一种连铸坯锻造铸轧辊套的生产方法与流程

本发明属于辊套锻造领域，具体涉及一种连铸坯锻造铸轧辊套的生产方法。

背景技术：

1、铸轧辊套是铝带坯铸轧机上的重要部件，其功能是将精炼后的液态铝结晶成固体，并在一定的压下量下进行一道轧制。铸轧辊的工作条件苛刻，除了轧辊承受的弯应力、扭转应力、表面摩擦力外，由于本身特定的工作条件还要承受周期作用的热冲击力，因此其承受着多种应力的综合作用，对其材料的性能要求较高，长期以来都采用模铸钢锭进行锻造加工，如专利cn106064221b公开的一种gcr15辊套的锻造工艺，锻造时采用镦粗、冲孔、拔长、圆滚整形的四火成型工艺，而采用模铸钢锭锻造辊套钢水收得率较低，能源消耗较大，成本居高不下，为此采用连铸坯替代钢锭生产铸轧辊套将有效改善此问题。

2、但连铸坯锻造的主要缺陷在于：连铸坯中心存在严重的疏松及裂纹，特别是中心存在中心裂纹对锻造工艺提出较了更高要求，锻造加热时采用加热至始锻温度长时间保温，连铸坯内外部温度不均容易产生热应力和局部温度不均匀，引起成分偏析和较大的奥氏体晶粒度极差，同时若直接镦粗，则中心致密度不足容易出现中心裂纹向外径延伸，将导致应力集中，在后续镦粗冲孔中开裂，连铸坯中心质量较差的部分未能去除，影响辊套的致密性、组织力学性能及疲劳性能。

3、其次，锻造加热时升温过快且始锻温度过低进一步造成成分偏析，始锻温度过高又易造成过烧，造成辊套内外部硬度差异，锻造变形不易深透至内部，扩孔拔长时未能保持良好塑性导致裂纹，依次扩孔拔长后成型质量不高，终段温度过高造成晶粒粗大，终段温度过低又易造成裂纹，进一步降低辊套致密度、力学性能和使用寿命。

4、此外，铸轧辊套工作时外表面与内表面温度差易产生热应力而导致热疲劳，对热处理提出更高要求，而现有热处理阶段升温过快易产生内外温度不均和热应力，辊套未能充分奥氏体化，引起较大奥氏体晶粒度极差，进一步降低辊套力学性能及疲劳性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种连铸坯锻造铸轧辊套的生产方法，可以提高连铸坯生产辊套的致密性、组织力学性能及疲劳性能，代替模铸锻造方法降低生产成本。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种连铸坯锻造铸轧辊套的生产方法，其方法包括：

4、一火加热：将连铸坯按梯度加热保温至始锻温度出炉，使连铸坯材料更加均质，减轻材料成分偏析；

5、斜墩撑压：将一火加热出炉后的连铸坯体对角线与锻压面垂直撑压，沿连铸坯周向对连铸坯两端边缘倒角；一方面可以增大压下量，另一方面撑压时在切向力的作用下金属更易于滑移，使变形更易传递到心部，疏松更易于焊合，进而提高中心致密度，而且中心裂纹不向外径延伸，减少应力集中，防止连铸坯在后续的墩粗冲孔中开裂；

6、镦粗：将斜墩撑压后的连铸坯沿轴向镦粗，便于冲孔；

7、冲孔：冲去镦粗后连铸坯中心质量较差的部分，形成空心连铸坯；一方面可以去除连铸坯中心缺陷，另一方面可以将连铸坯的一部分材料挤压到四周，使辊套致密度及组织均匀性得到保证；

8、扩孔拔长：将空心连铸坯回炉加热后，沿径向扩孔，沿轴向拔长，获得毛辊套；

9、热处理：对毛辊套正火和调质处理，正火可以将晶粒变为等轴晶粒，为后续调质处理做好组织准备，调质后获得回火索氏体组织提高综合力学性能，获得辊套。

10、进一步的，一火加热时，将低于450℃的连铸坯冷坯装炉；

11、先升温至450-500℃下保温2-2.5h，采用低温保温使连铸坯充分预热，防止升温过快产生热应力；

12、再以≤40℃/h的速度缓慢升温至700-750℃保温3-4h，使连铸坯内外部温度进一步均匀，减少热应力的产生；

13、再升温至870-900℃保温2.5-3.5h，此阶段为奥氏体化阶段，保温一段时间一方面使连铸坯充分奥氏体化，另一方面均匀内外部温度，避免局部温度不均匀引起较大奥氏体晶粒度极差；

14、再升温至1225-1235℃保温3.5-4.5h出炉，适当提高始锻温度，在避免温度过高出现过烧的前提下，进一步使材料更加均质，减轻材料成分偏析，使辊套内外部硬度更加均匀，锻造时更容易使变形深透至内部，提高锻件致密度，进一步提升辊套的使用寿命。

15、进一步的，所述连铸坯为连铸圆坯，对斜墩撑压后的连铸坯略整平，滚圆连铸坯后，此时连铸圆坯端部棱角变得平整，其两个端面与侧面为无棱角的平滑过渡，再进行镦粗，镦粗前后的连铸坯高度比优选150：(59-61)，进一步防止开裂。

