一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：1)軋輥外層高速鋼的鋼水熔煉；2)制備復(fù)合軋輥：先將高速鋼鋼水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鑄型轉(zhuǎn)速為530-550轉(zhuǎn)/分，鋼水澆注溫度為1530℃-1560℃；保持鑄型繼續(xù)旋轉(zhuǎn)10-20分鐘后，當(dāng)溫度為1230℃-1290℃時，將鑄型豎立，向中間填注輥芯球墨鑄鐵鐵水，鐵水澆注溫度為1330℃-1360℃；3)熱處理：軋輥輥面溫度低于300℃時，將軋輥毛坯置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，加熱溫度350-450℃，保溫時間10-12小時，然后爐冷至溫度低于200℃，出爐空冷至室溫，最后加工至規(guī)定尺寸和精度。
【專利說明】一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軋輥是軋鋼生產(chǎn)中消耗量較大的冶金備件，軋輥質(zhì)量的高低直接決定軋材的表面質(zhì)量、尺寸精度和軋機(jī)生產(chǎn)作業(yè)率，提高軋輥性能，延長軋輥使用壽命，降低軋輥生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外軋鋼使用企業(yè)和軋輥制造企業(yè)不斷關(guān)注的重要課題，其中高碳高釩高速鋼軋輥因硬度高、耐磨性好而備受軋鋼企業(yè)關(guān)注，并已得到廣泛應(yīng)用。
[0003]中國發(fā)明專利CN101220440公開了一種軋輥及其生產(chǎn)工藝，軋輥由W6Mo5Cr4V2高速鋼制成，生產(chǎn)工藝如下:a.材料準(zhǔn)備；b.加工毛坯兩端面；c.加工兩端中心孔；d.粗車加工；e.在成品長度外鉆吊裝孔；f.進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理使輥身硬度達(dá)到40-50HSD ;g.修正兩端中心孔；h.半精車加工；1.對輥身進(jìn)行粗磨；j.調(diào)質(zhì)處理使輥身表面淬火硬度達(dá)到88-93HSD ；k.加工兩端長度至要求尺寸；1.進(jìn)行精車加工；m.粗磨輥身和輥頸；η.進(jìn)行除應(yīng)力處理；0.修兩端中心孔；P.精磨棍身和棍頸；q.超精磨棍身和棍頸至成品。中國發(fā)明專利CN1197415還公開了一種性能良好的高速鋼熱軋軋輥。該軋輥的特征在于，具有一外層，所述外層的成分重量百分比為:2.4-2.9% C，< 1.0% Si，< 1.0% Mn, 12-18%Cr, 3-9% Mo, 3-8% V, 0.5-4.0 % Nb，且同時滿足下述(I)、(2)兩式:(1)0.27 ( Mo(% )/Cr(% ) ( 0.7 ；(2)C(% )+0.2.Cr(% ) ( 6.2，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0004]中國發(fā)明專利CN101225500還公開了一種軋輥用高鑰高釩微偏析鑄造高速鋼。其具體化學(xué)成分如下(wt% ):C 1.2 ~2.8%，Si 0.2 ~1.0%, Mn 0.2 ~1.0%, Ni 0.3 ~1.2%,Cr 3.0 ~6.0%，Μ ο 5.0 ~10.0%，V 5.0 ~12.0%，Α1 0.1 ~0.7%，Ρ ≤0.025%，S ( 0.025%，其余為鐵。該發(fā)明特點(diǎn)是在高速鋼中增加Mo、V含量來替代傳統(tǒng)軋輥用高速鋼中的W元素，以減少重元素W在離心鑄造時造成的比重偏析，但釩及其形成的碳化物密度低，離心鑄造過程中易富集于軋輥內(nèi)表面，導(dǎo)致軋輥性能不均勻。中國發(fā)明專利CN100999804還公開了一種新型高碳高鎢高速鋼軋輥及其制備方法，該發(fā)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%，鑰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(fù)合碳化物。該發(fā)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°C后脫氧；在1400。。