专利名称：半钢材质的翻钢辊套及其制造方法
技术领域：
本发明属于热连轧机上的翻钢辊套。某些类型的热连轧粗轧机组水平机架之间，钢坯先由翻钢辊套完成扭转后，再进入下一道次轧制。
和一般轧制钢材用的轧辊(或辊套)不同。翻钢辊套是在不进行水冷的状态下工作，条件恶劣。虽无压下量，但其受钢坯带来的热应力、冲击力和扭力的共同作用。若无良好的综合机械性能，或因槽孔磨损严重，或因发生断裂而报废。
现有的翻钢辊套多采用35CrMo等锻钢材质，经调质处理后，虽抗拉强度、冲击韧性等较高，但耐磨性差，不能与轧材的轧辊孔槽同步使用，造成了换槽换辊次数增多，总的停机时间延长。
解决一般轧制钢材用的轧辊(或辊套)的耐磨性，强韧性及综合机械性能的最常见方法是双金属复合铸造法，即轧辊(或辊套)的外层用耐磨材质，芯部(或内层)用具有优良机械性能的材质。如日本JP57-94466是双金属复合离心铸造辊套。另有JP61-229459是双金属复合静力(常法)铸造辊套。该方法是用一特殊的钢板焊成圈状，将内外层空间隔开后，分别浇注。但翻钢辊套的一个突出特点是它的孔型要开到深入整个辊套壁厚的2/3处。故采用复合离心铸造或复合静力铸造难度较大，产品性能不易保证。这两种方法都存在着工艺复杂、制造繁琐、废品率高、成本高的缺点。
本发明的目的是提供了一种单一材质的翻钢辊套及其制造方法。
为实现本发明的目的，它采用半钢材质，经变质处理和热处理工艺来进一步提高性能。一般离心铸造或常法铸造均可成型。
所述半钢材质的翻钢辊套总的成分范围是C1.3-1.7%;Si0.3-0.7%;Mn0.7-1.1%;Ni0.8-1.2%;
Cr0.8-1.2%;Mo0.2-0.6%;P≤0.10%;S≤0.05%;
余铁及杂质。
以上成分范围是以兼顾翻钢辊套具有耐磨性和强度等要求而设计的。各元素所起的作用综述如下C 含量对材质的性能影响最大。对过共析钢而言，碳量越高碳化物的数量就越多，耐磨性越好，但强度也随之下降。综合轧制过程对翻钢辊套的性能要求，选定C1.3-1.7%最为适宜。
Si 在钢中主要起到脱氧的作用，随着硅量的提高，延伸率呈下降趋势，所以定为Si0.3-0.7%。
Mn 在钢中起固溶强化作用，可提高机械性能改善硬化深度。适量加入时还可达到脱氧和减弱硫的有害作用的目的。但加入量过高则会降低钢的耐热裂性，因此定为Mn0.7-1.1%。
Ni 是提高铸件综合性能的一个重要元素，可提高钢的淬透性和高温硬度，并起到固溶强化和细化基体的作用。定为Ni0.8-1.2%是适宜的。
Cr 在钢中可形成铬的碳化物，提高碳化物硬度及耐磨性，还可提高淬透性。为防止钢的塑性下降及回火脆性的发生，选定Cr0.8-1.2%。
Mo 在钢中起到固溶强化作用，可增加耐磨性，并降低回火脆性，提高钢的高温强度和硬度。根据Ni、Cr、Mo合金的经济合理的配比，及我们多年生产轧辊的经验，钼量定为0.2-0.6%。
用以上成分，生产出的铸态翻钢辊套其金相组织是珠光体基体上分布着一定数量的碳化物，这种碳化物主要以网状和针状形态存在，对性能有较大的不良影响，为了改善碳化物的形态，制造工艺上，我们还采用了变质处理和热处理的方法进行控制。
变质处理是改善性能的一个重要方法，它可以促进网状碳化物团块化，并使尖角变钝。又能对热处理过程中，碳化物形态的转变起到积极的作用，使碳化物对基体的切割作用降到最小限度。我们使用稀土作为变质剂，加入量在0.12-0.20%之间。处理后钢水中的残余稀土量应≥0.05%，这样，翻钢辊套经热处理后可提高冲击韧性10%左右。
所述半钢材质的翻钢辊套的最终组织是经热处理后得到的。热处理工艺对翻钢辊套性能的影响也很大。
热处理的目的除了消除枝晶偏析，均匀组织，细化晶粒及改善基体组织形态外，还可得到细小弥散的碳化物。
