專利名稱：鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金及鍛壓技術(shù)領(lǐng)域，是一種鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法。
背景技術(shù)：
鋁鑄軋輥套是鋁帶坯鑄軋機(jī)的重要部件，也是關(guān)鍵易耗件，鑄軋輥主要由中部的輥芯和外層的輥套組成，輥芯上均布有多條冷卻水槽，可將鋁液結(jié)晶時(shí)放出的熱量帶走。輥套熱套在輥芯上有一定的箍緊力，不僅可密封冷卻水使其不發(fā)生滲漏，還能避免與輥芯之間的滑動(dòng)。在鑄軋過(guò)程中，鑄軋輥需要承受多種綜合應(yīng)力，除了軋輥承受的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、表面磨擦應(yīng)力外，由于軋輥本身特定的工作條件，還要承受周期作用的熱沖擊力，以及工作時(shí)輥套表面因滲鋁而產(chǎn)生的腐蝕組織應(yīng)力，裝配時(shí)熱套造成的圓周拉應(yīng)力等。在如此復(fù)雜的應(yīng)力綜合作用下，導(dǎo)致輥套失效的主要原因是熱疲勞裂。尤其是輥套是在周期性的溫度急驟變化的工況下工作，因此，輥套材料的熱疲勞性能顯得更為重要，而抗熱疲勞性能的好壞能夠直接反映出輥套使用壽命的高低。除此之外，輥套材料中的P、S等有害元素及鋼水純凈度也是直接影響輥套使用壽命的主要因素。
目前國(guó)內(nèi)外輥套的制造方法通常采用電弧爐熔煉—真空爐精煉—澆鑄成實(shí)心鋼錠，并對(duì)鋼錠進(jìn)行鐓粗、穿孔、擴(kuò)孔和拔長(zhǎng)四道鍛造工序，此法的鍛造火次通常需用四火才能完成，鋼錠利用率在30％以下；或?qū)φ婵仗幚砗蟮匿撳V采用擠壓制管法進(jìn)行擴(kuò)孔，此法也需4～5火才可完成，鋼錠利用率在35％左右，但對(duì)鍛造設(shè)備的條件及鍛造工裝要求極高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠延長(zhǎng)鋁鑄軋輥套使用壽命、降低制造成本、提高材料利用率及產(chǎn)品質(zhì)量的鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的制造方法是在輥套材料的冶煉與鑄造、鍛造的工藝過(guò)程中首先針對(duì)不同質(zhì)量要求的輥套材料，可采用電弧爐初煉，再由精煉爐精煉，而后進(jìn)行真空脫氣處理，鑄造成所需的電極坯(或電弧爐冶煉后直接鑄造成電極坯或電弧爐初煉后再精煉爐精煉，然后鑄造成電極坯)，再通過(guò)電渣重熔鑄成空心電渣鋼錠，在退火后再對(duì)電渣鋼錠加熱直接進(jìn)行擴(kuò)孔、拔長(zhǎng)鍛造工序及熱處理，由此獲得一種輥套鍛件。
制造輥套材料的工藝流程為電弧爐初煉+精煉爐精煉+真空脫氣爐脫氣→鑄造電極坯→電渣成空心電渣鋼錠→電渣鋼錠退火→電渣鋼錠加熱鍛造→鍛件退火工序，各工序的具體工藝步驟如下一、電弧爐初煉工藝步驟a)在輥套材料的熔煉過(guò)程中所加配料有切頭、低P、S生鐵及優(yōu)質(zhì)廢鋼，配C量為0.7～0.8％，P、S小于0.040％；b)熔化期吹氧助熔，氧化期快速升溫，氧化溫度大于1580℃，脫碳量大于0.30％，終點(diǎn)C控制在0.15～0.25％；c)當(dāng)溫度達(dá)1600℃，P小于0.006％時(shí)扒渣，造還原渣，采用碳粉白渣法還原，預(yù)插AI0.5kg/t，爐內(nèi)成分調(diào)整Mo按中限，C、Si、Mn、Cr按中下限控制，白渣出鋼，出鋼溫度控制在1600～1620℃。
二、精煉爐精煉工藝步驟
a)對(duì)出鋼前的鋼包通氬氣，出鋼后的鋼包轉(zhuǎn)至精煉爐進(jìn)行加熱、升溫、吹氬、取樣、成分全分析、補(bǔ)加渣料、脫氧；b)對(duì)反饋后的成分分析進(jìn)行成分微調(diào)，將C、Si、Mn調(diào)整在規(guī)格中上限，Cr、Mo、V控制在中限，渣系控制在低堿度(2.5左右)范圍，加熱溫度為1650℃左右進(jìn)入真空爐進(jìn)行脫氣處理。
