[發明專利]高速鋼輥環及其制備方法

有效

• 申請號: 201410208334.8
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104018096A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 黃良龍
• 申請（專利權）人: 成都開元輥業有限公司
• 主分類號: C22C38/56
• 分類號: C22C38/56;C22C33/06;C21D9/38;C21D9/40
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技術領域

本發明屬于冶金技術領域，其制備材料應用于高速鋼輥環。

背景技術

輥環是熱軋線材生產的關鍵工具，必須能夠承受相當強烈的力與熱的作用。除了要有良好的抗斷裂性能外，表面還應具有良好的耐磨、耐熱性能。輥環是軋鋼生產中的主要消耗備件，其性能好壞直接影響軋材的表面質量和軋材成本，在冶金工業中占有重要地位。因此對輥環材質和生產工藝的研究，已成為國內外冶金生產廠家共同關注的問題。為適應軋鋼生產需要，各種強度高、耐磨性好的輥環相繼問世。為滿足國內對高性能輥環的需求，開展了高速鋼輥環的研究。

發明內容

本發明在高速鋼輥環化學組成成分設計中，通過添加新型變質劑，采用電爐熔煉和數控離心鑄造方法，再依次經過退火、粗加工、人工時效處理、精加工，最后制備出具有強度、硬性、耐磨性和耐沖擊性較好的高速鋼輥環。

本發明給出的技術方案為：

一種高速鋼輥環，其特征在于，其化學組成成分(wt％)如下表所示

上述高速鋼輥環的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、二次冶煉：

1)、將普通廢鋼、增碳劑、生鐵、鉻鐵、鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、鈮鐵、鈦鐵和鎳板作為初始原料按上述表格成分設定要求混合放入爐中加熱熔化；

2)、將鋼水溫度升至1530℃～1580℃，向爐內加原料鋁(Al)進行脫氧和合金化；

3)將原料硼鐵加入爐內；

4)、將含鈉、鉀變質劑和原料鈰(Ce)、鉭(Ta)、錸(Re)基稀土鎂合金破碎至粒度粒度小于15mm的小塊，經200℃以下烘干后也加入爐內，對鋼水進行復合變質處理；熔煉后熔融狀態下所有元素組分含量穩定于如上述表格所示的含量范圍，經爐前調整成分合格后出爐；

二、高速鋼輥環用離心鑄造方法成型：鋼水澆注溫度1450℃～1500℃，鋼水澆注速度2.5Kg/s～8.0Kg/s，在鋼水進入鑄型時，立即用自來水冷卻鑄型，澆注1h～2h后開箱空冷輥環；

三、將輥環入爐進行退火處理：退火處理工藝是輥環隨爐加熱至930℃～950℃，保溫3h～6h后爐冷至650℃～680℃，然后空冷至室溫；

四、對輥環進行粗加工；

五、淬火處理：淬火處理工藝是輥環隨爐進行1200℃真空淬火，保溫2h～4h；

六、進行-80℃深冷處理；

七、淬火后進行回火處理及人工時效：回火處理工藝是輥環隨爐加熱至530℃～580℃，保溫3h～8h，然后進行人工時效，相同工藝下回火四次；

八、精加工：回火處理后進行精加工，得到尺寸精度和表面光潔度符合要求的輥環。

上述輥環性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學成分及熱處理工藝，其中：

所述2.2％～3.2％的C：C是形成耐磨相碳化物的基本元素，C太少導致碳化物太少，影響耐磨性；但C量過多會增大材料的脆性。輥環工作時與溫度高達1200℃的軋件相接觸，輥環表面最高溫度可達600℃，且接著又受高壓水的冷卻，因此若C含量過高，增大了輥環表面出現龜裂的危險，最終將導致輥環的破裂。

所述6％～10％的W：W在高速鋼中主要以Fe₄W₂C形式存在，淬火加熱時，一部分Fe₄W₂C溶入奧氏體，淬火后存在于馬氏體中。W原子與C原子結合力較強，能提高回火馬氏體的分解溫度，W原子半徑大，能提高鐵的自擴散激活能，提高鋼的回火溫度，使高速鋼中馬氏體加熱到600℃～625℃時還很穩定。回火過程中有一部分W以W₂C的形式彌散析出，造成二次硬化。淬火加熱過程中未溶解的Fe₄W₂C能阻止高溫下奧氏體晶粒長大。W含量增加，可以提高高速鋼紅硬性及減少熱過敏性，但W含量太高會增加碳化物的不均勻性，增大鋼的脆性。