[發(fā)明專利]一種電磁離心鑄造高速鋼復(fù)合軋輥工作層材質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710038573.3
• 申請(qǐng)日: 2007-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN101274359A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫大樂;范群;姚利松;李小兵;汪長(zhǎng)安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): B22D13/00
• 分類號(hào): B22D13/00;B22D27/02;C22C38/00
• 代理公司: 上海開祺知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 費(fèi)開逵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金軋輥領(lǐng)域，特別涉及一種用于熱軋工作輥的電磁離心鑄造高速鋼復(fù)合軋輥工作層材質(zhì)。

背景技術(shù)

由于熱軋工作輥的使用工況比較苛刻，承受高溫、沖擊載荷和冷卻水的循環(huán)作用，尤其是前段機(jī)架，對(duì)工作輥的使用性能要求很高。

近年，由于離心鑄造高速鋼復(fù)合熱軋輥的優(yōu)良特性，得到了快速推廣應(yīng)用。這種復(fù)合軋輥的特征是具有一層高速鋼材質(zhì)的工作層，高速鋼材質(zhì)中添加了大量的Cr、Mo、V、W、Nb等合金元素，可以形成MC、M₂C和M₆C等多種類型合金碳化物，硬度很高，且均勻細(xì)化，具有優(yōu)異的耐磨性能。

由于不同合金元素形成不同類型的合金碳化物，根據(jù)不同的使用條件要求，目前已經(jīng)形成高Cr系列、高M(jìn)o和V系列、高Co系列等不同類型的離心鑄造高速鋼復(fù)合軋輥。

新日鐵各軋鋼廠、韓國(guó)浦項(xiàng)光陽廠、日本川崎千葉廠、加拿大DOFASCO廠的熱軋精軋F(tuán)1～F5機(jī)架工作輥幾乎全部采用高速鋼材質(zhì)復(fù)合軋輥，使用結(jié)果表明：高速鋼熱軋輥的耐磨損性能比高Cr鑄鐵、高Cr鑄鋼軋輥提高3～5倍，輥面粗糙度保持性能、高溫穩(wěn)定性更加優(yōu)異，換輥周期成倍延長(zhǎng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自由規(guī)程軋制，大大降低了輥耗，改善了帶鋼控制精度和表面質(zhì)量，高速鋼熱軋工作輥推廣應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。

目前，高速鋼復(fù)合軋輥主要采用離心鑄造方法生產(chǎn)，除了離心力之外液態(tài)金屬不受其它內(nèi)部強(qiáng)制約束力的作用，各種碳化物形成元素分布不均勻。V和C是MC的主要形成元素，為了產(chǎn)生高硬度和耐磨的主相——MC型碳化物，工作層材質(zhì)普遍采用高碳高釩系高速鋼。由于W、Mo合金的密度比金屬液高，離心制備過程中在離心力的作用下，W、Mo元素在外層富集形成片狀M₂C碳化物，而V合金的密度比金屬液低，V元素在內(nèi)層富集形成圓球狀MC碳化物，產(chǎn)生合金元素偏析和碳化物宏觀偏析，嚴(yán)重影響軋輥耐磨性，無法生產(chǎn)高碳高鎢系高速鋼，也無法得到紅硬性優(yōu)異的高W型MC碳化物。為了改善軋輥的整體使用性能，只有加入較高的Nb元素、V元素(6％左右)才能形成足夠的MC型碳化物，保證軋輥的整體耐磨性，這無法根本解決偏析問題，同時(shí)也易產(chǎn)生碳化物粗大，造成軋輥剝落，還影響軋輥的紅硬性，高溫硬度低，高溫耐磨性差，降低了軋輥的使用壽命。

電磁離心鑄造過程中，電磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的羅侖茲力和旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，液態(tài)金屬處于充分的約束和攪拌狀態(tài)，從而使得各種MC型碳化物形成元素分布均勻，MC型碳化物形核點(diǎn)增多且均勻分布，抑制了合金元素的偏析和碳化物的宏觀偏析，同時(shí)能形成富W的MC型碳化物，只需適量的W元素和少量的V元素就可以達(dá)到理想的高溫耐磨效果，提高了紅硬性更優(yōu)的W元素含量，降低了V元素含量，能夠生產(chǎn)高碳高鎢系高速鋼，富含紅硬性優(yōu)異的高W型MC碳化物；另外，電磁場(chǎng)產(chǎn)生的羅侖茲力可以細(xì)化微觀組織，還可以細(xì)化碳化物，細(xì)小的碳化物使得耐磨性進(jìn)一步提高。

中國(guó)專利03114582.5發(fā)明了一種離心鑄造高速鋼軋輥制造方法，在輥身鋼水離心澆注和凝固過程中，加入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.03T-0.20T電磁場(chǎng)，從而得到高碳高鎢高速鋼復(fù)合軋輥，成分均勻、無偏析，組織致密、細(xì)小，各項(xiàng)性能明顯優(yōu)于普通高速鋼軋輥。

中國(guó)專利93103678.X是日立金屬株式會(huì)社發(fā)明了一種復(fù)合軋輥和其生產(chǎn)方法，工作層部分鑄鐵的構(gòu)成以重量計(jì)：1.0-3.0％C，2.0％或更低的Si，2.0％或更低的Mn，2.0-15.0％的Cr，10.0％或更低的Mo，2.0-8.0％的V，其余是Fe和不可避免的雜質(zhì)，所發(fā)明材質(zhì)中不含W和Nb，因而必然存在組織偏析和耐磨性差的問題。

中國(guó)專利97100083.2公開了一種離心復(fù)合高速鋼軋輥的生產(chǎn)方法，主要特征是軋輥外層材質(zhì)為高速鋼，軋輥芯部材質(zhì)為合金球墨鑄鐵，兩種不同材料采用離心鑄造復(fù)合而成。外層鋼水在澆注前加入稀土進(jìn)行變質(zhì)處理，稀土的加入量為0.03-0.5％，本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低，所產(chǎn)軋輥使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于高速鋼軋輥的離心復(fù)合制造。