專利名稱：鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于 鋼管軋機中的定徑機架、減徑機架中的軋輥，特別的是涉及一種高硬度、硬度梯度小，厚大斷面、無反白口的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代無縫鋼管工業(yè)的飛速發(fā)展和軋機軋制速度的不斷提高，如何進一步提高軋機的利用率和生產(chǎn)效率，減少軋機停機次數(shù)，已成為重要課題，采用具有更高軋制壽命的材質(zhì)作為軋輥材料，是達到這一目的的方法之一。軋輥是軋鋼生產(chǎn)中大量消耗的關(guān)鍵部件， 通常要求軋輥工作層具有良好的耐磨性和紅硬性，內(nèi)層部應(yīng)具有較高的強度和良好的韌性。為達到此目的，工業(yè)上普遍采用離心復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合型軋輥。工作層材料為合金貝氏體球墨鑄鐵軋輥、高速鋼軋輥、碳化鎢軋輥等，其中合金貝氏體球墨鑄鐵軋輥具有較高的性價比，為鋼管公司的首選材料?，F(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)的硬度高，硬度梯度小，且耐磨性能好的合金鑄態(tài)貝氏體球鐵軋輥，反白口鑄造缺陷現(xiàn)象嚴(yán)重，成品率低，滿足不了軋鋼對軋制材料的進一步要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種表面硬度在70 80HSD范圍內(nèi)，硬度梯度小于lHSD/20mm，耐磨性能好，成品率高，且無反白口鑄造缺陷的厚大斷面鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，該鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥工作層宏觀斷口為麻口組織。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，包括工作層和內(nèi)層兩部分組成；按照重量百分含量計，所述的工作層由如下組分組成C :2. 9 3. 6%Si :1.0 2.0%Mn :0. 5 1.0%P 0. 1%S 0. 03%Ni :2. 5 3. 5%Cr :0. 5 1.0%Mo :0. 5 I. 2%Ti :0. 03 0. 15%Re 0. 005 0. 06%Cu 0. 4%Nb+V :0. 05 0. 1%Mg :0. 04 0.1%其他不可避免的雜質(zhì)
Fe :余量；按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層由如下組分組成C :3.0 3. 6%Si :1. 6 2. 8%
Mn :0. 3 0.9%P 0. 1%S 0. 03%Ni 3. 0%Cr ^ 0. 3%Mo ^ 0. 8%Mg 0. 04%Re :微量Fe :余量。所述的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，包括工作層和內(nèi)層兩部分組成；按照重量百分含量計，所述的工作層優(yōu)選由如下組分組成C :3. 2 3. 6%Si :1.0 I. 5%Mn :0. 5 0.8%P 0. 1%S 0. 03%Ni :2. 8 3. 2%Cr :0. 5 0.8%Mo :0. 6 1.0%Ti :0. 03 0. 05%Re :0. 015 0. 05%Cu 0. 4%Nb+V :0. 05 0. 1%Mg :0. 04 0.1%其他雜質(zhì)<0.05%Fe :余量；按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層優(yōu)選由如下組分組成C :3.0 3. 6%Si :1. 6 2. 8%Mn :0. 3 0.9%P 0. 1%S 0. 03%Ni 3. 0%Cr 0. 3%Mo 0. 4%
Mg 0. 04%Re :微量Fe :余量。
