Φ840mm自动轧管机回送辊的研制

Φ840mm 自动轧管机回送辊的研制Ξ乔林锁1,周旨峰2,姜丽1(11包钢(集团)公司技术中心,内蒙古　包头　014010;21包钢冶金轧辊制造公司,内蒙古　包头　014010)摘　要:介绍了Φ840mm 自动轧管机回送辊的工况条件,该轧辊成分选择原则、铸造工艺、球化孕育处理工艺等。

研制出的自动轧管机回送辊综合指标符合G B/T1504—91标准,轧辊的强韧性、耐磨性好,达到同类产品较好水平。

关键词:回送辊;稀土复合球化剂;孕育剂;厚大断面中图分类号:TG 33318 文献标识码:B 文章编号:1009-5438(2006)SO -0042-04Manu facture of the Reverse Roller o f Φ840mm Automatic Pipe MillQI AO Lin -suo 1,ZH OU Zhi -feng 2,J IANG Li1(1.T echnical C enter of Baotou Steel (G roup )Corp.,Baotou 014010,Nei Monggol ,China ;2.Roll -making C o.o f Baotou Steel (Group )Corp.,Baotou 014010,Nei Monggol ,China ) Abstract :T he w ork ing conditi on ,selection principle t o the component ,foundry techn ique ,s pheroidization treatment process o fthe revers e roller of Φ840mm au tomatic pipe mill are in troduced.T he comprehensive properties o f the mad e roller are up to the re 2quiremen ts of G B/T 1504-91.T he streng th and ductility o f the roller and the wear resistance are u p to the advanced level o f the similar k ind product. K ey w or ds :reverse roller ;Re compound n odulizer ;in oculant ;heavy section Φ840mm 球铁轧辊是用于自动轧管机的回送辊,担任着把无缝管从后台送到前台的任务。

回送辊表面承受1100℃高温管子的反复磨损,一般失效形式为辊面耐磨性差造成孔型超差而降低轧制吨位,有时由于轧辊内在质量问题而导致断辊。

因此,要求回送辊要有良好的耐磨性与强韧性以满足正常轧制无缝管的需要。

包钢无缝管厂原用邢台、乐山产Φ840mm 铬钼铜无限冷硬球铁送辊,一对回送辊的轧管量每茬在8000～10000t ,每对回送辊加工8茬。

根据包钢生产需要及节约外购资金的原则,包钢冶金轧辊制造公司与包钢技术中心合作共同试制包钢无缝厂自动轧管机用Φ8铬钼铜冷硬球墨铸铁回送辊,其性能指标要求符合G B/T1504—91[1]中的铬钼铜冷硬球墨铸铁轧辊的标准。

Φ840mm 铬钼铜冷硬球墨铸铁回送辊经装机试用,证明使用性能良好。

1　试制方案确定Φ840mm 铬钼铜无限冷硬球铁辊用于自动轧管机的回送辊,辊身直径为Ф840mm ,辊身长1550mm ,轧辊总长3485mm ,轧辊最小工作直径为Φ760mm ,既要求至少保证单面40mm 厚度的良好性能工作层。

辊身硬度要求HS D4250,抗拉强度大于300MPa 。

为达到轧辊性能要求,必须合理选择轧辊的化学成分与铸造工艺。

1.1　化学成分确定原则根据G B T 5—中无限冷硬球墨铸铁的性第32卷增刊2006年11月包　钢　科　技Science &T echnology of Baotou S teel (G rou p)Corporation V ol.32,SupplementN ov ember ,2006Ξ收稿日期666作者简介乔林锁(6),男,内蒙古呼和浩特市人,高级工程师,现从事铸造合金及成形工艺研究。

40m m /10491:200-0-2:194-能要求,轧辊辊身应为珠光体+碳化物的混合基体上均匀分布球状石墨。

为了保证得到这种组织,必须严格控制化学成分,合理调整各元素的匹配。

为了提高球墨铸铁轧辊的综合性能,不仅要合理选定成品铁水中C和S i的含量(指质量分数,下同),更要考虑“碳当量”高低的影响,通常认为,当碳当量过高时,会引起石墨漂浮[2],特别是在轧辊上辊颈部位,由于石墨漂浮,使强度降低,轧钢时容易发生断辊颈事故;但碳当量过低时,基体组织中的碳化物含量必将明显增加,降低轧辊韧性,总之,碳当量上限应以尽可能不出现石墨漂浮为原则,下限以满足不同轧制条件要求,保证控制不同含量的碳化物为依据。

