一种无头带钢轧制精轧后段用高速钢轧辊制备方法与流程

本发明属于钢铁铸造领域，具体涉及一种无头带钢轧制精轧后段用高速钢轧辊制备方法。

背景技术：

目前高速钢轧辊虽然已经在热轧带钢上面使用，但是绝大多数都是在精轧前段（f1-f3或者f1-f4）进行使用，还有少量在粗轧进行使用，而在精轧后段目前普遍使用的是高镍铬无限冷硬轧辊，高速钢在后机架的使用几乎为空白，但是随着钢铁行业的产品结构不断调整，轧材的要求不断提高，比如轧制高性能硅钢、汽车板等产品时对轧辊的耐磨性和辊型的保持提出了更高的要求，因为这些产品的板型要求非常苛刻，传统的高镍铬无限冷硬已经在特殊品种的轧制上已经满足不了这些要求。

同时，esp（endlessstripproduction）全称为无头带钢生产线，esp轧线是世界上第一条也是目前唯一成功的无头带钢轧制生产线，世界上第一条esp轧线于2009年6月在意大利arvedis·p·a公司克雷默那二厂正式投入工业化运行，是指以连续不间断的生产工艺通过簿板坯连铸连轧设备从钢水直接生产出热轧带卷；生产线总长仅190m，连铸和轧制工艺直接串联，esp生产线是第一条能够在7分钟内实现从钢水到地下卷取机的全连续生产线，成本显著降低，国内目前已经引进esp轧线并连续投产四、五条轧线，在当前钢铁转型升级、资源节约等大背景影响下，国内某些钢厂正拟新投资类似轧线。

但是，esp轧线所需的工作辊性能要求很高，单次在线时间长，一般热轧带钢连轧机单次过钢量在50公里左右，而esp热轧线单次过钢量在150公里左右，有时甚至更多，是普通轧辊单次轧制公里数的三倍左右；同时，一般esp轧材厚度集中在0.8-1.1mm左右，轧制难度大、要求高，轧制过程中若出现事故停机，就会导致全生产线停产，这就需要轧辊具有超强的耐磨性与辊型保持能力，以及极强的抗事故性，这就需要我们不断研究新型高速钢轧辊材料来满足轧线的使用需求。

而由于轧制后段的特殊轧制工艺条件：钢板温度低难以形成氧化膜、甩尾对辊面造成的损伤、摩擦系数对轧制的影响等，这几个方面大大影响了高速钢在后段的成功，需要研究特殊材料的高速钢来克服这几个关键轧制工艺，同时需要高速钢的高耐磨性来提高板面质量和毫米过钢量；由于在线时间长，轧辊结合层的抗疲劳性能要求较高、芯部抗拉强度需达到400mpa以上，这些也都是重点研究内容。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种无头带钢轧制精轧后段用高速钢轧辊制备方法。

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来完成的：一种无头带钢轧制精轧后段用高速钢轧辊制备方法，采用三层离心复合浇铸，分别对外层、中间层及芯部采用高强度球墨铸铁进行浇铸，控制外层浇铸钢水含量为c1.8~2.8wt%，si0.6~0.9wt%，mn0.5~0.8wt%，ni0.4~0.8wt%，p≤0.03wt%，s≤0.03wt%，cr+mo+nb+v+w17~22wt%，余量为fe及不可避免杂质。其中，外层组织中析出一定量的石墨。

其中，所述中间层及芯部采用喂丝球化、喂丝孕育的方式进行浇铸，采用四根芯同时进行双线喂丝球化和双线喂丝孕育。

其中，所述外层浇铸完成后cr形成m7c3型碳化物，v、w、nb形成mc型碳化物，mo形成m2c型碳化物，所述碳化物总含量15~25%。

其中，所述中间层和芯部都是球墨铸铁，采用浇铸包浇铸，在当浇铸中间层和芯部时，将浇铸包调入球化站内进行球化和孕育，球化和孕育都是采用双线同时由机器一起喂入。

其中，所述三层离心复合浇铸时，离心机转速按照线速度设置为28m/s，界面温度按照外层液相线温度+固定温度120℃设定，先浇铸外层高速钢材质，待结晶和到达界面温度后浇铸中间层，中间层浇铸后等待2~3分钟，关机使离心机自动降速并浇入芯部球墨铸铁。

