ni-cr-mo合金球墨铸铁轧机170mm棒材的铸造工艺

ni-cr-mo合金球墨铸铁轧机170mm棒材的铸造工艺

新造钢1号生产线750吨。主要用于生产⌀280mm以下的合金棒材。目前,⌀320mm轧材订货量不断增大,效益十分可观,市场前景也非常广阔。但由于规格提高,轧辊孔型加深,原设计轧辊已难以满足大规模生产的要求。750轧机所使用的中Ni-Cr-Mo合金球墨铸铁轧辊只能生产⌀280mm规格以下棒材,超过极限尺寸时,轧辊容易从辊身孔型截面处产生断裂而导致停机换辊,轧制量也只能达到1000t/付。经过工艺可行性研究,针对现实存在的问题,提出了在现有的设备和生产条件下,在轧辊中心部分熔铸一根40Cr芯轴,使之与轧辊熔合为一体的铸造生产工艺方案。在理论上,既能解决轧辊中心部分因铸造疏松造成轧辊强度低的问题,又能提高轧辊的强度与韧性;同时通过合金成分的调整,强化合金化的作用,提高轧辊的耐磨性,从而提高轧辊的使用寿命。1芯轴弯曲生产工艺设计1.1试棒的制备根据轧辊轧制大规格棒材所需强度要求(≥600MPa),经计算,决定选用⌀180mm40Cr轧制棒材,先在每支棒材上截取一个抗拉试样毛坯,与芯轴一起进行加工到所需尺寸,然后再作调质处理,处理后芯轴抗拉强度达到700MPa以上,铸入轧辊后,可使轧辊的抗拉强度满足生产要求。1.2固定芯座和装复根据⌀760mm轧辊设计的工装高度(3220mm)要求,芯轴的总长度设计为3530mm,其中芯轴与芯座部分配合高度140mm,使用芯座的目的,是为了固定芯轴和确保芯轴处于轧辊的中心。在配箱时,先将铁模落位于底箱上面,再用M30丝杆吊钩将芯轴装配到芯座上,固定后,配冒口盖箱。考虑到芯轴材料在高温熔铸过程中线膨胀(50～60mm)伸长的因素,在固定芯轴码钳与冒口平面之间预留余量60mm,码钳两端用卡钩连接固定于冒口盖箱的吊把之上,这样上下固定后,可保证芯轴在铁液旋转上升过程中不至于造成偏移,从而确保芯轴处于轧辊的中心,见图1。2调整铁粉的组成2.1cr与ni的配合作用Ni是石墨化元素之一,其效力相当于硅的1/2～1/3,在促使球墨铸铁的组织致密上,Ni的作用甚大,Ni能提高白口层的硬度、韧度、耐热与耐磨性能,Ni在轧辊制造中发挥着特别重要的作用。Cr是碳化物形成元素,它能增加球墨铸铁的白口深度及硬度,对于麻口层的深度作用更大,因此对Cr含量控制较严格,椐资料介绍,Cr与Ni按一定比例配合作用(1∶4～1∶6),以得到珠光体加渗碳体组织,从而提高轧辊的硬度和耐磨性。Mo能细化组织,提高过冷奥氏体的稳定性,显著提高轧辊的高温强度、耐热性和抗蠕变生长能力。2.2调整和研磨金属成分的方案合金元素的调整见表1。3温度对芯轴长度的影响,确定复合标准生产方案工装设计及制作完成后,在浇注第1支轧辊时,由于芯轴受热膨胀量大(预计60mm左右),导致芯轴将铁模顶起跑铁液;在浇注第2支轧辊之前,临时增加3件合箱卡,将铁模和底箱卡住,以防止抬箱,使第2支轧辊顺利浇注,但由于芯轴受高温铁液作用,线膨胀量无法释放,而导致芯轴弯曲。总体情况第1次试制未取得成功。针对失败的原因,制订出了对策措施,并根据芯轴受热线膨胀伸长的因素,预留伸长余量(即盖箱上平面与码钳之间的余量)60mm。为此,改变轧辊芯轴的长度,使其增加至3410mm(原设计3350mm),同时重新设计码钳以及固定用卡钩。工装重新设计制作完成后,分两次各制作一支⌀760mm轧辊,并成功浇注。附铸楔形试样各一件,表2是轧辊附铸楔形试样的理化检验结果。4例如，辊的生产和应用在轧辊心部熔铸芯轴的工艺国内尚未见报道,开发研制的新型轧辊为新冶钢公司大批量生产⌀320mm大规格轧材提供了技术保证。4.1研制新浇道棒材该工艺生产的铸造轧辊在一轧钢厂投入生产使用后,已轧制41个均热坑计2460t,且轧辊状况依然良好,仍在继续使用。保守估计其使用寿命在5000t以上,效果非常好。此项研制不仅为⌀320mm大规格轧材生产提供技术保证,同时也为新冶钢今后开发生产更大规格棒材(⌀320～⌀350mm)奠定了基础。另外,该成果还可在650连轧机组中推广应用,以满足650轧机生产较大规格高合金钢轧材的需要。4.2u3000可实现直接经济效益新生产的芯轴轧辊和原轧辊的生产成本基本相同,价格为14万元/付,原轧辊轧制⌀290～⌀320mm钢材1000t/付,试制轧辊轧制⌀290～⌀320mm钢材20000t以上/付,其使用寿命为原轧辊的20倍。废轧辊回收每付3.9t×2×2000元/t=1.56(万元),经计算,新增直接利润(14-1.56)×19=236.36(万元);另外,减少换辊18次,提高轧机作业率,预计可带来间接利润1×18=18(万元);因此,每付轧辊可带来直接经济效益226.36万元。如推广应用,经济效益可观。5u3000可提高u3000的硬度和韧性(1)在中Ni-Cr-Mo合金球墨铸铁轧辊心部熔铸高强度芯轴的工艺方案是可行的。它既能