大棒材精轧合金无限离心辊的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及棒材精乳合金无限离心辊，具体涉及一种大棒材(φ250)的精乳合金 无限离心辑，属于乳辑制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 在用于生产棒材的典型的连续型单条热乳乳钢机中，钢坯在一加热炉中被加热， 随后在乳钢机的粗乳段和中乳段受到压乳，而后被引向乳机精乳段。顾名思义，精乳段的作 用就是将乳制产品最终乳制成各种尺寸并具有规定的误差，粗乳、中乳、精乳的功能具体不 同。中国专利公开了一种"棒(线)乳机中乳无限离心辊"（专利号为201210167306)，其应用 场合为中乳段(一般为机架的F6~F10)，对于中乳段来说，应当具有较强的抗热裂性和较高 的坯料长度精度要求;而对于精乳段，应当具有较高的硬度、耐磨性和较好的成品表面质 量，二者要求不同，因此中乳段和精乳段的乳辊无法相互替代使用。
[0003] 由于大棒材（φ250)作为汽车、机械、军工等行业用钢，需求量增长迅速，广泛用于 汽车轴类、管坯类产品。大棒材（φ250)的精乳段长期以来一直使用贝氏体球铁离心乳辊， 贝氏体球铁离心乳辊需要进行球化工艺，在球化过程中易形成硬度不均缺陷，在乳制过程 中，槽底出现硬度不均匀，造成钢材致废，同时球化过程中产生的烟雾严重影响车间环境， 烟雾中含有大量的Mg和各种稀有金属，严重危害一线员工的身体健康，另外经过球化后，由 于球化衰退、夹渣、搅拌不均等原因的影响，对乳辊性能的影响较大。
[0004] 无限冷硬铸铁是介于冷硬铸铁和灰口铸铁之间的一种材质，与冷硬铸铁相比，其 铁水中硅含量较高(含0.7 %~1.6 % Si )，因此合金无限离心乳辊辊身工作层基体组织内除 含有与白口铸铁中相近似数量的碳化物和莱氏体外，还存在少量均匀分布的石墨。辊身工 作层与芯部没有明显的分界线，也称无界冷硬铸铁乳辊。合金无限离心乳辊的基体组织一 般都是马氏体和贝氏体，除此之外，石墨和碳化物对乳辊使用也有很大影响。无限冷硬铸铁 由于硬度高、硬度落差小、抗热裂性良好，其热处理工艺简单，可考虑在棒材乳辊中应用。
[0005] 但如果应用在大棒材（q^50)的精乳段，由于其压下量较大，如用于带钢连乳机 的合金无限离心乳辊表面硬度一般为75~85HS，而用于中厚板乳机的合金无限离心乳辊的 硬度稍低一些，一般为70~80HS，因此该段要求乳辊具有较大的强度和较高的耐磨性，常规 的无限冷硬铸铁材质无法满足使用需求，故亟需进行适用于大棒材（φ^50)精乳的专用乳 辊的研发。
【发明内容】
[0006] 本发明需要解决的技术问题是提供一种用于大棒材（φ250)精乳机架的合金无 限离心乳辊，可避免贝氏体球铁离心乳辊在球化过程中易形成硬度不均缺陷，在乳制过程 中，槽底出现硬度不均匀问题，具有简化铸造生产工序，降低环境污染，并且可以使乳辊的 质量稳定的特点。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种大棒材精乳合金无限离心辊，外层的化学成分及重量百分比为:C3.0~3.5、 510.4~1.2、]?11〇.5~1.2、？<0.10、5<0.05、01.0~3.0、附2.6~4.0、]\1〇0.2~1.0，其余为 Fe和不可避免的杂质；
[0009] 芯部的化学成分及重量百分比含量为:C2.9~3.5、Sil.5~3.0、Mn0.4~1.2K 0.10、S<0.03、Cr< 1.0、Ni < 1.0、]?〇<0.5、]\%2 0.04，其余为卩6和不可避免的杂质。
[0010] 本发明技术方案的进一步改进在于：外层的化学成分及重量百分比为：C3.3~ 3.4、Si0.7~1.2、Mn0.70~0.8、P<0.10、S<0.05、Crl.4~2.70、Ni3.0~3.7、Mo0.3~ 〇. 4，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0011] 芯部的化学成分及重量百分比含量为:C2.9~3.2、Sil.9~2.6、Mn0.6~1.0、P< 0.10、S<0.03、Cr<0.7、Ni <0.8、]?〇<0.4、]\%2 0.06，其余为卩6和不可避免的杂质。
