专利名称：冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法
技术领域：
本发明涉及冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法。
背景技术：
冷轧辊的主要工作对象是冷金属板带，将中板轧成薄板，金属板轧制时被加工硬 化，愈轧愈硬，轧制力愈来愈大，容易造成断辊，崩块剥离，或疲劳裂纹，因此对冷轧辊的钢 材质量要求很高，现有制造冷轧辊钢材需经电炉熔铸，电渣重熔成锭和反复多维镦拔锻压， 能量消耗大，生产效率低，成本高，加工量大，材料利用率仅为60%左右，价格昂贵，多年来， 冷轧辊钢材使用的牌号9Cr2Mo(V)，存在疲劳强度不高，塑韧性低，抗回火性差，淬硬深度浅 的缺陷；对不同使用要求的工作辊和支承辊的不同用途，钢材的化学成分有不同的要求，支 承辊要求淬透性强，强韧性好，耐磨性则不必要求过高，工作辊要求硬度和疲劳强度高，耐 磨性好，淬透性要求次之。一般轧辊钢锭尺寸重量偏大，凝固缓慢，影响钢的成分偏析，结晶 粗大，存在偏析和疏松，虽经锻造仍存有带状偏析与网状碳化物，直到现在的冷轧钢从材料 到工艺上的改进很少，如9Cr2Mo(V)加稀土可提高冷轧辊性能与寿命，但这个改进一直没 有用于生产，而本申请人在精炼变质、浇注等方面采用的多项工艺措施，对9Cr2Mo(V)锻坯 来说是没有或无法采用的。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种从精炼变质及铸造工艺，使钢水高度净化，使铸晶 细化，夹杂物减少，减少晶粒尺寸和球化夹杂物，硬度和疲劳强度高，耐磨性好的工作辊和 一种淬透性强，强韧性好的冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法。为实现上述目的，一种冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法，该类冷轧工作 辊套的化学成分的重量百分比为c 0. 6% -1. 2%, Si 0. 2% -1. 5%, Mn 0. 3% -1. 5%, Cr :1. 6%-6. 0%,ff+Mo^3. 5%,Ni+Cu^ 1.1. 5%,Re^0. 15%,Ba+Mg^0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0.015%, 0^ 0. 002 %，其余是铁与难测的微量杂质；支承辊套的 化学成分的重量百分比为C 0. 4% -1.0%, Si 0. 3% -2. 0%, Mn 0. 6 % -2. 5%, Cr 1. 0% -4. 5%,ff+Mo 彡 1. 5%, Ni+Cu ^ 1. 5%, V ^ 1. 0%, Re ^ 0. 15%, Ba+Mg 彡 0. 10%, K+Na ^0. 05%,S^0. 02%, 0^ 0. 003%，其余是铁与难测的微量杂质。2、根据权利要求1所述冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法，用电炉生产， 其特征在于工艺步骤如下1)、选料选用的合金废钢或优质低碳钢边角余料置，必须化验合格，有害杂质含 量低于国家标准或企业标准，合金原料成分符合国标；2)、熔化将原料装炉通电熔化，升温到精炼温度1580_1640°C，除去熔化渣；3)、脱氧去硫往钢水上加CaO，CaF2, CaC2,或FeSi粉造渣，渣料总量为钢水量的 34%，并加入A1或含铝硅的复合脱氧剂强制脱氧，同时调整全部化学成分，炉内精炼1520 分钟；
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4)、炉前分析脱氧去硫精炼中途取样分析钢水含S量与含0量，当钢中S与0含 量达到上述权利要求1的规定时，准备出钢；5)、包中精炼变质在碱性包衬的保温浇包充分预热到950-1100°C之后，吊到炉 前开始向包内加氩，同时出钢水，并按权利要求1加入多种脱氧去硫的变质剂Re、Ar、Mg、B、 K、Na、Ba,使发生有效变质作用，并进一步脱氧去硫和减少钢中气体；6)、铸造在钢水流动进入及铸型过程中，充氩气保护，钢水浇铸温度为 1480°C 1520°C，钢水进入型腔前用陶瓷过滤器过滤；7)、凝固时加压浇注后待铸件及冒口表层凝固后，向冒口通入气体，在5-10个大 气压下凝固结晶。本发明对经选料、熔化、脱氧去硫、炉前分析、精炼变质、铸造、凝固时加压，生 产冷轧工作辊套的化学成分的重量百分比为C:0.6% -1.2%, Si 0. 2% -1.5%, Mn 0. 3% -1. 5%,Cr :1. 6% -6. 0%,ff+Mo 彡 3. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 5%,Re 彡 0. 15%, Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0. 015%, 0^ 0. 002 %，其余是铁与难测的微量 杂质；支承辊套的化学成分的重量百分比为C:0.4% -1.0%, Si 0. 3% -2.0%, Mn 0. 6% -2. 5%,Cr :1. 