碳当量一般控制在3.9%～4.4%。

锰含量:锰在球铁中主要起合金化作用,借以调节基体组织。

锰元素降低共析转变温度,起稳定并细化珠光体的作用。

它可提高轧辊的强度、硬度,但含量过高时,偏析严重,铸态将沿晶界析出网状碳化物,大大降低其韧性,综合考虑应控制在0.5%～0.7%范围内。

磷、硫含量:P、S在球铁中是有害元素,应尽可能降低其含量。

铬含量:铬是增加冷硬铸铁轧辊白口层深度最有效的元素。

它能显著抵消硅的不利影响,有利于珠光体组织的形成。

在合金球墨铸铁中,适当加入铬,可使组织中出现部分游离碳化物,有利于硬度和耐磨性的提高。

但加入量过高,会使组织中碳化物数量增多而降低材质的韧性。

将铬含量控制在0.35%～0.45%。

钼:作为稳定珠光体元素,在冷硬铸铁中,可细化白口层组织,提高材质强度,提高轧辊的热强性。

在合金球墨铸铁轧辊中,适当增加钼含量,可促进珠光体组织的形成,增加珠光体的弥散度。

它抑制奥氏体分解,有利于贝氏体组织的形成。

但钼易于偏析,故其含量不宜过高。

应控制在0.20%～0.40%。

铜:由于铜阻碍奥氏体的分解,从而稳定并细化了珠光体组织,在一定范围内,随着铜含量的增加,强度和硬度增加,塑性降低。

铜钼联合使用,对提高球铁的机械性能、接触疲劳强度、耐磨性能以及改善厚断面铸件组织均匀性,效果都更为显著。

将铜含量控制在0.50%～1.0%。

残余镁量及稀土量:在球铁生产中,Mg起主要球化作用,RE的加入主要是用于中和有害元素的干扰。

为保证球化效果,要求产品中残余镁量和残余稀土量应达到一定的水平。

但是,残余镁量过高,会使夹渣、气孔等缺陷增多。

稀土残量也不宜太高,否则易使铁水的白口倾向增大,同时,也会造成球墨畸变[2]。

因此,一般在用纯镁处理的球铁中,镁含量应控制在0.04%～0.08%。

在用稀土镁系列合金进行处理时,只要镁含量达到0.03%以上,即可保证球化,同时残留稀土量要尽可能控制在0.04%以下。

考虑到轧辊属厚大断面铸件,凝固时间较长,镁元素会发生逃逸和氧化,由此易造成球化衰退,因而,需将残余镁含量适当提高,控制在0.04%～0.06%。

最后确定的Φ840mm铬钼铜无限冷硬球墨铸铁回送辊的化学成分见表1。

表1　球铁回送辊的化学成分(质量分数)%C S i Mn P S C r Mo Cu M g RE3.1～3.6 1.4～1.80.5～0.8<0.12<0.020.2～0.40.2～0.60.5～1.00.04～0.060.02～0.041.2　球化孕育处理工艺的确定1.2.1　球化剂、孕育剂的选择很多研究者认为,解决球化衰退的途径,应是提高铁水抗衰性和减少铸件的凝固时间[3],对于空大断面球铁轧辊,在其凝固时间一定的情况下,应选配长效球化剂与孕育剂。

添加钡的复合球化剂,具有明显的抗球化衰退能力。

综合考虑,确定球化剂成分的为w(Mg)6%～10%,w(Ba)1%～5%,w(Ca) %～3%,(R)%～3%,(S)35%～%,适量,剩余F。

普遍认为球化衰退与孕育衰退有关,大断面球铁石墨变态的一个重要原因就是在长时间凝固过程中缺乏足够数量稳定的结晶核心[4]。

用于球铁的孕育剂种类很多,而且不同种类的球化剂可能要求相应的孕育剂相配合才能得到最佳的抗衰退效果,因此要综合考虑各种因素,选择恰当的组元和成分研制特定条件下大断面球铁孕育剂就显得难度较大。

将抗球化衰退的球化剂和抗孕育衰退的孕育剂联合使用,具有明显的球化长效性。

所以确定孕育剂成分为(B)%～5%,()%～5%,(S) %～5%,适量的M、M、S,剩余为F。

　球化孕育处理工艺34增刊 Φ840m m自动轧管机回送辊的研制1w E1w i44Al ew a2w Ca2w i 400g n b e1.2.2球化处理采用包底冲入法,二次出铁时进行一次孕育,浇注时随流多次孕育。

针对厚大断面球铁,球化剂加入量应适当增大,定为1.4%～2.0%。

一次孕育量定在0.5%～0.9%范围内。

二次孕育量为0.05%～0.20%,型内孕育量为0.05%～0.10%。

1.3　铁水熔炼工艺确定根据包钢冶金轧辊公司现有熔化设备,采用5t 电弧炉熔化铁水。

出铁温度控制在1420～1450℃,浇注温度控制在1320～1350℃。

确定原铁水化学成分见表2。

表2　原铁水化学成分(质量分数)%C S i Mn P S C r M o C u3.2～3.70.4～0.80.6～0.9<0.2<0.030.3～0.40.3～0.60.5～1.01.4　铸造工艺确定1.4.1　成型工艺方案确定Φ840mm球铁轧辊成品辊身长度为1550mm,由于辊身长度较长,为便与造型,形成辊身的冷型分成两截。

铸型整体分浇注底箱、冷型中箱、上辊颈箱和冒口箱四部分。

将铁水从底部沿切线引入,充型平稳,有利于杂质上浮,得到健全的铸件。

1.4.2　铸造工艺参数确定(1)铸造收缩率。

轧辊采用无限冷硬球墨铸铁,收缩较大,确定径向收缩率为1.8%,轴向收缩率为1.5%。

(2)加工余量。

轧辊辊身的加工余量原则上宜小不宜大,这样可保证轧辊工作层在厚度上落差较小,且节约铁水和加工费用。

由于Ф840mm球铁轧辊辊身较长,冷型组合时的垂直度易出现偏差,初步确定加工余量为15mm。

(3)冒口高度。

根据上述工艺参数,确定出铸件工艺重量为11.4t,冒口采用环形结构,取轧辊体收缩率为4%,保温补缩能力为20%。

确定冒口高度为800mm。

(4)浇注系统。

为防止在浇注过程中气体的卷入,在型内形成螺旋上升的液流,采用封闭式浇注系统,内浇口取Φ100mm,直浇口直径取Φ120mm。