[發明專利]一種耐磨鑄造高速鋼復合軋輥及其制備方法

有效

• 申請號: 201410267070.3
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104001905A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 徐繼亮;符寒光
• 申請（專利權）人: 棗莊瑞興機械制造有限公司
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B22D13/02;B21B27/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明公開了一種復合軋輥及其制備方法，特別涉及一種耐磨鑄造高速鋼復合軋輥及其制備方法，屬于軋鋼技術領域。

背景技術

軋輥是軋鋼生產中的重要消耗工具，隨著軋鋼技術的發展，對軋輥的性能，特別是高溫耐磨性能提出了更高的要求，為了提高軋輥高溫耐磨性，最重要的途徑是在軋輥材料中加入形成高硬度碳化物元素及加入提高基體抗回火穩定性元素，其中最常見的是加入鎢、鉬、釩、鈮等合金元素，由此出現了高速鋼軋輥材料。

目前高速鋼軋輥已在軋鋼生產中獲得了廣泛應用，為了進一步提高高速鋼軋輥性能，中國發明專利CN103624230A公開了一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法。在高速鋼軋輥旋轉離心鑄造過程中，在鑄模外安置脈沖式磁場，脈沖式磁場的頻率10-20Hz，脈沖寬度在15-25μs，使鑄型中心部位的磁感應強度在0.01-0.7T，同時，在鑄模兩端分別安裝一個電極，離心澆鑄過程中對處于凝固過程中的金屬通入穩定的直流電流，直流電流的電流密度為0.1-10A/m²，利用脈沖式磁場和高速旋轉鑄模內金屬液中直流電流的交互作用改變高速鋼軋輥凝固過程中析出硬質相的形態，并利用離心鑄造的作用控制硬質相的分布。該發明綜合了脈沖式磁場、磁電耦合及離心旋轉鑄造的技術優勢，能顯著改善高速鋼軋輥的內部凝固組織，大幅度提高軋輥的壽命和使用性能。中國發明專利CN103624240A還公開了磁場電場復合作用下離心鑄造高硼高速鋼軋輥的方法。在高硼高速鋼軋輥離心鑄造過程中，在鑄模外安置固定的穩恒磁場，使鑄型中心部位的磁感應強度在0.01-0.7T，同時，在鑄模兩端分別安裝導電環并與電極接觸，離心澆鑄過程中對處于凝固過程中的鑄件通入脈沖電流，脈沖電流的電壓為100V-1500V，頻率10-20Hz，脈沖寬度在15-25μs，利用脈沖電場的震蕩以及磁場內帶電旋轉鑄件形成的電磁震蕩作用改變高硼高速鋼軋輥凝固過程中析出硬質相的形態，并利用離心鑄造的作用控制硬質相的分布。該發明綜合了脈沖電場、磁電耦合及離心旋轉鑄造的技術優勢，能顯著改善高硼高速鋼軋輥的內部凝固組織，大幅度提高軋輥的壽命和使用性能。中國發明專利CN103317115A還公開了一種高速鋼復合軋輥的制造方法，包括以下步驟：根據需要熔煉的高速鋼軋輥的成分要求將原料置于中頻感應爐中進行熔煉；爐前處理；采用三層復合及離心工藝澆注軋輥；粗加工；熱處理；精加工；其中，所述熔煉包括外層鋼液冶煉、中間層金屬液熔化和芯部鐵水熔化，所述熱處理包括淬火和回火工藝，所述回火工藝為400-450℃保溫10-15小時，再隨爐冷卻至100℃以下后出爐空冷。通過上述方式，該發明能夠解決外層和芯部不同材質之間難以結合的問題，實現中間層的過渡結合，具有極好的耐磨性及較高的硬度，可保證輥面質量。中國發明專利CN103305775A還公開了一種高碳高速鋼軋輥，包括按質量百分比組成的下列成分：C：1.8-2.8％，W：3-5％，Cr：5-8％，Mo：3.5-4％，V：4-6％，Nb：0.8-1.5％，Co：1-3％，Ni：0.5-1.5％，Al：0.3-0.6％，Si：≤1.0％，其余為Fe和不可避免的微量元素。通過上述方式，該發明的高碳高速鋼軋輥能夠提高耐磨損和抗熱疲勞性能，應用于棒材軋機精軋機架上，可以顯著提高軋鋼機作業率，降低軋材生產成本，減輕工人勞動強度，提高使用壽命。中國發明專利CN102828123A還公開了一種離心復合澆鑄高速鋼軋輥外層變質處理的方法，其特征在于，在外層高速鋼熔煉完成出爐時，向鋼包內加入復合變質劑對高速鋼鐵水進行變質處理，復合變質劑的加入量為鋼水重量的1.0～2.0％，反應溫度為1500～1600℃。