0% -4. 5%,ff+Mo 彡 1. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 0%,Re 彡 0. 15%, Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0. 02%, 0^ 0. 003%，其余是铁与难测的微量杂质 的方案，比原来9Cr2Mo(V)能提高力学性能和淬硬有效深度；精炼变质新工艺提高了钢的 冶金质量和纯净度。本发明相比现有技术所产生的有益效果1、工作辊工作层和支承辊工作层的合金含量和碳含量合理。2、采用一次精炼铸造，与原有锻造工艺相比，节约能源50%以上。3、使用加压铸造，不需购买昂贵设备，节约了成本。4、工艺流程简单，设备少，成本低，经济效益好。5、工作辊硬度和疲劳强度高，耐磨性好，支承辊淬透性强，强韧性好。本发明适用于冷轧辊钢材的制造。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的生产工艺流程图。图2为工作辊钢检测主要成分，冶炼温度和浇注温度检测实施例。图3为压力铸造实施例。
具体实施例方式由附1，图2，图3所示，一种冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法， 包括冷轧工作辊套的化学成分的重量百分比为C:0.6% -1.2%, Si 0. 2% -1.5%, Mn 0. 3% -1. 5%,Cr :1. 6% -6. 0%,ff+Mo 彡 3. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 5%,Re 彡 0. 15%, Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05%, S ^ 0. 015%, 0^ 0. 002 %，其余是铁与难测的微量 杂质；支承辊套的化学成分的重量百分比为C:0.4% -1.0%, Si 0. 3% -2.0%, Mn 0. 6% -2. 5%,Cr :1. 0% -4. 5%,ff+Mo 彡 1. 5%,Ni+Cu 彡 1. 5%,V ^ 1. 0%,Re 彡 0. 15%,Ba+Mg ^ 0. 10%, K+Na ^ 0. 05 %, S ^ 0. 02 %, 0 ^ 0. 003 %,其余是铁与难测的微量杂 质；图2为工作辊套或工作层钢的主要元素的化学成分的重量百分比含量的5个实施 例，全部达到冷轧辊锻钢坯的国家标准GB/T155471995，经热处理采用不同调质工艺，达 到同一硬度HB300士20，工作辊须经感应淬火回火，其疲劳强度比锻钢9Cr2Mo(V)提高了 4. 5% -18. 1%，使用寿命随疲劳强度提高，而且消除了短期失效现象，支承辊工作层钢相比 工作辊工作层钢要求低，经检验合格。冷轧辊的工作辊套和支承辊套的精炼变质及铸造，生产工艺流程相同，步骤为1)、选料选用的合金废钢或优质低碳钢边角余料，必须化验合格，有害杂质含量 低于国家标准或企业标准，合金原料成分符合国标。2)、熔化将原料装炉通电熔化，升温到精炼温度1580_1640°C，除去熔化渣，检测 钢水的含碳量，含碳量不够时加入适量石墨和高碳材料，达到碳的重量百分含量工作辊C 0.6% -1. 2%，支承辊C 0. 4% -1. 0%，并加入合金元素Mn、Cr、Mo、Ni、V和其它微量元素， 检测钢水达到重量百分含量。3)、脱氧去硫往钢水上加CaO，CaF2, CaC2,或FeSi粉造渣，渣料总量为钢水量 的3-4%，并加入A1或含铝硅的复合脱氧剂强制脱氧，同时调整全部化学成分，炉内精炼 1520分钟，达到综合脱氧去硫，同时调整C，Cr, Mn, Si的重量百分含量，图2给出了精炼 温度1580°C -1640°C工作辊工作层钢材的主要元素的化学成分的重量百分比含量的5个 实施例，主要元素在此温度范围内全部达到工作辊工作层钢材成分，Ca重量百分比含量为 0. 1-0. 12%，脱氧去硫化学反应式为CaC2+FeSi+0—CaS+Fe+2C0FeA12Si+03 — 2Fe+A1203+Si022CaSi+5 ^03+S3 — CaS+CaSi03+Si022FeBaSi+3 ^03+S3 — Ba0+Si02+BaS+2Fe4)、炉前分析脱氧去硫精炼中途取样分析钢水含S量与含0量，当钢中S与0含量 达到上述权利要求1的规定时，准备出钢；用耙子清除钢水表面浮渣，合格后注入保温包。5)、包中精炼变质在碱性包衬的保温浇包充分预热到950-1100°C之后，吊到 炉前开始向包内加氩，同时出钢水，并按权利要求1加入多种脱氧去硫的变质剂Re、Ar、 Mg、B、K、Na、Ba，使发生有效变质作用，并进一步脱氧去硫，减少钢中气体，其重量百分含 量为 Re 0. 03-0. 15%, Mg 0. 01-0. 05%, Ba 0. 01-0. 1%，工作辊 K+Na ( 0. 08%，支承辊 K+Na ^ 0. 05%，使钢水的纯度进一步提高，并进一步脱氧去硫，减少钢中气体。6)、铸造在钢水流动进入及铸型过程中，充氩气保护，钢水浇铸温度为 1480°C -1520°C，钢水进入型腔前用陶瓷过滤器过滤；铸造时先用氩气充满模腔再浇注，氩 气隔离空气和钢水接触引起的氧化，图2浇注温度为1480°C -1520°C工作辊工作层钢材的 主要元素的化学成分的重量百分比含量的5个实施例，主要元素在此温度范围内全部达到 工作辊工作层钢材材质成分。