本發(fā)明涉及軋輥制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

高速鋼軋輥以其硬度高、耐磨性好以及優(yōu)良的使用效果在軋鋼領(lǐng)域被廣泛使用和推廣。但是軋輥是一種非標(biāo)準(zhǔn)軋機(jī)備件，隨著軋機(jī)類(lèi)型和軋材品種規(guī)格及服役架次的不同，軋輥的尺寸規(guī)格、結(jié)構(gòu)形狀和孔型深度也不同。在現(xiàn)有的高速鋼復(fù)合軋輥生產(chǎn)技術(shù)中，如zl97100083.2公開(kāi)的軋輥外層材料為高速鋼，軋輥芯部材料為球墨鑄鐵，制造過(guò)程是講高速鋼液體澆入到旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)鑄型內(nèi)，當(dāng)外層的高速鋼液剛剛凝固時(shí)，再澆入用軋輥芯部的球墨鑄鐵鐵水，使這兩種材料達(dá)到完全的冶金結(jié)合。

在現(xiàn)有的高速鋼軋輥生產(chǎn)技術(shù)中，對(duì)用于軋制大規(guī)格軋材的深孔型軋輥，特別是當(dāng)孔型槽底直徑接近或小于輥頸直徑時(shí)，軋輥孔型如附圖1所示，如果軋輥采用現(xiàn)有的離心復(fù)合鑄造技術(shù)，軋輥工作層厚度是無(wú)法滿足使用要求的；如果軋輥采用整體鑄造高速鋼，孔型使用深度雖然可以滿足要求，但是軋輥輥頸硬度也要達(dá)到80-90hsd，不但輥頸上的鍵槽、扁頭、定位孔等無(wú)法加工，而且軋輥制造成本也非常高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

隨著型鋼軋機(jī)軋材尺寸規(guī)格的不斷加大，成品機(jī)架軋輥孔型越來(lái)越深，離心復(fù)合軋輥工作層厚度已經(jīng)無(wú)法滿足使用要求；而整體鑄造的高速鋼軋輥由于輥頸與輥身材質(zhì)相同，具有同樣高的硬度，致使輥頸銑削加工難度加大。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種輥身和輥頸材料不同，且制備的復(fù)合軋輥工作層厚度滿足使用要求的一種高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法，復(fù)合軋輥包括輥身和輥頸，輥頸位于輥身的兩端，輥身分為輥身外層和輥身芯部，所述輥身外層和輥身芯部所用材料為高速鋼，輥頸所用材料為球墨鑄鐵，所述輥身外層高速鋼采用離心澆注，輥身芯部高速鋼和輥頸球墨鑄鐵采用靜態(tài)澆注。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，一種高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

1)將輥身高速鋼與輥頸球墨鑄鐵按配方進(jìn)行分別冶煉；

2)當(dāng)高速鋼和球墨鑄鐵金屬液達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，先將輥身外層高速鋼鋼液澆入到離心機(jī)金屬型內(nèi)，外層高速鋼的鋼液在離心力作用下結(jié)晶凝固；

3)外層高速鋼鋼水澆注后，將鑄造軋輥下輥頸的底箱平穩(wěn)擺放在地坑內(nèi)，用球墨鑄鐵鐵水澆滿；

4)當(dāng)外層高速鋼鋼水溫度冷卻到1150-1200℃時(shí)停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，迅速將鑄型及已凝固高速鋼外殼一起從離心機(jī)上吊下與已澆注球墨鑄鐵鐵水后的底箱配合，再用高速鋼鋼水澆注輥身芯部，輥身芯部高速鋼鋼水澆注要先慢后快，平穩(wěn)澆注，盡可能減少與已經(jīng)澆注的下輥頸球墨鑄鐵鐵水直接混合，直至澆滿為止；

