[發明專利]一種高鎢高耐磨高速鋼復合軋輥及其制備方法

有效

• 申請號: 201610202948.4
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105750529B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 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;B22D13/00;C22C37/10;C22C37/04;C22C38/12;C22C38/18;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/08;C21D9/38
• 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

本發明公開了一種高速鋼復合軋輥及其制備方法，特別涉及一種高鎢高耐磨高速鋼復合軋輥及其制備方法，屬于耐磨材料技術領域。

背景技術

隨著先進軋機和高效軋制技術的問世，推動了軋鋼工業迅速發展，同時也促進軋輥制造業邁向新的技術領域，如何提高軋輥的使用壽命以適應軋機的需要是軋輥研制者面臨的新課題。近年來，在軋輥研制者努力下，將高速鋼材料應用于軋輥制造上，取得了突破性發展。由于高速鋼具有很高的耐磨性和淬透性，尤其是在高溫時的紅硬性，使高速鋼很適合于用作制造軋輥的材料。高速鋼軋輥最初被用在熱帶鋼連軋機精軋前段，后來精軋后段和粗軋機架也開始采用，現在，高速鋼軋輥也向線、棒材軋機上發展。以往使用的軋輥工作層組織多為基體上分布著M₃C型共晶碳化物，組織粗大，硬度較低，而高速鋼軋輥的工作層一般采用高碳高釩類型高速鋼，工作層基體上分布著高硬度的MC、M₆C型碳化物，而且隨著釩含量的增加，高速鋼鑄態組織中的魚骨狀M₆C型碳化物減少，而MC型碳化物增加，淬火后的基體組織為回火馬氏體和貝氏體。但是高碳高釩高速鋼軋輥中，因釩含量過高，沿晶界易出現龜裂，基體易優先磨損，軋材粘附于輥面，輥表面易粗糙，降低軋材表面質量，反而加快了換輥周期。此外MC數量過多，硬度過高，導致軋輥磨削加工困難，同時隨著釩含量的增加，合金碳化物MC尺寸增大，高速鋼軋輥的韌性和熱疲勞性能下降。高速鋼軋輥中釩含量超過8％以后，共晶組織中出現低硬度的M₃C型碳化物，降低高速鋼軋輥的耐磨性。因此高速鋼軋輥中不宜加入過多的釩元素。