所述的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，包括工作層和內(nèi)層兩部分組成；按照重量百分含量計，所述的工作層更優(yōu)選由如下組分組成C 3. 55%Si 1. 42%Mn 0. 76%P 0. 031%S 0. 006%Ni 2. 78%Cr 0. 74%Mo 0. 77%Ti 0. 046%Re 0. 009%Cu 0. 09%Nb+V 0. 07%Mg 0. 091%Fe :余量；按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層更優(yōu)選由如下組分組成C 3. 35%Si 2. 35%Mn 0. 37%P 0. 027%S 0. 007%Ni :2. 15%Cr 0. 11%Mo 0. 27%Mg 0. 068%Re :0. 015Fe :余量。針對本發(fā)明的目的，上述所提供的技術(shù)方案，主要從以下幾方面考慮碳碳是石墨化形成元素,含碳量高,則析出的石墨數(shù)量多,石墨球數(shù)多,球徑尺寸小，圓整度增加，同時可以減少游離滲碳體并提高鐵液的流動性；但含碳量過高，容易形成石墨漂浮，使鑄件綜合性能降低；故本技術(shù)方案中的碳含量控制在上述范圍內(nèi)。硅硅是促進石墨化元素，能減少共晶滲碳體產(chǎn)生，使軋輥輥面硬度下降。硅對貝氏體轉(zhuǎn)變也有重要影響，硅減少碳在奧氏體中的溶解度，并提高共析轉(zhuǎn)變溫度，從而降低奧氏體的穩(wěn)定性，縮短貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期。但部分硅以孕育劑的形式加入，可以增加石墨核心，細化共晶團，有利于提高軋輥強韌性。同時硅量在達到上述要求的情況下要盡量地減小用量，避免硬度落差過大；故本技術(shù)方案中的硅含量控制在上述范圍內(nèi)。錳在合金球鐵中，由于硫和氧已經(jīng)在鎂或鈰處理時被去除，或者結(jié)合成穩(wěn)定的化合物，錳的主要作用就是形成碳化物和珠光體，提高強度和硬度；在厚大鑄件中錳是偏析傾向特別顯著的元素，錳量過多，易在共晶團邊界形成碳化物，降低鑄件的力學(xué)性能；故本技術(shù)方案中的錳含量控制在上述范圍內(nèi)。鎳鎳能使C曲線和CCT曲線右移，抑制珠光體的轉(zhuǎn)變，延緩過冷奧氏體轉(zhuǎn)變時間， 減少貝氏體轉(zhuǎn)變對時間敏感性，同時鎳能抑制轉(zhuǎn)變對碳化物是析出有利于形成奧貝組織， 能細化晶粒，促使組織細化、均勻化，在增加軋輥耐磨性的同時，提高強韌性，由于鎳價格較高；故本技術(shù)方案中的鎳含量控制在上述范圍內(nèi)。鉻鉻是強烈的碳化物形成元素之一。碳化物的數(shù)量隨著鉻含量的增加而增加，同時軋輥的硬度上升，硬層深度加深，輥身的耐磨性也相應(yīng)提高；但過高的含鉻量易形成組織偏析，增加脆 性降低組織的強韌性；故本技術(shù)方案中的鉻含量控制在上述范圍內(nèi)。鑰鑰對合金球鐵軋輥的基體組織有很重要的影響。鑰可以提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使CCT曲線中珠光體區(qū)顯著右移，并能提高軋輥的高溫強度和耐熱性能；故本技術(shù)方案中的鑰含量控制在上述范圍內(nèi)。鈮+釩鈮、釩的優(yōu)良作用來源于兩個方面一是鈮、釩可使金屬晶粒細化、組織均勻；二是鈮、釩可形成精細穩(wěn)定的硬相質(zhì)點，這些質(zhì)點均勻分布于合金的基體中，起彌散強化抵抗變形的作用。鈮、釩在鑄鐵結(jié)晶初期形成的NbC、VC，可作為石墨球的結(jié)晶核心，鈮、 釩在球鐵中有孕育作用，使石墨球細小圓整、分布均勻、減少自由滲碳體。加入鈮、釩后的合金球鐵，組織致密，硬度落差小，從而達到耐磨的目的，同時提高了高溫使用性能。另外，鈮、 釩為強穩(wěn)定珠光體元素，不宜偏高；故本技術(shù)方案中的鈮、釩含量控制在上述范圍內(nèi)。硫、磷硫、磷均為有害元素，對球化、軋輥質(zhì)量都有一定的影響，應(yīng)限制其含量； 故本技術(shù)方案中的硫、磷含量控制在上述范圍內(nèi)。鎂鎂是球化元素，其殘留量過高易形成二次氧化夾雜等鑄造缺陷，過低不能保證球化效果；故本技術(shù)方案中的鎂含量控制在上述范圍內(nèi)。鈦反應(yīng)能力強的Ti在微量時，有脫氧去氣，消除O、H、N的反石墨化作用，形成 TiN-TiC的鈦碳氮化物，可細化石墨、強化基體并提高耐磨性；未作為初生碳化物形核質(zhì)點的彌散分布的先析出的TiC顆粒阻礙初生碳化物的自由生長從而細化初生碳化物，避免白口區(qū)的出現(xiàn)。鈦元素為控制高硬度低硬度降鑄態(tài)貝氏體球鐵出現(xiàn)反白口區(qū)的關(guān)鍵元素，為避免干擾球化效果，常與稀土共同使用，經(jīng)過試驗，我們確定控制區(qū)間為0. 03 0. 15%，軋輥表面具有較高的硬度，同時工作層具有較好的硬度降并且不影響軋輥的加工性能；故本技術(shù)方案中的鈦含量控制在上述范圍內(nèi)。銅銅對球墨無不良影響，主要為加銅的話，里面有雜質(zhì)元素干擾球化，但銅元素有影響韌性的不良后果，配料時不加入銅，銅為殘留元素；故本技術(shù)方案中的銅含量控制在上述范圍內(nèi)。