5)輥身芯部高速鋼鋼水澆注后，立即將鑄造輥頸的冒口箱與鑄型配合好，再用球墨鑄鐵鐵水澆注輥頸部分，輥頸鐵水澆注也是先慢后快，平穩(wěn)澆注，盡可能減少與輥身芯部鋼水直接混合，直至到冒口澆滿為止；

上述步驟3)到步驟5)的操作時(shí)間總共小于8分鐘。

優(yōu)選的,一種高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法,包括如下步驟:

1)將輥身高速鋼與輥頸球墨鑄鐵按配方進(jìn)行分別冶煉；

2)當(dāng)高速鋼和球墨鑄鐵金屬液達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，先將輥身外層高速鋼鋼液澆入到線速度為10-15m/s高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)金屬型內(nèi)，外層高速鋼鋼液澆注溫度為1500-1600℃，澆注速度控制在15-25kg/s，澆注時(shí)金屬型的溫度為100-150℃，金屬型內(nèi)涂料的厚度為2-4mm，外層高速鋼的鋼液在離心力作用下結(jié)晶凝固；

3)外層高速鋼鋼水澆注后，將鑄造軋輥下輥頸的底箱平穩(wěn)擺放在地坑內(nèi)，用球墨鑄鐵鐵水澆滿，球墨鑄鐵鐵水的澆注溫度為1400-1500℃，澆注速度控制在15-25kg/s；

4)當(dāng)外層高速鋼鋼水冷卻到1150-1200℃時(shí)停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，迅速將鑄型及已凝固高速鋼外殼一起從離心機(jī)上吊下與澆注球墨鑄鐵鐵水后的底箱配合，再用高速鋼鋼水澆注輥身芯部，輥身芯部高速鋼鋼液澆鑄溫度為1450-1550℃，芯部鋼水澆注要先慢后快，開(kāi)始時(shí)一定要小流、慢速、平穩(wěn)澆注，盡可能減少與已經(jīng)澆注的下輥頸球墨鑄鐵鐵水直接混合，直至澆滿為止，輥身芯部鋼水澆注速度控制在5-15kg/s；

5)輥身芯部高速鋼鋼水澆注后，立即將鑄造輥頸的冒口箱與鑄型配合好，再用球墨鑄鐵鐵水澆注輥頸部分，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1400-1500℃，輥頸鐵水澆注也是先慢后快，開(kāi)始時(shí)同樣也要小流、慢速、平穩(wěn)澆注，盡可能減少與輥身芯部鋼水直接混合，直至到冒口澆滿為止，輥頸鐵水澆注速度控制在5-15kg/s；

上述步驟3)到步驟5)的操作時(shí)間總共小于8分鐘。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明的一種高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法采用雙金屬四次復(fù)合澆注的方式生產(chǎn)高速鋼復(fù)合軋輥，軋輥輥身部分外層及芯部均為高速鋼材料，軋輥兩端輥頸部分為球墨鑄鐵材料。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的高速鋼復(fù)合軋輥不僅滿足了軋輥輥身用于深孔型的使用和輥頸部分的銑削加工性能，延長(zhǎng)了軋輥的使用壽命，與整體鑄造高速鋼軋輥相比大大降低了軋輥的生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明的高速鋼復(fù)合軋輥的生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的軋輥輥身部分外層(工作層)及輥身部分芯部均為高速鋼材料，分兩次澆注，軋輥兩端輥頸部分為球墨鑄鐵材料，也分兩次澆注，即采用雙金屬四次復(fù)合澆注的工藝方法生產(chǎn)高速鋼復(fù)合軋輥，徹底解決了用于深孔型高速鋼軋輥的使用要求，增加了軋輥使用輪次，延長(zhǎng)了軋輥的使用壽命，降低了噸鋼軋輥消耗，降低了生產(chǎn)成本。