為了提高高速鋼軋輥的性能，中國發明專利CN105033227公開了一種適用于窄帶鋼軋機用的高釩高速鋼復合軋輥的制造方法。所述制造方法包括采用離心澆注方法澆注輥身外層，澆注完輥身外層高釩高速鋼水后，往輥身外層型腔內持續通入惰性氣體，當高釩高速鋼外層溫度達到1220～1280℃時停止離心機轉動，同時停止惰性氣體吹入，然后合箱澆注輥身芯部鐵水。該發明明顯提高了外層高釩高速鋼與芯部鐵水的結合率，結合率由40％提高至100％，結合強度由以前的350Mpa左右提升至450Mpa左右，使得高釩高速鋼軋輥輥身結合層抗剝落性大大提高；同時能夠有效去除芯部鐵水溶蝕外層的碳化物形成元素量，從而改善了輥頸組織，提高了輥頸的抗拉強度，有效杜絕了使用中的斷輥現象。中國發明專利CN 104741585還公開了一種高硼高速鋼軋輥的離心復合鑄造方法，僅用兩臺電爐分別冶煉鋼水和鐵水，分三次澆注，即先在離心機上澆注外層高硼高速鋼，然后加入第一保護劑，繼續在離心機上澆注過渡層球墨鑄鐵鐵水，再加入第二保護劑，在靜態下澆注輥芯球墨鑄鐵鐵水，實現高硼高速鋼復合軋輥的冶金結合。該發明生產的高硼高速鋼軋輥，工藝簡便，既使外層高硼高速鋼與過渡層球墨鑄鐵之間，實現了良好的冶金結合，同時也使過渡層球墨鑄鐵與輥芯球墨鑄鐵之間實現了良好的冶金結合，使過渡層的抗拉強度達到680Mpa以上，軋輥使用安全、可靠，推廣應用效益良好。中國發明專利CN 104353798公開了用于熱連軋精軋后段的高速鋼工作輥的制造方法，所述輥身工作層的化學成分及各成分的重量百分含量為：C2.00～3.50％，Si0.40～2.00％，Mn0.50～1.20％，Cr1.50～4.50％，Ni2.00～5.00％，Mo+V+W+Nb2.00～10.00％，S≤0.05％，P≤0.10％，其余為Fe和不可避免雜質。其制造方法包括熔煉、孕育及球化處理、澆注、熱處理步驟，該發明通過設計合理的合金成分和生產工藝，得到了特殊的石墨與金相組織。熱連軋精軋后段高碳高速鋼軋輥能夠有效控制了軋輥下機后表面質量，同時提高了軋輥的耐磨性以及抗熱裂性。中國發明專利CN 103014516還公開了一種含硼低合金高速鋼軋輥及其制造方法。所述軋輥包括輥身和輥芯兩部分組成，輥身的化學成分按照重量百分比計算為：C：0.7～0.8，Cr：1.3～2.4，B：2.50～3.0，W：1.0～1.5，V：1.0～1.5，Si：≤1.0，Mn：≤0.4，Ti：0.09～0.12，Mg：0.16～0.19，RE：0.10～0.12，P：≤0.03，S≤0.03，余量為Fe和不可避免的微量雜質，輥芯為球墨鑄鐵。該發明的所述軋輥的制造方法為熔煉-脫氧合金化-稀土鎂復合變質處理后采用離心澆注，再經熱處理后加工成成品；該發明的主要優點是耐磨顆粒以硼化物顆粒為主，降低合金元素添加量，從而降低生產成本，并且硬度高、耐磨性和抗熱疲勞性能好，材質均勻后期抗事故性強。中國發明專利CN 103305775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CN 101705430一種高速鋼軋輥及其在電磁場下離心復合制備方法，屬于高速鋼軋輥的制備技術領域。高速鋼軋輥的工作層材質成分為(重量％)：C：1.5％～2.5％，V：4.0～6.0％，W：4.0％～6.0％，Mo：1.5％～4.5％，Cr：2.0％～4.0％，Zr：0.04％～0.18％，B：0.001～0.003％，Si≤0.5％，Mn≤0.5％，余量為Fe及雜質元素，雜質中要求S＜0.01％，P＜0.01％，O＜0.0010％。采用脈沖電磁場下離心復合方法澆鑄軋輥，脈沖磁場的頻率為0.1～10Hz，鑄型中心磁場的峰值強度為1～10T。該軋輥具有多種析出強化相，施加的脈沖磁場使強化相及基體晶粒有效細化，并使強化相彌散分布，克服了合金元素的偏析，能大幅度提高軋輥的性能。中國發明專利CN102274856一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：C:1.8～2.6％、Cr:3～10％、Nb:0.2～1.0％、Mo:4～10％、V:5～10％、W4～10％、Co:2～10％，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CN 101403032一種軋鋼行業中板帶軋機應用的高速鋼復合軋輥的熱處理工藝。熱處理工藝分為退火、淬火和回火三個階段，適用于高速鋼復合軋輥。其中，退火加熱速度為10～60℃/h，退火加熱溫度為600～750℃，保溫時間8～20h，退火冷卻采用爐冷。本發明具有退火硬度低，利于切削加工，淬火回火后高速鋼軋輥硬度高、硬度均勻性好、徑向硬度降小等優良的特點。中國發明專利CN 1999804公開了一種新型高碳高鎢高速鋼軋輥及其制備方法，屬于高速鋼軋輥的制備技術領域。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0.05T～0.25T的穩恒磁場，并以600－1800轉/分鐘轉速旋轉至成型。中國發明專利CN101037760公開了一種高碳高釩高速鋼復合軋輥，制得的該高碳高釩高速鋼軋輥外層的化學成分及其重量百分比為：C：1.8％～3.0％，V：3.0％～6.0％，Cr：4.0％～6.0％，Mo：3.0％～6.0％，W：1.0％～3.0％，Nb：1.0％～5.0％，Co：1.0％～5.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.05％～0.20％，Ti：08％～0.25％，Mg：0.03％～0.12％，Zr：0.04％～0.18％，Te：0.02％～0.12％，余量為Fe，化學成分的總和為100％。其制備利用電爐熔煉，采用離心鑄造方法鑄造成形，熱處理包括淬火和回火處理。高速鋼軋輥的硬度和強度高、韌性和耐磨性好，且具有良好的抗熱疲勞能力，使用中無斷輥和剝落現象出現。應用該發明制備的軋輥，可降低軋輥消耗，提高軋鋼機作業率，延長換輥周期，改善軋材表面質量，具有良好的經濟和社會效益。