[發明專利]一種含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥制造方法

有效

• 申請號: 201610687270.3
• 申請日: 2016-08-17
• 公開（公告）號: CN106282821B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 周守行;陸怡
• 申請（專利權）人: 三鑫重工機械有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/32;B22D13/00;B22D19/16;B22D1/00;B21B27/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司23211
• 代理人: 耿曉岳

技術領域

本發明涉及一種含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥制造方法，屬于機械鑄造領域。

背景技術

現有的傳統高速鋼軋輥的外層(工作層)的合金含量通常為C 1.5-2.5、Si 0.2-0.8、Mn0.4-0.8、P≤0.05、S≤0.02、Cr 4-6、Ni 0.6-1.5、Mo 3-5、W 0-3，該外層的金相組織中不含有石墨，而且這些合金元素在軋輥組織中主要以碳化物形式存在，碳化物的比例則通常在10-20％之間。顆粒狀的合金碳化物比例相對較低，基體所占面積比例相對偏大。因而，軋輥在使用過程中，特別是用于精軋成品機架、軋制溫度偏低、軋制速度偏高的情況下，軋輥基體在低溫、高速經過的軋材及夾帶在軋材表面的氧化皮鱗片的摩擦作用下，基體優先被磨損并使高硬碳化物支點暴露在軋輥表面，具體表現在軋輥(孔型)表面摩擦系數增大、光亮度下降(出現毛化現象)，嚴重時出現孔型表面粘鋼，影響軋材表面質量。致使高速鋼特有的抗磨性能、保持輥型能力不能有效發揮，致使提前換輥。

此外，現有的傳統高速鋼軋輥，在用于制備軋材規格偏大、表面質量要求較高的園棒成品機架的過程中，由于孔型偏深、軋輥孔型內槽底與槽幫不同半徑方向存在的線速度差，導致同斷面的軋材相對固態滑移(流變)，巨大的固態滑移對軋輥孔型表面產生的銼力，導致軋輥孔型底部與側壁間出現滑移褶皺紋理，且槽底磨損加劇，影響軋材精度及表面質量，不能使高速鋼應有的耐磨特性得到充分發揮，致使提前換輥。

發明內容

本發明首先提供了一種含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥。

所述含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥的工作層的組織中含有一定量石墨，以及面積百分比總量為20-35％的MC型和/或M2C型的高硬合金碳化物、氮化物和硼化物作為支點。

具體地，所述含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥的工作層的化學成分按質量分數計包括：C 2.0-3.0％、Si 0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、P≤0.05％、S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、W 0-10％、B 0-0.5％，N 60-500PPM；且工作層含有當量球徑在20-50μm，面積百分比在0.5-1.5％的點、球狀石墨；同時，工作層基體組織中彌散分布著面積總百分比20-35％的MC型和/或M₂C型的、點狀和/或塊狀的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物。

所述含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥的輥軸部分采用半鋼類材料。

在本發明的一種實施方式中，工作層的化學成分按質量分數計包括：C 2.0-3.0％、Si 0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、0＜P≤0.05％、0＜S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、0＜W≤10％、0＜B≤0.5％，N 60-500PPM。

在本發明的一種實施方式中，在外層材料內層與輥軸材料之間還包含一層中間層。中間層材質為半鋼類材料。

本發明還提供一種制造所述含石墨的高速鋼離心復合鋼芯軋輥的方法，是通過動態離心鑄造制備外層筒體、中間層，并且在靜態與上下輥頸部分的箱體組合，在外層筒體處于高溫固態下，澆入高溫液態的芯部金屬液，從而使內外材料實現離心復合鑄造成型。

所述通過動態離心鑄造制備外層筒體，是在外層金屬液體出爐過程中，變質析出合金的碳、氮、硼化物，以降低液態金屬中的合金含量；再進行石墨孕育變質處理，在高速鋼外層筒體的基體組織中形成一定量的石墨。

所述通過動態離心鑄造制備外層筒體，是在外層金屬液體出爐過程中，先添加顆粒變質劑促使液態Cr、Mo、V、W等合金元素以高溫固態的形態形成微小、彌散的高熔點碳化物、氮化物、硼化物懸浮顆粒并析出，再在此基礎上添加顆粒變質劑，使金屬液中溶解狀態的剩余碳，在隨后的澆注凝固階段部分以微小點球狀析出。

所述通過動態離心鑄造制備外層筒體包括爐料準備，冶煉，出爐碳、氮、硼化物變質處理，石墨變質孕育處理，起包澆注，含石墨的高速鋼筒體凝固與石墨析出。

所述澆入高溫液態的芯部金屬液的步驟包括填芯、點冒口、保溫、開箱割冒口、開箱畢。

在本發明的一種實施方式中，鑄造外層筒體的金屬液按質量分數組成：C 2.0-3.0％、Si0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、0＜P≤0.05％、0＜S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、0＜W≤10％、0＜B≤0.5％，N 60-500PPM，進行爐料準備。