稀土元素稀土元素可以消除微量干擾元素的有害作用，細化石墨，提高球墨鑄鐵抗衰退性能；故本技術(shù)方案中的稀土含量控制在上述范圍內(nèi)。本發(fā)明的有益效果在于I、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥不但保證了表面的高硬度，還保證了硬度梯度小于lHSD/20mm，耐磨性能好，成品率達到100%。2、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，消除了現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)高硬度厚大斷面貝氏體球鐵存在的大面積反白口鑄造缺陷現(xiàn)象，成品率達到100%。
圖I為實施例I中鋼號A1的成品照；
圖2為實施例I中鋼號A2的成品照；
圖3為實施例2中鋼號B1與鋼號B2進行硬度及硬度梯度進行對比的對比表；
具體實施例方式下面通過具體實施例，對本發(fā)明做詳細的描述。實施例I參考

圖1、2，鋼號A1 :鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，包括工作層和內(nèi)層兩部分組成；按照重量百分含量計，所述的工作層由如下組分組成C 3. 55%Si 1. 42%Mn 0. 76%P :0.031%S 0. 006%Ni 2. 78%Cr 0. 74%Mo 0. 77%Ti 0. 046%Re :0.009%Cu 0. 09%Nb+V 0. 07%Mg 0. 091%Fe :余量；按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層由如下組分組成C 3. 35%Si 2. 35%Mn :0.37%P 0. 027%S 0. 007%Ni 2. 15%Cr 0. 11%Mo :0.27%Mg 0. 068% Re :0. 015Fe :余量。
鋼號A2 :與鋼 號A1同批次，未采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥；上述鋼號A1與鋼號A2進行反白口現(xiàn)象進行對比鋼號A1 :表面硬度及硬度落差小于lHSD/20mm，符合要求，同時沒有肉眼可見的大面積的反白口環(huán)狀區(qū)域，軋制壽命提高10%以上。由圖I、圖2對比可以看出，圖I中采用本技術(shù)方案的鋼號A1未見反白口鑄造缺陷現(xiàn)象，圖2中A2反白口鑄造缺陷現(xiàn)象明顯。實施例2參考圖3，鋼號B1 :鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，包括工作層和內(nèi)層兩部分組成；按照重量百分含量計，所述的工作層由如下組分組成C 3. 42%Si 1. 4%Mn 0. 74%P :0.033%S :0.006%Ni 2. 8%Cr 0. 74%Mo 0. 79%Ti :0.042%Re 0. 0139%Cu 0. 12%Nb+V 0. 06%Mg 0. 07%Fe :余量；按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層由如下組分組成C :3.1%Si 2. 65%Mn :0.35%P 0. 027%S :0.007%Ni 1. 86%Cr 0. 19%Mo 0. 18%
Mg 0. 082%Re 0. 015%Fe :余量。鋼號B2 :與鋼號B1同批次，未采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥；
上述鋼號B1與鋼號B2進行硬度及硬度梯度進行對比實施例3某客戶要求生產(chǎn)一種規(guī)格為￠711.2/0 279. 45X431.8的定徑鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，客戶要求該軋輥其表面硬度為在70 76HSD范圍內(nèi)，工作層厚度要求彡140mm,且在140mm處硬度彡62HSD，硬度梯度小于lHSD/20mm，工作層組織為貝氏體。采用本技術(shù)方案的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，包括工作層和內(nèi)層兩部分組成；按照重量百分含量計，所述的工作層由如下組分組成C 3. 52%Si 1. 36%Mn 0. 72%P 0. 042%S :0.007%Ni 2. 69%Cr 0. 69%Mo :0.77%Ti 0. 04%Re 0. 016%Cu 0. 2%Nb+V 0. 08%Mg 0. 087%Fe :余量；按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層由如下組分組成C 3. 24%Si 2. 59%Mn 0. 32%P :0.031%S 0. 005%Ni 1. 43%Cr 0. 16%Mo :0. 14%Mg 0. 061%Re :0.012%