16、进一步的，冲孔时，将冲子完全冲入镦粗后的连铸坯中心，再反向冲压将冲子连同连铸坯中心质量较差的部分一同冲出，冲子优选冲子直径与连铸坯直径的比为0.3-0.4，便于把连铸坯中心质量较差的部分冲掉。

17、进一步的，扩孔时，锻机采用弧形锻头，用锻机芯棒架起空心连铸坯，当弧形锻头下压时接触空心连铸坯外壁，驱动空心连铸坯沿其轴向即y轴旋转，使空心连铸坯在z轴方向即径向上变薄，在y轴方向拉长，进一步提高生产中的机械化、自动化水平。

18、进一步的，扩孔拔长时，将冲孔后的连铸坯回炉二火加热后，连铸坯出炉进行第一次扩孔加工，随后回炉三火加热，加热后连铸坯出炉进行第二次扩孔和拔长加工，随后回炉四火加热，加热后连铸坯出炉进行第三次扩孔和平整加工，获得毛辊套。

19、进一步的，二火加热、三火加热和四火加热时，在850-900℃保温2.5-3.5h，再加热至1225-1235℃保温3.5-4.5h，能够使连铸坯保持较好的塑性，进一步利于成型。

20、进一步的，扩孔拔长后连铸坯终段温度为790-810℃，避免终段温度过高造成晶粒粗大，避免终段温度过低容易使连铸坯开裂，进一步提高辊套力学性能。

21、进一步的，第一次扩孔加工时，连铸坯外径径向增量与第一次扩孔前连铸坯外径的比为0.11-0.13；第二次扩孔加工时，连铸坯外径径向增量与第二次扩孔前连铸坯外径的比为0.03-0.05；第三次扩孔时平整定径至接近铸轧辊套内径，进一步利于提高辊套成型精度。

22、进一步的，正火时，将毛辊套加热至875-890℃保温3.5-4.5h出炉，出炉后空冷至常温，可以避免温度过高导致晶粒度粗大，避免温度过低晶粒转变不充分，进一步提高辊套的致密性和组织力学性能。

23、进一步的，调质时，将正火后的毛辊套装炉加热；

24、先在400-450℃保温2-2.5h，使毛辊套充分预热，防止升温过快产生热应力；

25、再加热至700-750℃保温2-2.5h，使毛辊套内外部温度进一步均匀，减少热应力的产生；

26、再加热至945-955℃保温4.5-5.5h，此阶段为奥氏体化阶段，保温一段时间一方面使辊套充分奥氏体化，避免转化不充分导致组织不均匀和混合组织，另一方面均匀内外部温度，避免局部温度不均匀引起较大奥氏体晶粒度极差；

27、出炉进行油淬，然后回炉，在545-555℃高温回火保温2.5-3.5h，进一步消除内应力并保证组织均匀化完全转变，调质过后显微组织为细小均匀的回火索氏体组织，实际奥氏体晶粒度评级大于等于9级，进一步提高辊套力学性能及疲劳性能。

28、进一步的，调质时，毛辊套低于400℃装炉，以25-35℃/h的速度缓慢加热至400-450℃，保温后再以35-45℃/h的速度缓慢加热至700-750℃，保温后再以55-65℃/h的速度加热至945-955℃，可以进一步松弛应力，避免升温过快导致内外加热不均和应力叠加产生开裂，避免升温过慢降低生产效率和增加能耗。

29、进一步的，调质后，经车削加工、检测获得铸轧辊套成品。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、(1)针对连铸坯中心缺陷对锻造的影响问题，一火加热按梯度加热保温至始锻温度，降低成分偏析和奥氏体晶粒度极差，镦粗前采用斜墩撑压增大压下量并焊合疏松，提高中心致密度，且连铸坯端面和侧面平滑过渡，防止连铸坯在后续的墩粗冲孔中开裂，冲孔时去除连铸坯中心质量较差的部分，并使材料挤压到四周，保证致密度及组织均匀性，进而通过扩孔拔长、正火+调质热处理形成一套完整的锻造工艺，提高辊套致密性、组织力学性能及疲劳性能，显微组织、力学性能、探伤等指标满足要求，寿命达到模铸锻造的辊套水平，可以代替模铸锻造方法，钢水收得率可以提高15％，可节约能源消耗，显著降低生产成本。

32、(2)针对连铸坯对锻造温度和成型的影响问题，采用适宜的一火加热温度梯度和始锻温度，使连铸坯充分均匀地奥氏体化，锻造变形更易深透至内部，扩孔拔长采用适宜的二火加热、三火加热、四火加热温度梯度和终段温度，使连铸坯保持较好的塑性，避免锻造时晶粒粗大或产生裂纹，经两次扩孔后拔长再扩孔平整提高成型质量，进一步提高辊套致密度、力学性能和疲劳性能。

33、(3)针对连铸坯对锻造热处理的影响问题，热处理采用适宜的正火条件将晶粒充分变为等轴晶粒，再在适宜的升温速率和梯度升温下充分奥氏体化，出炉进行油淬再高温回火，消除内应力并保证组织均匀化完全转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，奥氏体晶粒度评级大于等于9级，进一步提高辊套致密度、力学性能和疲劳性能。