[0012] 由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是:操作工艺简单，外层只需进 行孕育不进行球化处理，就可以减少因球化而产生的污染，从而减少对工人的健康的危害 及环境的污染；同时杜绝球化过程中衰退、夹渣、搅拌不均等原因对乳辊的性能影响，乳辊 的强度、耐磨性、硬度均较贝氏体球铁离心乳辊高。
[0013] 本发明中大棒材乳机的典型布置为粗乳开坯机一架，中乳机组四架，精乳机组四 架，乳制产品为Φ50~φΙ80的大棒材。中乳机组担负的任务是进一步压下，并为精乳机组 提供优良的钢材表面，以保证精乳机组能生产表面光洁，尺寸精确的成品乳材，要求乳辊具 有一定的强度，较好的抗热裂性以及较高的辊面硬度，因此中乳机组的乳辊应具有良好的 综合力学性能。
[0014] 中乳机组用辊材质，通常选择珠光体球铁乳辊，辊身组织为:球状石墨+珠光体+碳 化物，辊身硬度控制在60~70HSD;根据坯料大小，若外层厚度能够满足，也可选择中镍铬无 限冷硬离心乳辊，辊身组织为:片状石墨+珠光体+碳化物，辊身硬度控制在60~70HSD。 [0015]而精乳机组的压下量很小，主要任务是保证成品优良的表面质量并达到严格的尺 寸公差标准。因此精乳机架乳辊要求具有优异的耐磨性和抗剥落性。
[0016]精乳机组用辊材质，通常选用贝氏体球铁离心乳辊，基体组织为：球状石墨+贝氏 体+碳化物，硬度范围一般在65~75HSD。
[0017]本发明所提合金无限冷硬乳辊为高NiCr无限冷硬铸铁离心乳辊，外层为高NiCr材 质，而芯部则为高强度的球墨铸铁。由于合金元素 Cr、Mo的作用，外层组织中的碳化物类型 为(Fe · Cr)3合金渗碳体型，碳化物量25~35%，工作层组织为贝氏体、碳化物和细片状石 墨，由于合金含量较高，基体中有少量马氏体及残余奥氏体，该材质乳辊具有较高的耐磨 性、较好的抗剥落性。硬度范围在65~75HSD。目前该材质用于大棒精乳机架，取得了较好的 乳制效果。
[0018]合金无限离心乳辊中加入的不同含量的Cr、Ni、Mo等合金元素，其硬化层深度大大 增加;Ni添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能，能 提高合金的强度，而又保持良好的塑性和韧性，并对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有 防锈和耐热能力;Cr提高了材料的耐磨性及耐腐蚀，不易生锈。Cr能显著提高强度、硬度和 耐磨性，又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性;Mo推迟先共析铁素体转变，提高了乳辊的强韧 性，含Mo微合金元素碳氮化物的热稳定性较好，改善乳辊的高温性能，高温下不易粗化。
[0019] 合金无限离心乳辊辊身基体组织中含有较多的碳化物，具有较好的耐磨性;此外， 在基体组织中均匀分布的少量细小石墨，起到了松弛机械应力的作用，有利于减轻辊身表 层的剥落缺陷；同时，石墨本身具有良好的导热性能，在乳钢过程中，乳辊表面受热冲击时， 石墨起缓冲热应力的作用，有利于防止热裂纹的产生。此外，辊身表面的石墨脱落形成细小 孔穴，改善乳辊的咬入性能。
[0020] 合金无限离心乳辊的制造成本与贝氏体离心球铁相当，硬度均匀性和稳定性大大 高于贝氏体离心球铁，且合金无限离心辊外层铁水不用球化，减少了工序操作，降低了环境 污染。
[0021] 除此之外，本棒材精乳合金无限离心辊还具有较高的性能要求：
[0022] 1.提高单槽乳制量。用于乳制大棒材(φ^50)成品机架时，合金无限离心乳辊与贝 氏体球墨铸铁乳辊相比，单槽乳制量明显提高。采用贝氏体球墨铸铁乳辊乳制大棒材 (φ250)时，每次成品单槽乳制量为120t左右。而应用无限冷硬铸铁后，成品单槽乳制量为 1300~1440t，提高10倍以上。
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