[发明专利]离心复合铸造Cr8合金铸钢支承辊及制造工艺

说明书

本发明公开了一种离心复合铸造Cr8合金铸钢支承辊及制造工艺，离心铸造复合支承辊的工作层，即外层，采用Cr8，芯部和中间层采用石墨钢，通过给定的温度条件下依序形成工作层、中间层和外层，提高Cr元素的扩散和渗透作用，引发中间层和芯部铸钢材料组织和性能的改变。再者，中间层及芯部采用石墨钢材料，钢与钢界面结合，通过工艺的适配，使支承辊具有良好的机械性能。

技术领域

本发明涉及一种离心铸造复合支承辊，以及该离心铸造复合支承辊的制造工艺。

背景技术

目前，国际上应用于大型冷、热带连轧机的支承辊主要有三种制造方法：锻造、整体铸造、整体全冲洗复合铸造。在国内，一重、二重、邢机具有成熟的锻钢支承辊生产技术；江苏共昌引进英国戴维技术、唐钢重机引进西班牙Fundicion Nodular公司技术生产Cr3～Cr5整体铸钢支承辊；中钢邢机引进德国goutermann-peipers技术，利用全冲洗方式生产复合铸钢支承辊等。

首先，关于锻钢支承辊，公知的，锻造法是支承辊的经典制造方法，它以生产周期长、制作成本高、使用稳定性好而著称，是大型冷、热带连轧机使用首选。

锻钢支承辊主要化学成分质量百分比如下：C0.3～1.0％、Si<0.8％、Mn<1.20％、Cr2.5～5.0％、Ni<0.8％、Mo0.2～1.0％、V0.0～0.6％、P<0.02％、S<0.02％,余量Fe。

锻造支承辊的工艺流程可见于附图1，众所周知，锻钢支承辊的整个锻造过程(锻前均热处理+锻压)可以在支承辊横截面上得到非常均匀和精细的晶粒结构，显著提高材料的强度和延展性，这是锻钢和铸钢支承辊在金相结构和使用性能上的根本区别。然而，锻钢支承辊的含Cr量会受到很大的限制，若含Cr≧6％时，底注模浇铸后铸锭出现晶间裂纹的概率增大，它在随后的热处理和锻打过程中裂纹进一步扩展，导致锻坯废品率增加。因此，目前国内外生产的锻钢支承辊铬含量最高控制到5％左右。

锻钢支承辊为板带轧机的高效稳定轧制提供了最可靠保障，但昂贵的价格也增加了轧钢成本。按当前合金材料和能源价格计算，Cr5锻钢支承辊车间制造成本含税价至少19000元/吨。

关于整体铸造铸钢支承辊，目前国内只有江苏共昌及唐钢重机公司采用整体铸造大型连轧机用铸钢支承辊。所用材料主要化学成分质量百分比如下：C0.3～0.7％、Si<1.0％、Mn<1.10％、Cr2.5～5.1％、Ni<0.8％、Mo0.2～1.0％、V0.1～0.6％、P<0.03％、S<0.02％,余量Fe。

众所周知，整体铸钢支承辊断面成份偏析很大，易在辊身中心和辊颈热节部位产生疏松和缩孔。随着支承辊辊身直径的增大和合金化程度的提高，上述缺陷会更为严重，在辊身上会产生明显的“∨”形和“∧”形偏析。由于“∨”形偏析经常引起支承辊辊身和辊颈部位的断裂。因此，减少铸钢支承辊的偏析，改善支承辊辊身内部性能和提高辊颈部位的强度和韧性是极为重要的关键问题。

当前，整体铸钢支承辊的Cr含量最高控制到5％，因含Cr≧5.5％的低碳高合金钢的整体浇铸同样遇到仍不能解决的技术障碍，即晶间裂纹以及更加恶劣的“∨”形和“∧”形偏析，它势必影响支承辊的超声波穿透性能，增加支承辊断辊和剥落几率。因此，整体铸钢支承辊最高Cr含量控制不超过5％，Cr5整体铸钢支承辊在国内连轧机上的普及率越来越高。

整体铸钢支承辊的制造成本比锻钢支承辊低，按当前合金材料和能源价格计算，Cr5铸钢支承辊车间制造成本含税价12500元/吨。