專利名稱：離心鑄造高合金爐輥輥體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心鑄造爐輥，尤其是涉及到一種冶金行業(yè)冷軋熱處理板材等用的大口 徑離心鑄造高合金爐輥的輥體。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，各行各業(yè)對所需要的原材料的要求越來越高，如汽車 用的鋼帶等，在使用前必須進行熱處理，為了使鋼帶實現(xiàn)連續(xù)退火，以提高熱處理的工效， 為此在熱處理爐中安裝有爐輥，推動鋼帶前進。由于熱處理的溫度在600-120(TC的范圍內(nèi)和 弱氧化的氣氛下進行，因此爐輥必須能在長時間連續(xù)操作中保持傳輸高溫鋼帶的能力。在如 此苛刻的條件下，爐輥會產(chǎn)生如下缺陷l.爐輥表面的磨損，2.氧化物或鐵塵型顆粒物在爐 輥表面粘附，當這些顆粒物達到一定程度時會嚴重影響退火鋼帶的表面質(zhì)量。我國爐輥制造 業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已取得了較好成績，隨著科技不斷創(chuàng)新，對爐輥的要求也越來越高， 要求向大口徑的方向發(fā)展，來大幅度提高熱處理的工效，但在品種結(jié)構(gòu)調(diào)整卻沒有完全跟上 鋼鐵工業(yè)技術(shù)進步、結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的步伐，高端爐輥生產(chǎn)能力明顯不足。寶鋼、鞍鋼等大型 鋼企業(yè)寬板帶軋機每年都要從國外進口爐輥，目前國內(nèi)爐輥輥體大都采用ZG40Ni35Cr25Nb材 料，各元素的重量百分比為C: 0.35-0.45、 Si: 1.00-2.00、 Mn: 0.50-1.50、 Cr: 24.0-26.0、 Ni: 33.0-35.0、 Nb: 1.2-1.8、 S:《0.03、 P:《0.045，余量為Fe和不可避免的 雜質(zhì)。 一方面由于其含Cr、 Ni成分很高，因此生產(chǎn)成本很高，另一方面該材料制作小口徑的 爐輥優(yōu)勢明顯，但是制作大口徑爐輥時，易產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，其抗氧化性能差，鑄造出來的爐 輥強度達不到要求，容易變形產(chǎn)生橢圓，整體精加工后產(chǎn)生壁厚不均勻。在爐內(nèi)高溫、高張 力運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生彎曲變形，影響鋼帶運行和鋼帶表面質(zhì)量，使用壽命只有10個月左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于在ZG40Ni35Cr25Nb材料的基礎(chǔ)上，適當提高材料含C量的下限，并添加 Zr、 Ti微量元素離心鑄造高合金爐輥輥體，在使用過程中，阻止碳化物迀徙聚集，改善鑄態(tài) 奧氏體組織抗蠕變能力。從而提高爐輥輥體高溫蠕變強度和抗氧化能力，滿足熱處理爐的要 求。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種離心鑄造高合金爐輥輥體，各元素的重量百分比為C: 0.38-0.45、 Si: 1.00-2.00、 Mn: 0.50-1.50、 Cr: 24.0-26.0、 Ni: 33.0-35.0、 Nb: 1.2-1.8、 S:《0.03、 P:《0.045、 Zr: 0.03-0.05、 Ti: 0.05-0.1，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
1. 在ZG40Ni35Cr25Nb材料的基礎(chǔ)上加入Ti和Zr微量元素，經(jīng)過反復(fù)試驗和分析，并經(jīng)實 驗室模擬數(shù)據(jù)處理，找出最佳成分配比，從而提高材料高溫蠕變強度和抗氧化性。離心鑄造 出來的大口徑爐輥輥體強度高、不變形，提高其高溫蠕變斷裂時間10%以上。
2. 在鋼水中加入Ti和Zr微量元素，利用其在鋼液中的強氧化作用，也能起到除渣、去氣 作用，因此能保證鋼水冶煉的純凈度，有效防止離心鑄管成型過程中夾渣、氣孔。
3. 在爐內(nèi)高溫、高張力運轉(zhuǎn)下熱膨脹率一致，爐輥不會產(chǎn)生彎曲變形。
具體實施例方式
