專利名稱：帶有三層結(jié)構(gòu)高合金復(fù)合輥套的鑲套輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑲套輥，主要適用于軋鋼機(jī)上所用的熱軋工作輥，也用于輕工機(jī)械行業(yè)的各種軋輥。
近年來，軋鋼技術(shù)取得很大的進(jìn)步，從提高軋制產(chǎn)品尺寸精度和表面質(zhì)量及生產(chǎn)效率的角度出發(fā)，對(duì)軋輥耐磨性和輥面質(zhì)量提出了進(jìn)一步的要求。這種發(fā)展趨勢(shì)促進(jìn)了對(duì)各種高合金材質(zhì)軋輥的需求。
在軋輥行業(yè)中應(yīng)用的高合金材質(zhì)是一類包含一次碳化物組織的黑色金屬材料，包括通俗所說的高速鋼、高鉻合金、高鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵等材質(zhì)。一般是將這些材料采用CPC、CF和電渣熔鑄等工藝方法制成實(shí)芯軋輥的工作層。有些需要特殊設(shè)備，有些生產(chǎn)工藝復(fù)雜成本高。如果將高合金材料用做鑲套輥的輥套，則可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝降低造價(jià)，但存在的最大問題是高合金輥套易于開裂，難以承受較大的軋制截荷。
本發(fā)明的目的是提供一種鑲套輥，所用的高合金輥套既具有優(yōu)良的耐磨性能又具有良好的抗裂性能。
技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鑲套輥，它由輥套和輥芯兩部分組成，二者靠熱裝方式過盈配合在一起，具有如下特征
1、輥套是由不同材質(zhì)的外層、過渡層和內(nèi)層三部分構(gòu)成，過渡層既將外層和內(nèi)層分隔開使其不直接接觸又分別與二者在冶金學(xué)意義上熔合到一起而成為三層復(fù)合輥套。
2、輥套外層是輥身主要工作部位，根據(jù)具體使用場(chǎng)合不同厚度在25～60mm范圍。外層材質(zhì)是具有優(yōu)良耐磨性和抗表面粗糙性的高合金材料，其化學(xué)成分的重量百分比為C1.0～3.4％、Si0.5～3.2％、Mn0.4～1.2％、Cr2～19％，還含有V8％以下、Nb5％以下、W4％以下、Ni5％以下、Co6％以下、N0.2％以下之中的一種或兩種以上，其余為Fe不可避免的雜質(zhì)。
實(shí)施時(shí)具體成分的最佳值要根據(jù)軋輥所用場(chǎng)合的條件(如軋材溫度、冷卻水量和輥面溫度等參數(shù))在上述范圍內(nèi)選取。主要是保證獲得金相組織中面積百分比占10～30％的一次碳化物以保證耐磨性良好，同時(shí)又能盡量使一次碳化物細(xì)小均勻分散以獲得良好的抗表面粗糙性和韌性。
3、輥套中間層的設(shè)置是本技術(shù)方案的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果讓輥套高合金外層與內(nèi)層直接熔合，則外層的合金元素會(huì)大量混入內(nèi)層并使內(nèi)層硬度和脆性增加，特別是在熔合區(qū)產(chǎn)生不良組織，過渡層的設(shè)置很好地解決了這個(gè)問題。過渡層的厚度在20～50mm之間，其化學(xué)成分的設(shè)定要考慮抑制合金元素向內(nèi)層的混入，同時(shí)要考慮從外層到內(nèi)層從組織上和硬度上呈梯度逐漸過渡可以減小應(yīng)力水平，同時(shí)要兼顧鑄造性能及便于內(nèi)層與其熔合。其化學(xué)成分的重量百分比為C0.6～2.8％、Si0.4～2.9％、Mn0.3～1.2％、Cr10％以下、Mo2％以下、V2％以下、Nb2％以下、Ni1.8％以下、其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4、輥套內(nèi)層主要功能是通過過渡層給較脆的外層一個(gè)強(qiáng)韌性的后盾，同時(shí)承受軋制壓力，從而提高輥套的承截能力和抗裂性能。它的內(nèi)表面與輥芯外表面配合需要較高的磨擦系數(shù)以承受軋制扭短。所以輥套內(nèi)層選用強(qiáng)韌性較好的鑄鋼或球墨鑄鐵或灰鑄鐵材質(zhì)。