铸态半钢组织的碳化物形态主要有沿晶界析出的网状碳化物，由晶界向晶内生长的针状碳化物和块状碳化物。在热处理升温过程中，当温度达到830℃以针状碳化物首先开始消失，然后随着温度继续上升至910℃时，网状碳化物开始消失，块状碳化物直到1100℃仍存在着，只是有所减少。这说明，通过适当热处理可消除和改变网状和针状碳化物，而块状碳化物的大小则主要取决于铸造条件。
同一成分的试样经830℃至960℃不同温度正火和600℃回火后，测定其高温硬度，结果是经高温处理的试样高温硬度高。
为保证翻钢辊套具有良好的韧性，需要得到粒状珠光体的基体组织。经试验，球化退火温度以780-840℃为宜。
据此，制订的热处理工艺为(1)1000-1050℃扩散退火;(2)780-840℃球化退火;(3)900-930℃正火和(4)600-630℃回火。这样热处理后，辊套的硬度、强度、冲击韧性等均满足轧制过程对翻钢辊套的使用要求。
附
图1是热处理工艺曲线。
以下是外径φ360mm，孔径φ110mm，长790mm的翻钢辊套的离心铸造实施例和常法铸造实施例。
钢铁材料及合金按成分要求配料后，在电弧炉或感应炉中熔炼，将成分控制在所述的范围之内，升温至1530-1550℃时，加入钢水重量0.5‰的纯铝脱氧，然后准备出炉。先将稀土变质剂放在钢水包中，加入重量为钢水重量的0.15%，冲入钢水后即完成变质处理。浇注时钢水温度控制在1440-1460℃，离心机转速为850转/分钟，运转20-30分钟，完全凝固后停机。连同工装一同吊出，放置12小时后开箱出模。其后可进行热处理。
常法铸造时，采用壁厚为150mm的铸铁金属铸型，内喷涂锆英粉涂料，再用略小于翻钢辊套孔径的普通钢管，内填满干砂作型芯，合箱后进窑烘干。金属原材料的配比、熔炼、温度控制、变质处理和热处理工艺均同于离心铸造。这样就完成了翻钢辊套毛坯的铸造工作。
由于本发明是铸造半钢材质的翻钢辊套，较之原35CrMo锻钢材质的翻钢辊套耐磨性有了很大的提高。其它机械性能也很好的满足了使用要求。经实测其硬度HS(D)40-45，抗拉强度860-1000MPa，冲击功12-15J/cm2。
所述半钢材质的翻钢辊套经试用，比原35CrMo锻钢材质翻钢辊套耐磨性明显提高，翻钢角度稳定。由于大大减少了换槽换辊次数，从而提高了轧机作业率，可取得良好的经济效益。
权利要求
1.一种用于热连轧机的翻钢辊套，钢水采用变质处理，离心铸造或常法铸造成型后再热处理，其特征在于它的成分范围是C1.3-1.7%；Si0.3-0.7%；Mn0.7-1.1%；Ni0.8-1.2%；Cr0.8-1.2%；Mo0.2-0.6%；P≤0.10%；S≤0.05%；余铁及杂质。
2.根据权利要求1所述翻钢辊套的制造方法，其特征是在所述成分的钢水内冲入0.12-0.20%的稀土变质剂进行变质处理，处理后钢水中的残余稀土量应≥0.05%。
3.根据权利要求1所述翻钢辊套的制造方法，其特征是采用的热处理工艺为1000-1050℃扩散退火，780-840℃球化退火，900-930℃正火和600-630℃回火。
全文摘要
本发明属于翻钢辊套材质及其制造方法的改进，这种辊套应用在热连轧机翻钢机架上。本发明提供了一种以铸代锻的半钢材质翻钢辊套。其化学成分的选择范围兼顾了翻钢辊套的耐磨性和机械强度。钢水经变质处理后用一般的常法和离心铸造均可成型。然后经热处理最终达到了耐磨性好和机械强度高的综合性能。使用中大大减少了换槽换辊次数，提高了轧机作业率。
文档编号B21B39/20GK1080329SQ9210449
公开日1994年1月5日 申请日期1992年6月13日 优先权日1992年6月13日
发明者朱承伟, 王鑫棋, 宋国祥 申请人:首钢总公司