所述復合變質劑的化學成分重量百分比為：50～55％釩鐵FeV50、20～25％稀土硅鐵合金FeSiRe21、20～25％硅鋇合金FeBa5Si60、5～10％Al。與現有技術相比，該發明的優點是：細化鑄造晶粒和改善鉻、碳化物形態，均勻彌散分布的細小球狀ＭＣ型碳化物，提高了高速鋼軋輥外層的耐磨和耐熱性，使軋輥毫米軋材同比增加25～30％。中國發明專利CN102615108B還公開了一種離心鑄造高速鋼復合軋輥及其制造方法，復合軋輥由外層高速鋼、中間層石墨鋼和芯部高強度球鐵通過離心復合而成。本發明是在現有高碳高釩高速鋼軋輥基礎上，適當降低釩含量，同時加入鈮元素，且Nb/V控制在0.3-0.5，使Nb與V形成復合碳化物(V，Nb)C，從而避免了在離心力作用下形成偏析。高速鋼復合軋輥的輥芯采用高強度球墨鑄鐵，為防止澆注球鐵時與外層高速鋼熔合混入Cr，B等引起脆化的元素，在外層和輥芯之間澆注多元石墨鋼中間層。為防止軋輥離心鑄造過程中出現裂紋，對輥面高速鋼材料和中間層石墨鋼進行細化組織的微合金化處理，達到提高軋輥材料抗熱裂能力的目的。中國發明專利CN102366822A還公開了一種高速鋼軋輥材料的鋼水處理方法，將變質元素稀土鎂硅鐵合金、釩鐵、鈦鐵、鈮鐵、鋯鐵、氧化鉀、硅鈣鋇合金、含氮鉻鐵、硼鐵和鋅破碎成60～100目的粉末，按質量分數混合均勻；采用厚度0.15～0.22mm低碳鋼鋼帶包裝，滾軋成直徑φ5-8mm金屬包芯線；采用喂絲法將金屬包芯線添加到鋼包內澆注高速鋼軋輥的鋼水中，金屬包芯線的加入量為8～10kg/T鋼水。該發明工藝簡便，變質元素收得率高，變質效果穩定，導致高速鋼軋輥的力學性能和使用性能明顯提高。中國發明專利CN102274856A還公開了一種離心復合高速鋼軋輥及其澆注方法，軋輥包括高速鋼外層、中間過渡層、球墨鑄鐵芯部，所述的高速鋼外層的化學成分重量百分比為：1.8～2.6％C、3～10％Cr、0.2～1.0％Nb、4～10％Mo、5～10％V、4～10％W、2～10％Co，其余為Fe及不可避免的雜質，其工作步驟如下：1)中頻爐熔煉；2)進行變質處理；3)離心鑄造；4)芯部澆鑄；5)采用臺車式差溫爐進行熱處理。與現有技術相比，該發明的有益效果是：1)能顯著提高高速鋼外層的抗熱疲勞和耐磨性能。2)高速鋼外層和中間過渡層的結合強度達到400MPa以上，防止高速鋼外層的剝落。中國發明專利CN101812646A還公開了軋輥用高速鋼合金的鑄造工藝，該工藝先采用快淬甩帶法分別制得薄片狀的納米晶稀土硅鐵孕育劑和薄片狀的納米晶硼鐵細化劑，再用由該納米晶稀土硅鐵孕育劑和納米晶硼鐵細化劑構成的變質劑對軋輥用高速鋼合金組織進行晶粒和組織細化處理，以克服高速鋼合金鑄造的缺陷，顯著細化了其基體晶粒并使碳化物斷網，從而明顯地提高了所制得的高速鋼軋輥的綜合力學性能。中國發明專利CN101078090還公開了一種低合金高速鋼軋輥材料及制造方法，其材料的化學成分是(重量％)：C：1.2～1.8％，Cr：4.5～6.5％，W：1.0～3.0％，Mo：1.0～3.0％，V：3.0～5.0％，Al：0.6～1.2％，Si：0.8～1.2％，N：0.05～0.15％，B：0.04～0.12％，Nb：0.05～0.20％，Ti：0.06～0.18％，Y：0.04～0.15％，Mn＜0.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，余量Fe，且實際碳含量為：0.033W+0.063Mo+0.060Cr+0.200V+(0.08～0.20)。制造用電爐熔煉，軋輥采用離心復合鑄造或連續復合鑄造成型，軋輥經過粗加工后進行淬火和回火處理，最后精加工至規定尺寸和精度。該低合金高速鋼軋輥材料含有較少的鎢、鉬合金元素，不含價格昂貴的鈷元素，生產成本低，具有良好的紅硬性、強韌性和耐磨性。中國發明專利CN1999804還公開了一種新型高碳高鎢高速鋼軋輥及其制備方法，該發明中高碳高鎢高速鋼軋輥含有：碳2.0～3.0％，鎢6.0～18.0％，釩2.0～4.0％，鉬1.0～3.0％，鉻3.0～9.0％，硅小于1.2％，錳小于1.2％；制成的該高碳高鎢高速鋼軋輥含有釩、鎢系的ＭＣ型復合碳化物。該發明中高碳高鎢高速鋼軋輥的制備方法是，將高碳高鎢高速鋼加熱到1580～1620℃后脫氧；在1400～1500℃澆鑄，同時對離心鑄型施加0.05～0.25T的穩恒磁場，并以600～1800轉/分鐘轉速旋轉至成型。