3、本發(fā)明的方法解決了整體鑄造高速鋼軋輥由于輥頸合金含量及硬度高，鍵槽、扁頭、定位孔等無(wú)法加工的困難。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中具有孔型的軋輥結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為采用本發(fā)明的方法加工制備的復(fù)合軋輥結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面以如圖2所示的軋輥為例，采用本發(fā)明的方法進(jìn)行生產(chǎn)。圖2所示的復(fù)合軋輥包括輥身和輥頸，輥頸位于輥身的兩端，輥身分為輥身外層2和輥身芯部3，所述輥身外層和輥身芯部所用材料為高速鋼，輥頸1、4所用材料為球墨鑄鐵。

實(shí)施例1

輥身高速鋼材料的配方為：c1.92％,si0.85％，mn0.63％，cr6.12％，mo5.19％，w2.82％，v3.89％，p0.029％，s0.026％，余量為fe；

軋輥兩端輥頸球墨鑄鐵材料的配方為：c3.28％，si2.56％，mn0.70％，ni0.69％，cr0.25％，mo0.22％，p0.032％，s0.032％，余量為fe；

(1)輥身外層高速鋼鋼水的離心澆鑄：

首先將軋輥輥身高速鋼材料和軋輥輥頸球墨鑄鐵材料按具體成分要求分別進(jìn)行冶煉，當(dāng)兩種材料化學(xué)成分及溫度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)先出軋輥外層高速鋼鋼水，外層高速鋼鋼水出鋼扒渣后澆入到轉(zhuǎn)速線速度為10米/秒的離心機(jī)鑄型內(nèi)，鋼水的澆鑄溫度為1500℃，澆注速度為20kg/s，澆鑄時(shí)金屬型的溫度為150℃，金屬型內(nèi)涂料的厚度為3.5mm，離心機(jī)外層高速鋼鋼水澆滿后用保護(hù)渣對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行防護(hù)，外層高速鋼的鋼液在離心力作用下結(jié)晶凝固。

(2)作為軋輥傳動(dòng)端下輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

在外層高速鋼鋼水澆注后，將鑄造軋輥下輥頸的底箱平穩(wěn)擺放在地坑內(nèi)，用球墨鑄鐵鐵水澆滿，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1500℃，澆注速度為25kg/s。

(3)輥身芯部高速鋼鋼水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)外層高速鋼鋼水冷卻到1200℃時(shí)停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，迅速將鑄型及已凝固高速鋼外殼一起從離心機(jī)上吊下與剛澆注球墨鑄鐵鐵水后的底箱配合，再用高速鋼鋼水澆滿整個(gè)輥身芯部，輥身芯部高速鋼鋼液澆鑄溫度為1450℃，芯部鋼水澆注速度為10kg/s。

(4)作為軋輥非傳動(dòng)端上輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)輥身芯部高速鋼鋼水澆注后，立即將鑄造軋輥上輥頸的冒口箱與鑄型配合好，再用球墨鑄鐵鐵水澆注軋輥上輥頸部分，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1400℃，整個(gè)軋輥上輥頸鐵水澆注速度為11kg/s，直至到冒口澆滿為止。

整個(gè)間隔時(shí)間為7分52秒，從而實(shí)現(xiàn)兩種材料、三維復(fù)合、四次澆注、五個(gè)步驟的高速鋼復(fù)合軋輥生產(chǎn)操作過(guò)程。

實(shí)施例2

輥身高速鋼材料的配方為：c1.92％,si0.85％，mn0.63％，cr6.12％，mo5.19％，w2.82％，v3.89％，p0.029％，s0.026％，余量為fe；

軋輥兩端輥頸球墨鑄鐵材料的配方為：c3.28％，si2.56％，mn0.70％，ni0.69％，cr0.25％，mo0.22％，p0.032％，s0.032％，余量為fe；

