(1条)1.虞明香.王宥宏.赵晶 铬钼铜合金铸铁轧辊的研制期刊论文-铸造设备研究 2005(2)本文链接：http:/