Fe :余量。采用上述技術(shù)方案的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，符合客戶的要求。實施例4鋼號C1 :采用如下技術(shù)方案，一批三爐鑄造軋輥30只；鋼號C2 以常規(guī)材料鑄造軋輥30只；
權(quán)利要求
1.鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，其特征在于包括工作層和內(nèi)層兩部分組成； 按照重量百分含量計，所述的工作層由如下組分組成C :2· 9 3. 6%Si 1. O 2. 0%Mn :0. 5 I. 0% P≤ O. 1%S :≤ O. 03%Ni 2. 5 3. 5%Cr 0. 5 I. 0%Mo :0. 5 I. 2%Ti :0. 03 O. 15%Re :0. 005 ~ O. 06%Cu :≤ O. 4%Nb+V 0. 05 O. 1%Mg 0. 04 O. I % 其他不可避免的雜質(zhì) Fe :余量； 按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層由如下組分組成C :3· O 3. 6%Si 1. 6 2. 8%Mn :0. 3 O. 9% P ≤O. 1%S :≤ O. 03%Ni :≤ 3. 0%Cr :≤ O. 3%Mo :≤ O. 8%Mg :≤ O. 04% RE :微量 Fe :余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，其特征在于包括工作層和內(nèi)層兩部分組成； 按照重量百分含量計，所述的工作層由如下組分組成C :3· 2 3. 6%Si 1. O I. 5%Mn :0. 5 O. 8% P ≤O. 1%S :≤ O. 03%Ni 2. 8 3. 2%Cr 0. 5 O. 8%Mo 0. 6 I. 0%Ti 0. 03 O. 05%Re 0. 015 O. 05%Cu :彡 O. 4%Nb+V 0. 05 O. 1%Mg 0. 04 O. I % 其他不可避免的雜質(zhì) Fe :余量； 按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層由如下組分組成C :3· O 3. 6%Si 1. 6 2. 8%Mn :0. 3 O. 9% P O. 10%S :彡 O. 03%Ni :彡 3. 0%Cr :彡 O. 3%Mo :彡 O. 4%Mg :彡 O. 04% Re :微量 Fe :余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，其特征在于包括工作層和內(nèi)層兩部分組成； 按照重量百分含量計，所述的工作層更優(yōu)選由如下組分組成C :3. 55%Si :1. 42%Mn :0. 76%P 0. 031%S :0. 006%Ni :2. 78%Cr 0. 74%Mo :0. 77%Ti :0. 046%Re :0. 009%Cu :0. 09%Nb+V 0. 07%Mg 0. 091% Fe :余量； 按照重量百分含量計，所述的內(nèi)層更優(yōu)選由如下組分組成C 3. 35%V %890 O: %LZ O: ow %ll O: JO %ST ·Ζ: IN %L00 : S 0ALZO : d %LZ O: m
全文摘要
鑄態(tài)貝氏體球墨鑄鐵復(fù)合軋輥，按照重量百分含量計，工作層由2.9～3.6％的C，1.0～2.0％的Si，0.5～1.0％的Mn，≤0.1％的P，≤0.03％的S，2.5～3.5％的Ni，0.5～1.0％的Cr，0.5～1.2％的Mo，0.03～0.15％的Ti，0.005～0.06％的RE，≤0.4％的Cu，0.05～0.1％的Nb+V，0.04～0.1％的Mg，其他不可避免的雜質(zhì)，余量為Fe組成；按照重量百分含量計，內(nèi)層由3.0～3.6％的C，1.6～2.8％的Si，0.3～0.9％的Mn，≤0.1％的P，≤0.03％的S，≤3.0％的Ni，≤0.3％的Cr，≤0.8％的Mo，微量的Re，余量為Fe組成。
文檔編號C22C37/04GK102618779SQ20121004471
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者喬增國, 全小兵, 匡阿根, 顧加峰 申請人:常州寶菱重工機械有限公司