5、上述的三層結(jié)構(gòu)的輥套的制造方法是利用離心澆注機(jī)采用離心鑄造方法復(fù)合鑄造的。主要工藝方法如下將帶有1～3mm耐火涂料的金屬型預(yù)熱到80～260℃，放置在離心澆注機(jī)上旋轉(zhuǎn)使液體金屬重力系數(shù)達(dá)到50～140時(shí)澆入外層金屬液，澆注溫度1350～1550℃。澆完外層馬上加入防氧化玻璃保護(hù)渣，待外層凝固結(jié)束后澆入過渡層金屬液體。再待至過渡層金屬液凝固結(jié)束后最后澆入內(nèi)層金屬液體，直至全部凝固后離心機(jī)停機(jī)。冷卻后輥套脫模、熱處理、機(jī)加工，最后與輥芯熱裝成鑲套組合軋輥，再精加工、檢驗(yàn)、出成品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、帶有三層結(jié)構(gòu)高合金復(fù)合輥套的鑲套輥兼顧了耐磨性和抗裂性。
2、上述鑲套輥不需要特殊的制造設(shè)備，制作過程簡(jiǎn)便易行。
3、上述鑲套輥材料利用合理，輥芯可以重復(fù)使用，從而降低軋輥費(fèi)用取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。
實(shí)施例按照本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施生產(chǎn)φ800mm帶有三層結(jié)構(gòu)高合金復(fù)合輥套的鑲套輥，表1是四個(gè)實(shí)施例的輥套數(shù)據(jù)。將表1實(shí)施生產(chǎn)的輥套根據(jù)使用條件進(jìn)行熱處理達(dá)到技術(shù)要求，機(jī)加工后與輥芯熱裝成鑲套輥產(chǎn)品，精加工后用于鋼板熱軋，體現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性和抗表面粗糙性能，很好地滿足了使用要求。
表權(quán)利要求
1.一種鑲套輥產(chǎn)品，它由輥套和輥芯組合而成，其特征在于輥套是由不同材質(zhì)的外層、過渡層和內(nèi)層三部分構(gòu)成，過渡層既將外層和內(nèi)層分隔開使其不直接接觸又分別與二者在冶金學(xué)意義上熔合到一起而成為三層復(fù)合輥套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑲套輥，其特征在于輥套外層材質(zhì)為具有優(yōu)良耐磨磨性和抗表面粗糙性的高合金金屬材料，其化學(xué)成分的重量百分比為C1.0～3.4％、Si0.5～3.2％、Mn0.4～1.2％、Cr2～19％、Mo0.4～8％，還含有V8％以下、Nb4％以下、W4％以下、Ni5％以下、Co6％以下、No0.2％以下之中的一種或兩種以上，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑲套輥，其特征在于輥套過渡層化學(xué)成分的重量百分比為C0.6～2.8％、Si0.4～2.9％、Mn0.3～1.2％、Cr10％以下Mo2％以下、V2％以下、Nb2％以下、Ni1.6％以下，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑲套輥，其特征在于與過渡層相熔合并通過過渡層給外層提供支承的輥套內(nèi)層采用具有良好韌性的鑄鋼或球鐵材質(zhì)以保證輥套的抗裂性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的一種鑲套輥，其特征在于采用離心鑄造方法制造所述外層、過渡層和內(nèi)層，三層結(jié)構(gòu)的高合金離心復(fù)合鑄造輥套徑熱處理和機(jī)械加工后，采用熱裝方式與輥芯組合成鑲套輥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑲套輥產(chǎn)品,它由輥套和輥芯組成。為了解決高合金鑄造輥套易于開裂的問題,提供了一種由耐磨外層、過渡層和韌性內(nèi)層冶金熔合而成的三層離心復(fù)合鑄造輥套。過渡層具有抑制外層合金混入內(nèi)層并使組織逐步過渡減小應(yīng)力的作用,從而使三層結(jié)構(gòu)高合金復(fù)合輥套兼顧了耐磨性和抗裂性要求,這項(xiàng)技術(shù)提高了鑲套輥的承載能力,將促進(jìn)鑲套輥在軋鋼等行業(yè)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B21B27/02GK1350890SQ0012982
公開日2002年5月29日 申請(qǐng)日期2000年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月26日
發(fā)明者王明家 申請(qǐng)人:王明家