[發明專利]一種離心鑄造含硼高速鋼復合軋輥的中間層材料

無效

• 申請號: 200910091186.5
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101624680A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 符寒光;雷永平;戴建方;邢建東;吳中偉;林鍵
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C38/36
• 分類號: C22C38/36;B22D19/16;B22D13/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明屬于離心鑄造技術領域，具體涉及一種離心鑄造復合軋輥 的中間層材料，特別涉及一種離心鑄造含硼高速鋼復合軋輥的中間層 材料。

背景技術

含硼高速鋼軋輥中，因貴重合金加入量少，因此生產成本較低。 另外，硼除了生成高硬度的碳硼化合物外，部分硼進入基體，可改善 基體的淬透性和淬硬性，有助于含硼高速鋼軋輥耐磨性的提高。但是， 含硼高速鋼軋輥生產過程中，外層的硼元素易混入輥芯，使輥芯的硼 含量增加，導致輥芯強度降低、韌性下降。為了消除外層硼元素混入 輥芯，中國發明專利CN101240402公開了一種用于制作復合輥環軋 輥用鑄造高硼高速鋼及其熱處理方法，其化學成分設計為(質量％)： 0.20-1.10C，1.0-2.5B，3.0-5.0Cr，0.5-0.9Si，0.6-1.3Mn，2.0-10.0V， 0.5-1.5Ni，1.0-4.0Mo，0.2-4.0W，0.1-2.0Nb，S＜0.04，P＜0.04，其 余為Fe；它的熱處理方法包括退火，淬火和2-3次回火，退火加熱溫 度為800-860℃，爐冷至小于500℃后爐冷或空冷；淬火加熱溫度為 1020-1150℃，隨后風冷或空冷；回火2-3次，加熱溫度500-550℃， 隨后爐冷或空冷，再將輥環和輥軸裝配于一體，從而獲得復合軋輥， 與傳統高鎳鉻鉬軋輥相比，大幅提高耐磨性、耐熱性和抗熱沖擊性， 但采用這種方法制造軋輥工藝復雜，效率低，且軋輥組織致密性差， 使用壽命較短。為了提高復合軋輥結合層質量，中國發明專利 CN101234417公開了一種用合金半鋼中間過渡層復合離心澆鑄高鉻 雙復合鑄鐵軋輥的方法，包括下述工藝步驟：分別進行合金半鋼中間 過渡層鋼水熔煉，外層高鉻鑄鐵熔煉，芯部球墨鑄鐵熔煉；合金半鋼 中間過渡層鋼水、外層高鉻鑄鐵鐵水進行變質處理，對芯部球墨鑄鐵 鐵水進行球化及孕育處理，離心鑄造法澆鑄高鉻鑄鐵、合金半鋼中間 過渡層鋼水；工裝準備，合箱；用靜態鑄造法澆鑄芯部球墨鑄鐵鐵水； 冷卻開箱，熱處理，加工檢驗。合金半鋼中間過渡層鋼水的成分重量 百分比為：C?1.4～2.6，Si?1.0～2.0，Mn?0.5～1.5，P＜0.1，S＜0.03， Cr?3～8，Ni?0.5～1.5，Mo?0.5～1.5。由于中間層含有較多鉻，易析出脆 性碳化物，導致中間層脆性大，使用中易出現開裂，影響軋鋼正常的 生產。

發明內容

本發明所提供的一種離心鑄造含硼高速鋼復合軋輥的中間層材 料，其化學組成成分以質量百分比表示為：2.2～2.5C，1.8～2.2Si， 0.3～0.6Mn，0.08～0.15Ti，0.06～0.18Ce，0.03～0.06Mg，0.02～0.06Ca， 0.03～0.08Ba，0.4～0.7Cu，0.03～0.08B，Mo＜0.15，V＜0.15， Co＜0.10，Nb＜0.10，W＜0.15，0.6～0.8Cr，且 0.35＜V+Mo+Nb+Co+W＜0.55，余量為Fe和不可避免的微量雜質。其 中硼、釩、鉬、鈮、鈷、鎢和鉻等元素主要由外層含硼高速鋼帶入， 不足部分通過添加鐵合金補充。

該中間層材料熔煉工藝簡便，貴重合金元素加入量較少，且與外 層含硼高速鋼(其主要成分質量百分比為：0.3～1.0C，1.0～2.5B， 5.0～7.0Cr，V＜1.5，Mo＜1.5，Nb＜1.0，Co＜1.0，W＜1.0，Si＜1.5，Mn＜1.5，余 量為Fe和不可避免的微量雜質，其中，3.0＜V+Mo+Nb+Co+W＜5.0) 和輥芯球墨鑄鐵結合良好，該中間合金層還具有良好的強韌性，可確 保軋輥使用安全、可靠。

本發明材料中，碳和硅是主要元素，主要是為了得到綜合性能好 的石墨鋼，鈣和鋇是鋼水孕育時帶入的，采用硅-鈣-鋇孕育處理鋼 水，有利于細化凝固組織，改善石墨形態和分布，提高石墨鋼綜合性 能。碳、硅元素加入量過少，材料熔點高，與外層含硼高速鋼和芯部 球墨鑄鐵不易復合；加入量過多，則強度下降、韌性降低。碳含量控 制2.2～2.5％、硅含量控制在1.8～2.2％時，可改善軋輥的復合效果， 提高復合層結合強度，可確保軋輥的安全使用。

加入適量稀土、鎂，可促進碳化物細化和分布孤立化，還促進細 小石墨球的凝固析出，有利于提高中間層的力學性能，并可改善中間 層與輥芯的復合效果。

加入適量鈦可細化凝固組織，加入適量銅可提高基體強度。