专利名称：一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法
技术领域：
本发明属于连铸连轧辊技术领域。具体涉及一种铝杆连铸连轧辊的制造方法。
背景技术：
铝杆连铸连轧是指铝液结晶后直接在多个机架之间进行轧制。每个机架由三个轧 辊组成一定的孔型，靠孔型表面的摩擦力将工件送入下一道工序，工件在孔型中塑性变形 成孔型形状。约往下游道次的轧制速度越快，最后一道的速度可以达到每秒10米。工件表 面的温度在200°C _650°C 。因此，连铸连轧辊使用工况环境非常恶劣，不仅要承受高温，同 时还要承受来自高温工件的高速摩擦和剪切作用。因此，对轧辊材质要求非常高，而且往往 使用寿命不是很理想。 目前，许多工厂在生产铝杆连铸连轧轧辊时，其选用材质一般为弹簧钢或和为模 具钢等，然后对这些模具钢或弹簧钢进行调质处理，并在工作面进行表面渗碳，这种工艺处 理不好易于出现高温脆裂和轧辊粘铝(中国有色金属报日期2005-9-13)。且弹簧钢、模具 钢价格均比较昂贵，高达10000元/吨；另外，表面渗碳效果也不显著，表面渗碳碳化物容易 在与高温工件长时间接触时会产生明显的退火现象，使表面软化。如"一种组合轧辊"(CN 200420060685)专利技术，该组合轧辊在工作部位采用价格较高的硬质材料，而基体大部分 轧辊基体采用廉价的普通钢材。实质上，组合轧辊制造程序比较复杂，操作方法不容易掌 握。另外由于工作面和基体材料材质差异比较大，如其在加热和冷却过程中的膨胀系数不 同，在加热或冷却过程中，在两种材质内部会产生应力。 一般而言，硬质材料的膨胀系数相 对比较小，普通钢材的膨胀系数比较大，在冷却过程中，由普通钢组成的轧辊芯部会产生较 大收縮，而由硬质材料组成的轧辊外部的收縮较小，会产生外部硬质材料对内部普通钢材 料附着力变弱，有时甚至会产生外层硬质材料的脱落。还有，硬质材料最终加工会比较困 难，如果达不到一定的光洁度要求，还容易产生粘铝现象。会最终影响到轧辊的寿命。
发明内容
本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种既能降低生产成本、又能提高轧 辊的抗疲劳、抗粘铝和使用寿命长的铝杆连铸连轧辊的制造方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是先将45#钢棒材进行锻造和调质，再
进行车、铣和精磨工艺，光洁度为V9级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连铸连轧轧
辊半成品在200°C 65(TC条件下渗氮0. 5 10小时，随炉自然冷却至室温 IO(TC，出炉；
最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理，喷丸后不再进行机械加工即可。 所述的调质是在箱式电阻炉中加热至800 86(TC，保温30 60分钟，出炉，油
淬；然后在电阻炉中于350 55(TC条件下回火1 3小时，出炉空冷。 所述的铣和精磨工艺是待铣到离最终形状尚有+0. 5mm的加工余量时，用成型砂
轮磨至最终尺寸。 所述的渗氮是采用高频高压等离子渗氮。
由于采用上述技术方案，本发明采用的工作面光洁度为下一步渗氮处理的做好前 期准备工作；渗氮处理工艺是在保证温度低于45#钢的奥氏体化温度的同时，还能形成沿 轧辊径向和宽度方向致密、均匀的氮化物层。经对氮化层的X射线、扫描电子显微镜和能谱 分析表明，本发明能使轧辊工作面形成一层2 3微米致密、均匀的氮化铁层。在高压等离 子体的轰击下，氮化铁层和45#钢基体之间形成一种微观上呈锯齿形的界面，这种锯齿形 界面能够保证氮化铁层与铁基体之间的良好结合，提高氮化层的抗疲劳性能。另外，致密氮 化铁的形成，可以隔离钢(铁元素)和铝的接触，一定程度上降低了基体的温度，同时避免 钢和铝高温接触时形成Al3Fe相，而且铝和氮化铁的相溶性差，能够有效降低热铝杆工件对 铝杆轧辊的粘着。 本发明采用比较廉价的45#钢代替普通的弹簧钢或模具钢来制造铝杆连铸连轧 辊，能够显著降低制造成本，其制造成本仅为普通的弹簧钢或模具钢的2/3 ;本发明还通过 表面渗氮处理提高工作面的抗疲劳性能和光洁度，在较低的温度条件下，在轧辊工作面表 面形成一层致密的、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高工作面的耐磨性、抗疲劳性；本发明 还可显著提高产品的寿命，其使用寿命超过普通弹簧钢、模具钢热处理后制造的轧辊寿命1 倍以上。 因此，本发明所制造的铝杆连铸连轧辊具有成本低、抗疲劳、抗粘铝和使用寿命长 的特点。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