一種離心鑄造高合金爐輥輥體，各元素的重量百分比為C: 0.38-0.45、 Si: 1.00-2.00 、Mn: 0.50-1.50、 Cr: 24.0-26.0、 Ni: 33.0-35.0、 Nb: 1.2-1.8、 S:《0.03、 P:《0.045 、Zr: 0.03-0.05、 Ti: 0.05-0.1，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明中元素成分限定范圍的理由如下
C:碳元素，在離心鑄造高合金鋼中，是提高材料高溫性能的關(guān)鍵元素。根據(jù)耐高溫離 心鑄造合金理論，高合金離心鑄造耐熱鋼，其中Ni元素促進材料的奧氏體化，在Ni、 Cr元素 的聯(lián)合作用下，耐高溫，抗氧化。高合金離心鑄造耐熱鋼由于其含C量達0.4-0.6，離心澆鑄 結(jié)晶后，形成細小的碳化物彌撒在奧氏體的基體上，進一步強化奧氏體的基體，其高溫性能 進一步提高。隨含碳量增加，產(chǎn)生碳化物的數(shù)量相應(yīng)增加，硬度提高，但脆性增加，韌性下 降。兼顧材料的綜合性能，考慮碳量控制在0.38-0.45;
Si:硅元素能改善鑄件的鑄造性能，且有利于鋼水脫氧除氣。離心鑄造高合金鋼適當高 的硅含量，能在使用過程中提高材料的抗氧化能力。但含硅量過高會增加材質(zhì)的脆性。試驗 證明，Si和Ti同時加入比單獨加入相同含量的Ti或Si能獲得更好的耐磨性，因而其含量控制 在l. 00-2. 00;
Mn:錳主要起脫氧除氣作用，含量過高會產(chǎn)生大量殘余奧氏體，對材料耐磨性不利，應(yīng) 控制在O. 50-1. 50;
Ni:鎳是促進奧氏體元素，在離心鑄造高合金鋼中，奧氏體是材料高溫強度和抗熱疲勞的基體，對改善爐輥的抗龜裂和剝落能力是十分利的。但鎳價格十分昂貴。綜合考慮將Ni含 量控制在33. 0-35. 0;
Cr:鉻當達到一定的含量，在高溫使用過程中，是離心鑄造高合金鋼抗氧化的主要元素 。考慮到爐棍使用溫度，因而其含量控制在24. 0-26.0;
Nb:鈮的碳化物沿著晶界與鉻的碳化物相混合，這些在晶界或晶胞界處的Nb碳化物，阻 止高溫下材料的奧氏體蠕變，能使合金需要更長時間、更高應(yīng)力或更高溫度才能形成蠕變空 洞，提高材料的高溫性能，有利于抑制蠕變裂紋萌生和擴展。另外，它能夠固碳形成碳化物 ，提高爐輥的耐磨性。但Nb提高鋼的淬火溫度，降低二次硬度峰值出現(xiàn)的溫度，因此Nb含量 控制在1.20-1.80;
Ti:鈦一方面在煉鋼中起脫硫、去氣、凈化鋼液作用；更重要的是Ti的碳化物則彌撒 在奧氏體基體中，進一步阻止高溫下材料的奧氏體蠕變，以及碳化物在高溫下逐漸迀徙聚集 。正是由于這種非常巧妙的碳化物分布和作用，不但使合金的蠕變強度增加，而且提高了蠕 變塑性，并強化滲碳抗力。這樣爐輥在高溫下又進一步提高其高溫性能，為了防止降低爐輥 的紅硬性，綜合考慮將Ti含量控制在O. 05-0. 10。
Zr:鋯一方面在煉鋼中起脫硫、去氣、凈化鋼液作用；另一方面和Ti的作用相似，阻止 高溫下材料的奧氏體蠕變，以及碳化物在高溫下逐漸迀徙聚集，提高爐棍的高溫性能。但是 其含量超過O. 05時，鋼水將生成粗大的析出相和Zr的氧化物，在這種情況下對爐輥的韌性將 產(chǎn)生負面作用，綜合考慮將Zr含量控制在O. 03-0. 05;
S、 P的含量控制更低，以降低爐輥的脆性，有利于延緩裂紋的擴展。
權(quán)利要求
1.一種離心鑄造高合金爐輥輥體，各元素的重量百分比為C0.38-0.45、Si1.00-2.00、Mn0.50-1.50、Cr24.0-26.0、Ni33.0-35.0、Nb1.2-1.8、S≤0.03、P≤0.045、Zr0.03-0.05、Ti0.05-0.1，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離心鑄造高合金爐輥輥體，各元素的重量百分比為C0.38-0.45、Si1.00-2.00、Mn0.50-1.50、Cr24.0-26.0、Ni33.0-35.0、Nb1.2-1.8、S≤0.03、P≤0.045、Zr0.03-0.05、Ti0.05-0.10，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在原有材質(zhì)中適當提高材料含C量的下限，并加入Ti和Zr微量元素，離心澆鑄結(jié)晶后，形成細小的碳化物，彌撒在奧氏體基體中。在使用過程中阻止高溫下材料的奧氏體基體蠕變，以及碳化物在高溫下逐漸遷徙聚集，從而提高材料高溫蠕變強度和抗氧化性，離心鑄造出來的大口徑爐輥輥體強度高、不變形，提高其高溫蠕變斷裂時間10％以上。
文檔編號C22C30/00GK101649409SQ20091030636
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者何明勝, 杰 浦 申請人:杰 浦