(1)輥身外層高速鋼鋼水的離心澆鑄：

首先將軋輥輥身高速鋼材料和軋輥輥頸球墨鑄鐵材料按具體成分要求分別進(jìn)行冶煉，當(dāng)兩種材料化學(xué)成分及溫度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)先出軋輥外層高速鋼鋼水，外層高速鋼鋼水出鋼扒渣后澆入到轉(zhuǎn)速線速度為15米/秒的離心機(jī)鑄型內(nèi)，鋼水的澆鑄溫度為1600℃，澆注速度為15kg/s，澆鑄時(shí)金屬型的溫度為100℃，金屬型內(nèi)涂料的厚度為4mm，離心機(jī)外層高速鋼鋼水澆滿后用保護(hù)渣對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行防護(hù)，外層高速鋼的鋼液在離心力作用下結(jié)晶凝固。

(2)作為軋輥傳動(dòng)端下輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

在外層高速鋼鋼水澆注后，將鑄造軋輥下輥頸的底箱平穩(wěn)擺放在地坑內(nèi)，用球墨鑄鐵鐵水澆滿，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1400℃，澆注速度為15kg/s。

(3)輥身芯部高速鋼鋼水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)外層高速鋼鋼水冷卻到1150℃時(shí)停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，迅速將鑄型及已凝固高速鋼外殼一起從離心機(jī)上吊下與剛澆注球墨鑄鐵鐵水后的底箱配合，再用高速鋼鋼水澆滿整個(gè)輥身芯部，輥身芯部高速鋼鋼液澆鑄溫度為1550℃，芯部鋼水澆注速度為15kg/s。

(4)作為軋輥非傳動(dòng)端上輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)輥身芯部高速鋼鋼水澆注后，立即將鑄造軋輥上輥頸的冒口箱與鑄型配合好，再用球墨鑄鐵鐵水澆注軋輥上輥頸部分，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1500℃，整個(gè)軋輥上輥頸鐵水澆注速度為15kg/s，直至到冒口澆滿為止。

整個(gè)間隔時(shí)間為7分10秒，從而實(shí)現(xiàn)兩種材料、三維復(fù)合、四次澆注、五個(gè)步驟的高速鋼復(fù)合軋輥生產(chǎn)操作過(guò)程。

實(shí)施例3

輥身高速鋼材料的配方為：c1.78％,si0.72％，mn0.61％，cr6.02％，mo5.15％，w2.66％，v3.83％，p0.022％，s0.025％，余量為fe；

軋輥兩端輥頸球墨鑄鐵材料的配方為：c3.25％，si2.76％，mn0.80％，ni0.63％，cr0.29％，mo0.21％，p0.030％，s0.029％，余量為fe；

(1)輥身外層高速鋼鋼水的離心澆鑄：

首先將軋輥輥身高速鋼材料和軋輥輥頸球墨鑄鐵材料按具體成分要求分別進(jìn)行冶煉，當(dāng)兩種材料化學(xué)成分及溫度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)先出軋輥外層高速鋼鋼水，外層高速鋼鋼水出鋼扒渣后澆入到轉(zhuǎn)速線速度為13米/秒的離心機(jī)鑄型內(nèi)，鋼水的澆鑄溫度為1550℃，澆注速度為25kg/s，澆鑄時(shí)金屬型的溫度為130℃，金屬型內(nèi)涂料的厚度為2mm，離心機(jī)外層高速鋼鋼水澆滿后用保護(hù)渣對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行防護(hù)，外層高速鋼的鋼液在離心力作用下結(jié)晶凝固。

(2)作為軋輥傳動(dòng)端下輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

在外層高速鋼鋼水澆注后，將鑄造軋輥下輥頸的底箱平穩(wěn)擺放在地坑內(nèi)，用球墨鑄鐵鐵水澆滿，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1450℃，澆注速度為20kg/s。

(3)輥身芯部高速鋼鋼水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)外層高速鋼鋼水冷卻到1170℃時(shí)停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，迅速將鑄型及已凝固高速鋼外殼一起從離心機(jī)上吊下與剛澆注球墨鑄鐵鐵水后的底箱配合，再用高速鋼鋼水澆滿整個(gè)輥身芯部，輥身芯部高速鋼鋼液澆鑄溫度為1500℃，芯部鋼水澆注速度為5kg/s。