本发明具体工艺步骤为:工艺设计—头颈造型—冷型预热—喷涂料—装配—加热保温—调入离心机—外层材料冶炼—中间层及芯部材料冶炼—外层离心浇注—中间层及芯部浇注（浇铸前吊出进行喂丝球化+喂丝孕育）—冷却—开箱—退火—表面机加工—检测—热处理—检测—车削—磨削—检验—成品包装—交付使用。整个工艺路线与传统技术相比，改进点就在于中间层及芯部的材料冶炼和中间层及芯部浇铸前处理，而外出材料冶炼及浇铸均与传统技术相同。

有益效果：本发明与传统技术相比存在以下优点：

1、本发明外层内得到的石墨降低了摩擦系数，而一定数量的硬质碳化物增强了轧辊的耐磨性能，同时该组织能有效减少末机架甩尾对轧辊造成的伤害；

2、采用四芯同时喂丝和球化，中间层和芯部石墨球化等级高、组织细，大大提高球墨铸铁的抗拉强度，增强轧辊的抗事故性，防止断辊的发生；其中，喂丝球化、喂丝孕育：文中指将特定成分的球化剂、孕育剂分别装在包芯线内，利用喂丝机器按照一定的速度将包芯线（线内含球化剂和孕育剂）匀速送入到钢水中，对钢水进行球化和孕育，代替原先传统冲入法；

3、特定的离心机转速设定和传统的相比，转速明显提高，组织更加致密，同时减少了上下厚度落差，再加上界面温度和浇注温度的重新设定，使得工作层和中间层及芯部得到有效地冶金结合。

附图说明

图1为10倍显微镜下本发明外层钢组织示意图；

图2为100倍显微镜下本发明外层钢组织示意图；

图3为500倍显微镜下本发明外层钢组织示意图；

图4为100倍显微镜下本发明中间层球墨铸铁组织示意图；

图5为100倍显微镜下本发明芯部球墨铸铁组织示意图。

具体实施方式

实施例1：

采用三层离心复合浇铸，分别对外层进行高速钢浇铸、对中间层及芯部采用高强度球墨铸铁进行浇铸，控制外层的浇铸铁水含量为c1.8wt%，si0.6wt%，mn0.5wt%，ni0.4wt%，p≤0.03wt%，s≤0.03wt%，cr+mo+nb+v+w五种元素相加含量为17wt%，余量为fe及不可避免杂质。所述中间层及芯部采用喂丝球化、喂丝孕育的方式进行浇铸，采用四根芯同时进行双线喂丝球化和双线喂丝孕育；所述中间层和芯部都是球墨铸铁，采用浇铸包浇铸，在当浇铸外层时，同时将中间层和芯部浇铸包调入球化站内进行球化和孕育，球化和孕育都是采用双线同时由机器一起喂入；所述三层离心复合浇铸时，离心机转速按照线速度设置为28m/s，界面温度按照外层液相线温度+固定温度120℃设定，先浇铸外层高速钢材质，待结晶和到达界面温度后浇铸中间层，中间层浇铸后等待2-3分钟，关机使离心机自动降速并浇入芯部球墨铸铁。

实施例2：

所述步骤同实施例1，控制外层的浇铸铁水含量为c2.8wt%，si0.9wt%，mn0.8wt%，ni0.8wt%，p≤0.03wt%，s≤0.03wt%，cr+mo+nb+v+w五种元素相加含量为22wt%，余量为fe及不可避免杂质。

实施例3：

所述步骤同实施例1，控制外层的浇铸铁水含量为c2.3wt%，si0.7wt%，mn0.6wt%，ni0.5wt%，p≤0.03wt%，s≤0.03wt%，cr+mo+nb+v+w五种元素相加含量为20wt%，余量为fe及不可避免杂质。

实施例4：

所述步骤同实施例1，控制外层的浇铸铁水含量为c2.1wt%，si0.8wt%，mn0.7wt%，ni0.6wt%，p≤0.03wt%，s≤0.03wt%，cr+mo+nb+v+w五种元素相加含量为18wt%，余量为fe及不可避免杂质。

实施例5：

所述步骤同实施例1，控制外层的浇铸铁水含量为c2.6wt%，si0.7wt%，mn0.8wt%，ni0.7wt%，p≤0.03wt%，s≤0.03wt%，cr+mo+nb+v+w五种元素相加含量为21wt%，余量为fe及不可避免杂质。