三、VD真空處理工藝步驟a)對(duì)經(jīng)LF爐精煉的鋼水進(jìn)一步進(jìn)行真空脫氣處理，當(dāng)在LF爐中精煉的鋼水成分合適，溫度大于1650℃時(shí)，進(jìn)行真空脫氣處理，并在高真空度下保持時(shí)間15分鐘；b)破除真空后不計(jì)燒損加Ti0.05％，終插AI1kg/t，調(diào)包溫度1570℃左右，鎮(zhèn)靜后直接鑄造成電渣爐使用的鑄造電極坯。
四、澆鑄電渣用鑄造電極坯根據(jù)不同輥套鍛件的重量及電渣爐結(jié)晶器的尺寸，按澆鑄鋼錠的方法直接鑄造成圓形電極坯，電極坯的錐度為3～15°，并切除冒口端有渣部分。
五、電渣重熔成空心電渣鋼錠工藝步驟a)電渣重熔凈化鋼液，在重熔過(guò)程中利用渣阻熱進(jìn)行熔化并呈熔滴狀時(shí)進(jìn)行渣洗，提高鋼水的純潔度；b)電渣重熔鑄成空心電渣鋼錠；c)電渣鋼錠去應(yīng)力退火處理；退火溫度在780℃左右；(不同材料執(zhí)行不同的溫度)；d)電渣鋼錠加熱；加熱溫度在1100℃左右。
六、空心電渣鋼錠的鍛造工藝步驟
a)在鍛造時(shí)直接進(jìn)行擴(kuò)孔、拔長(zhǎng)工序，鍛造成需要的輥套鍛件；b)輥套鍛件退火處理870±20℃正火，650±20℃擴(kuò)氫退火。
按照上述鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法，其有益效果是通過(guò)真空精煉及電渣重熔冶煉，使輥套鋼中最為有害的P、S等元素及非金屬加雜物含量能夠得到有效的控制(P、S可以達(dá)到0.01％以下)，輥套的使用壽命得以延長(zhǎng)。同時(shí)電渣重熔后直接獲得空心電渣鋼錠，空心電渣鋼錠的組織結(jié)構(gòu)較致密，通過(guò)擴(kuò)孔、拔長(zhǎng)工序的鍛造改善，即可滿足輥套件的使用要求，且鍛造比小，鍛造開(kāi)裂傾向低，鍛造火次可降到3火以內(nèi)，電渣鋼錠的利用率可達(dá)45％以上，提高成材率，節(jié)約大量成本。從而達(dá)到輥套制造成本大幅度降低的目的，產(chǎn)品質(zhì)量非常好。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法，采用了鑄造電極坯、電渣重爐鑄成空心電渣鋼錠，空心電渣鋼錠經(jīng)退火后，直接加熱用于擴(kuò)孔和拔長(zhǎng)工序，減少鍛造中的墩粗和沖孔工序，并提高材料利用率及產(chǎn)品質(zhì)量。
在本發(fā)明中，輥套鋼的冶煉及鑄鍛造工藝流程如下電弧爐初煉+精煉爐精煉+真空脫氣爐脫氣→鑄造電極坯→電渣成空心電渣鋼錠→電渣鋼錠退火→電渣鋼錠加熱鍛造→鍛件退火處理。
現(xiàn)以中碳Cr-Mo-V輥套用鋼為實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明各工序的工藝過(guò)程電弧爐冶煉為了提高本鋼種的冶金質(zhì)量，要求電爐在爐況處于良好狀態(tài)下才能冶煉此鋼，為了降低鋼中有害元素，要求配料由切頭、低P、S生鐵及優(yōu)質(zhì)廢鋼組成。配C量0.7～0.8％，P、S小于0.040％，熔化期吹氧助熔，氧化期盡快升溫，要求氧化溫度大于1580度，脫碳量大于0.30％，終點(diǎn)C控制在0.15～0.25％做好去氣去夾雜物工作，當(dāng)溫度1600℃，P小于0.006％可扒渣，扒渣后盡快造還原渣，以便達(dá)到并保持良好的還原條件，采用碳粉白渣法還原，預(yù)插AI0.5kg/t爐內(nèi)成分調(diào)整Mo按中限，C、Si、Mn、Cr按中下限控制，白渣出鋼，出鋼溫度1600～1620℃。
精煉爐精煉電爐出鋼前，鋼包接好氬氣管并通氬氣，當(dāng)電爐出完鋼，將鋼包轉(zhuǎn)移到精煉爐進(jìn)行加熱升溫，并繼續(xù)吹氬，同時(shí)取樣進(jìn)行成分全分析，升溫后補(bǔ)加渣料并進(jìn)行脫氧，成分分析反饋后進(jìn)行成分微調(diào)，將C、Si、Mn調(diào)整在規(guī)格中上限，Cr、Mo、V控制在中限，渣系控制在低堿度范圍，加熱溫度1650℃左右方可進(jìn)入真空爐進(jìn)行脫氣處理。由于鋼包底部吹氬，通過(guò)投氣磚產(chǎn)生大量的氣泡不斷地上浮而產(chǎn)生的動(dòng)力攪拌了鋼液，這樣不僅使鋼液的化學(xué)成分及溫度均勻，同時(shí)由于氬氣泡的存在不斷地使鋼中的氣體滲透到氣泡中被帶走，而且還吸附大量的加雜物帶到渣中，這對(duì)鋼液的凈化起到了極大的作用。吹氬壓力應(yīng)根據(jù)渣面沸騰情況決定，造低堿度渣的目的是為了增加FeO活度，加速脫氧和控制夾雜物的形態(tài)，同時(shí)渣系流動(dòng)性好，這樣更有利于鋼水中的夾雜物在吹氬和出鋼過(guò)程中被吸附到渣面，提高鋼水的純潔度。