(4)作為軋輥非傳動(dòng)端上輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)輥身芯部高速鋼鋼水澆注后，立即將鑄造軋輥上輥頸的冒口箱與鑄型配合好，再用球墨鑄鐵鐵水澆注軋輥上輥頸部分，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1450℃，整個(gè)軋輥上輥頸鐵水澆注速度為5kg/s，直至到冒口澆滿為止。

整個(gè)間隔時(shí)間為5分30秒，從而實(shí)現(xiàn)兩種材料、三維復(fù)合、四次澆注、五個(gè)步驟的高速鋼復(fù)合軋輥生產(chǎn)操作過(guò)程。

實(shí)施例4

輥身高速鋼材料的配方為：c1.78％,si0.72％，mn0.61％，cr6.02％，mo5.15％，w2.66％，v3.83％，p0.022％，s0.025％，余量為fe；

軋輥兩端輥頸球墨鑄鐵材料的配方為：c3.25％，si2.76％，mn0.80％，ni0.63％，cr0.29％，mo0.21％，p0.030％，s0.029％，余量為fe；

(1)輥身外層高速鋼鋼水的離心澆鑄：

首先將軋輥輥身高速鋼材料和軋輥輥頸球墨鑄鐵材料按具體成分要求分別進(jìn)行冶煉，當(dāng)兩種材料化學(xué)成分及溫度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)先出軋輥外層高速鋼鋼水，外層高速鋼鋼水出鋼扒渣后澆入到轉(zhuǎn)速線速度為12米/秒的離心機(jī)鑄型內(nèi)，鋼水的澆鑄溫度為1570℃，澆注速度為23kg/s，澆鑄時(shí)金屬型的溫度為120℃，金屬型內(nèi)涂料的厚度為2.5mm，離心機(jī)外層高速鋼鋼水澆滿后用保護(hù)渣對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行防護(hù)，外層高速鋼的鋼液在離心力作用下結(jié)晶凝固。

(2)作為軋輥傳動(dòng)端下輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

在外層高速鋼鋼水澆注后，將鑄造軋輥下輥頸的底箱平穩(wěn)擺放在地坑內(nèi)，用球墨鑄鐵鐵水澆滿，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1480℃，澆注速度為25kg/s。

(3)輥身芯部高速鋼鋼水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)外層高速鋼鋼水冷卻到1180℃時(shí)停止離心機(jī)旋轉(zhuǎn)，迅速將鑄型及已凝固高速鋼外殼一起從離心機(jī)上吊下與剛澆注球墨鑄鐵鐵水后的底箱配合，再用高速鋼鋼水澆滿整個(gè)輥身芯部，輥身芯部高速鋼鋼液澆鑄溫度為1520℃，芯部鋼水澆注速度為14kg/s。

(4)作為軋輥非傳動(dòng)端上輥頸球墨鑄鐵鐵水的靜態(tài)澆注：

當(dāng)輥身芯部高速鋼鋼水澆注后，立即將鑄造軋輥上輥頸的冒口箱與鑄型配合好，再用球墨鑄鐵鐵水澆注軋輥上輥頸部分，球墨鑄鐵鐵水的澆鑄溫度為1480℃，整個(gè)軋輥上輥頸鐵水澆注速度為8kg/s，直至到冒口澆滿為止。

整個(gè)間隔時(shí)間為6分20秒，從而實(shí)現(xiàn)兩種材料、三維復(fù)合、四次澆注、五個(gè)步驟的高速鋼復(fù)合軋輥生產(chǎn)操作過(guò)程。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明具體實(shí)施例,但并不局限于實(shí)施例,凡在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下,依本申請(qǐng)所做的等效修飾和現(xiàn)有技術(shù)添加均視為本發(fā)明技術(shù)范疇。