根据铸造企业设备的状况，也可选用离心铸造和CPC法铸造； 在铸造前要选好工作层与辊芯的连接方式，当选用机械方式连接，只需铸造工作层，对辊芯 钢材选择范围宽，且工作层与辊芯分别热处理，避免了冶金连接和焊接易产生裂纹的缺陷， 当选用焊接方式连接，要在工作层和辊芯之间采用可焊性良好的中间层，中间层与工作层 采用不同金属铸造，中间层能与辊芯焊接牢固；选用离心铸造时，先铸工作层，再铸中间层，凝固后立即填铸辊芯；选用CPC法铸造时，将辊芯预热后放入结晶器，在辊芯外侧和结晶器之间注入工作层，让工作层围绕预热辊芯结晶凝固。 7)、凝固时加压浇注后待铸件及冒口表层凝固后，向冒口通入气体，在5-10个大 气压下凝固结晶；提高铸造质量，图3为5-10个大气压的压力下凝固结晶的3个实施例，无 气孔和疏松。铸件冷却固化后进行正火和退火热处理，有效改变结晶体的金相结构；经预 先热处理和初步加工后的半成品或成品按GB/T155471995作切片取样检查；铸件机械加工 后，选取一加工钢屑进行化学成分化验，达到工作辊工作层钢化学成分重量百分含量和支 承辊工作层钢的化学成分重量百分含量，证明达到锻钢坯质量水平。
权利要求
冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法，其特征在于该冷轧工作辊套的化学成分的重量百分比为C0.6％-1.2％，Si0.2％-1.5％，Mn0.3％-1.5％，Cr1.6％-6.0％，W+Mo≤3.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.5％，Re≤0.15％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.015％，O≤0.002％，其余是铁与难测的微量杂质；支承辊套的化学成分的重量百分比为C0.4％-1.0％，Si0.3％-2.0％，Mn0.6％-2.5％，Cr1.0％-4.5％，W+Mo≤1.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.0％，Re≤0.15％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.02％，O≤0.003％，其余是铁与难测的微量杂质。
2.根据权利要求1所述冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法，用电炉生产，其特 征在于工艺步骤如下1)、选料选用的合金废钢或优质低碳钢边角余料，必须化验合格，有害杂质含量低于 国家标准或企业标准，合金原料成分符合国标；2)、熔化将原料装炉通电熔化，升温到精炼温度1580-1640°C，除去熔化渣；3)、脱氧去硫往钢水上加CaO，CaF2,CaC2，或FeSi粉造渣，渣料总量为钢水量的 3-4%，并加入A1或含铝硅的复合脱氧剂强制脱氧，同时调整全部化学成分，炉内精炼 15-20分钟；4)、炉前分析脱氧去硫精炼中途取样分析钢水含S量与含0量，当钢中S与0含量达 到上述权利要求1的规定时，准备出钢；5)、包中精炼变质在碱性包衬的保温浇包充分预热到950-1100°C之后，吊到炉前开 始向包内加氩，同时出钢水，并按权利要求1加入多种脱氧去硫的变质剂Re、Ar、Mg、B、K、 Na、Ba,使发生有效变质作用，并进一步脱氧去硫和减少钢中气体；6)、铸造在钢水流动进入铸型过程中，充氩气保护，钢水浇铸温度为1480°C-1520°C, 钢水进入型腔前用陶瓷过滤器过滤；7)、凝固时加压浇注后待铸件及冒口表层凝固后，向冒口通入气体，在5-10个大气压 下凝固结晶。
全文摘要
本发明公开了冷轧辊钢以铸代锻的精炼、变质及铸造方法，该冷轧辊钢的工作辊套或工作层化学成分的重量百分比为C0.6％-1.2％，Si0.2％-1.5％，Mn0.3％-1.5％，Cr1.6％-6.0％，W+Mo≤3.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.5％，Re≤0.15％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.015％，0≤0.002％，其余是铁与难测的微量杂质；支承辊工作层的化学成分的重量百分比为C0.4％-1.0％，Si0.3％-2.0％，Mn0.6％-2.5％，Cr1.0％-4.5％，W+Mo≤1.5％，Ni+Cu≤1.5％，V≤1.0％，Re≤0.1 5％，Ba+Mg≤0.10％，K+Na≤0.05％，S≤0.02％，0≤0.003％；钢液在炉内外多重精炼、复合变质，提高钢的纯净度，细化金相组织和碳化物颗粒，出钢与铸造过程采用气体保护与钢液过滤，铸造采用金属型制辊套毛坯或用CPC法与辊芯冶金熔合，制成复合冷轧辊，节能降耗效益卓著。
文档编号B22D27/13GK101798660SQ20101030017
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者段岳君 申请人:段岳君