实施例1 —种铝杆连铸连轧辊的制造方法。先将45#钢棒材锻造成圆柱体。在箱式电阻炉 中加热至820 860°C ，保温40 60分钟，出炉，油淬。然后在电阻炉中于400 55(TC条 件下回火1 2小时，出炉空冷。再进行车和铣，待铣到离最终形状尚有+0. 5mm的加工余 量时，用成型砂轮磨至最终尺寸，光洁度为V9级以上，制得连铸连轧轧辊半成品。然后将连 铸连轧轧辊半成品在200°C 50(TC条件下采用高频高压等离子渗氮，渗氮时间为2 10 小时，随炉冷却至室温 7(TC出炉，出炉后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理，喷丸后 不再进行机械加工即可。
实施例2 —种铝杆连铸连轧辊的制造方法。先将45#钢棒材锻造成圆柱体。在箱式电阻炉 中加热至800 85(TC，保温30 50分钟，出炉，油淬；然后在电阻炉中于350 50(TC条 件下回火2 3小时，空冷出炉。再进行车和铣，待铣到离最终形状尚有+0. 5mm的加工余 量时，用成型砂轮磨至最终尺寸，光洁度为V9级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连 铸连轧轧辊半成品在350°C 65(TC条件下采用高频高压等离子渗氮，渗氮时间为0. 5 6 小时，随炉冷却至50 IO(TC，出炉，最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理即可。
本具体实施方式
采用比较廉价的45#钢，其制造成本仅为普通的弹簧钢或模具钢 的2/3 ;通过表面渗氮处理提高工作面的抗疲劳性能和光洁度，在较低的温度条件下，在轧 辊工作面形成一层致密的、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高工作面的耐磨性、抗疲劳性； 其使用寿命超过普通弹簧钢、模具钢热处理后制造的轧辊寿命1倍以上。
权利要求
一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法，其特征在于先将45#钢棒材进行锻造和调质，再进行车、铣和精磨工艺，光洁度达到级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连铸连轧轧辊半成品在200℃～650℃条件下渗氮0.5～10小时，随炉自然冷却至室温～100℃，出炉；最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理即可。F2009102731392C00011.tif
2. 根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊制造方法，其特征在于所述的调质是 在箱式电阻炉中加热至800 86(TC，保温30 60分钟，出炉，油淬；然后在电阻炉中于 350 55(TC条件下回火1 3小时，出炉空冷。
3. 根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊制造方法，其特征在于所述的铣和精磨工 艺是待铣到离最终形状尚有+0. 5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸。
4. 根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊制造方法，其特征在于所述的渗氮是采用 高频高压等离子渗氮。
全文摘要
本发明涉及一种铝线杆连铸连轧辊的制造方法。所采用的技术方案是先将45#钢棒材进行锻造和调质，再进行车、铣和精磨工艺，表面光洁度达到9级以上，制得连铸连轧轧辊半成品；然后将连铸连轧轧辊半成品在200℃～650℃条件下渗氮0.5～10小时，随炉自然冷却至室温～100℃，出炉，最后对连铸连轧轧辊的工作面进行喷丸处理即可。本发明采用比较廉价的45#钢，制造成本仅为普通的弹簧钢或模具钢的2/3；通过表面渗氮处理，在轧辊工作面形成一层致密的、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高了工作面的耐磨性和抗疲劳性；其使用寿命超过普通弹簧钢、模具钢热处理后制造的轧辊寿命1倍以上。
文档编号B23P15/00GK101745788SQ200910273139
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者朱远志 申请人:武汉科技大学