VD真空處理為了保證鋼種的冶金質(zhì)量，對(duì)經(jīng)LF爐精煉的鋼水進(jìn)一步進(jìn)行真空脫氣處理，當(dāng)在LF爐中精煉的鋼水成分合適，溫度大于1650℃時(shí)，即可進(jìn)入真空工位進(jìn)行真空脫氣處理，為保證脫氣質(zhì)量，要求在高真空度下保持時(shí)間15分鐘。由于鋼水在負(fù)壓的狀態(tài)下，氣體在鋼水中及鋼渣中的溶解度降低，滲透到氬氣泡中上浮的氣體在鋼渣中達(dá)到飽和狀態(tài)后，會(huì)被負(fù)壓帶走，達(dá)到了去氣的效果，同時(shí)氬氣泡吸附的夾雜物也被繼續(xù)帶到渣中，進(jìn)一步凈化了鋼水。為了對(duì)鋼液進(jìn)行充分脫氣和有利于得到細(xì)晶粒鋼，破空后不計(jì)燒損加Ti0.05％，終插AI1kg/t，調(diào)包溫度1570℃左右鎮(zhèn)靜后直接澆注成電渣重熔用的電極坯。
電渣重熔成空心電渣鋼錠電渣重熔使鋼液進(jìn)一步得到凈化，結(jié)晶組織更加致密，并有利于改善成份偏析。由于金屬電極在重熔過(guò)程中利用渣阻熱進(jìn)行熔化并呈熔滴狀進(jìn)行渣洗，這樣可使鋼水的純潔度進(jìn)一步提高，由于鋼液在凝固過(guò)程中始終有渣液保護(hù)，不僅防止鋼液二次氧化，同時(shí)鋼錠表面光滑，不存在電爐鋼錠的皮下氣泡、裂紋、結(jié)疤等缺陷，充分保證了空心電渣鋼錠內(nèi)在及表面質(zhì)量。
空心電渣鋼錠的鍛造由于空心電渣鋼錠已獲得內(nèi)外較致密的組織結(jié)構(gòu)，在鍛造時(shí)只需經(jīng)過(guò)擴(kuò)孔，、拔長(zhǎng)工序，即可得到輥套所需要的外觀形狀，省去了鐓粗和沖孔兩道工序，且鍛造比小(一般在2.5以下)所需加熱火次較少(一般在3火以內(nèi))減少了鍛造時(shí)開(kāi)裂的傾向，減少了能源的消耗，降低了成本。
輥套鍛件退火經(jīng)正火+擴(kuò)氫退火，可以細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，去除鋼中的氫含量，減少氫脆現(xiàn)象，為后部的輥套熱處理做必要的組織準(zhǔn)備。
權(quán)利要求
1.一種鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法，在輥套材料的冶煉與鑄鍛造的工藝過(guò)程中采用電弧爐初煉，再由精煉爐精煉，而后進(jìn)行真空脫氣處理，鑄造成所需的電極坯(或電弧爐冶煉后直接鑄造成電極坯或電弧爐初煉后再精煉爐精煉，然后鑄造成電極坯)，其特征在于將鑄造成的電極坯，電渣重熔鑄成空心電渣鋼錠，并對(duì)電渣鋼錠進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，再對(duì)電渣鋼錠加熱，然后在鍛造中直接進(jìn)行擴(kuò)孔、拔長(zhǎng)工序，鍛造成需要的輥套鍛件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁鑄軋機(jī)用輥套的冶煉及鑄鍛造的制造方法。在輥套鋼的冶煉與鑄鍛的制作工藝過(guò)程中采用電弧爐初煉+精煉爐精煉+真空脫氣爐脫氣→鑄造電極坯→電渣成空心電渣鋼錠→電渣鋼錠退火→電渣鋼錠加熱鍛造(擴(kuò)孔、拔長(zhǎng))→鍛件退火及熱處理等工序，獲得本發(fā)明的輥套鍛件。通過(guò)本發(fā)明的方法，可使輥套鋼中最為有害的P、S等元素及非金屬加雜物含量得到有效的控制，并使輥套的使用壽命得以延長(zhǎng)。鍛造比小，鍛造開(kāi)裂傾向低，鍛造火次可降到3火以內(nèi)，鋼錠的利用率可達(dá)45％以上，提高成材率，節(jié)約大量成本。從而達(dá)到輥套制造成本大幅度降低、產(chǎn)品質(zhì)量好的目的。
文檔編號(hào)B22D23/00GK1754631SQ20041006054
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者宋春雨 申請(qǐng)人:宋春雨