~1500°C澆鑄，同時對離心鑄型施加0.05T~0.25T的穩(wěn)恒磁場，并以600-1800轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)至成型。但是，電磁場的加入，軋輥外層組織不致密，降低軋輥耐磨性。日本專利JP2006/304932也公開了一種離心鑄造復(fù)合軋輥，外層含有 C:2.5 ~9%、S1:0.I ~3.5%、Mn:0.I ~3.5%、V:11 ~40%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；中間層，由形成于上述外層內(nèi)面的高速鋼類合金構(gòu)成；內(nèi)層，由形成于上述中間層內(nèi)面的鑄鐵或鑄鋼構(gòu)成。但是上述高速鋼軋輥都含有較多價格昂貴的鎢、鑰、釩、鈮、鈷等合金元素，導(dǎo)致軋輥生產(chǎn)成本高，推廣使用的競爭力差，而且高速鋼軋輥都要進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，既浪費(fèi)能源，污染環(huán)境，且高溫加熱和保溫過程中，使輥芯組織粗化，輥芯性能下降，導(dǎo)致軋輥使用中易發(fā)生斷輥事故，影響軋機(jī)的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法，該復(fù)合軋輥外層是高速鋼、輥芯是球鐵，外層高速鋼通過調(diào)整成分提高高速鋼的硬度，改善其耐磨性，使其鑄態(tài)具有高硬度，使輥芯保持高強(qiáng)度，確保軋輥的安全使用，并降低成本。
[0006]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法，該復(fù)合軋輥包括外層和輥芯，所述外層的化學(xué)組成成分是:C 1.5-1.7%, Cr 9.4-9.8%，Mo 4.8-5.2%, W 2.5-3.5%, V
1.3-1.7%, Nb 0.6-1.0%, Ti 0.2-0.4%, Si 0.5-0.7%, Mn 0.1-0.3%, N 0.06-0.1%,S^0.03%, P ^ 0.03%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述輥芯是球墨鑄鐵，所述的制備方法包括如下步驟:
[0008]I)軋輥外層高速鋼的鋼水熔煉:將混合好的配料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)加熱到1710-1730°C，保溫10-20分鐘，使感應(yīng)爐內(nèi)高速鋼熔體的成分和溫度達(dá)到均勻一致，然后把高速鋼熔體倒入已經(jīng)被加熱的中間包中，中間包的溫度為1700-1720°C ；
[0009]2)制備復(fù)合軋輥:先將高速鋼鋼水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鑄型轉(zhuǎn)速為530-550轉(zhuǎn)/分，鋼水澆注溫度為1530°C -1560°C ;外層鋼水澆注完畢，保持鑄型繼續(xù)旋轉(zhuǎn)10-20分鐘后，用非接觸式測溫儀測量外層內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1230°C -1290°C時，將鑄型豎立，向中間填注輥芯球墨鑄鐵鐵水，鐵水澆注溫度為1330°C -1360°C ；
[0010]3)熱處理:軋輥輥面溫度低于300°C時，將軋輥毛坯置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，加熱溫度350-450°C，保溫時間10-12小時，然后爐冷至溫度低于200°C，出爐空冷至室溫，最后加工至規(guī)定尺寸和精度。
[0011]本發(fā)明外層高速鋼的化學(xué)成分的設(shè)計(jì)原理為:
[0012]碳:加入碳和硼，部分溶于基體，提高基體淬硬性和淬透性，部分形成高硬度的碳化合物，有利于改善軋輥耐磨性，加入量過少，軋輥硬度低，耐磨性差，加入量過多，則脆性大，使用中易開裂和剝落。
[0013]鉻:加入鉻的目的是提高基體的淬透性，另外，鉻還可以提高軋輥的抗氧化性能，鉻還可以防止軋輥使用中表面出現(xiàn)粗化現(xiàn)象，有利于改善軋材表面質(zhì)量。鑰、鎢:高速鋼的主加合金元素，主要作用是形成一定數(shù)量的難以溶解的一次碳化物，使鋼可進(jìn)行接近熔點(diǎn)的高溫淬火，并提高鋼的耐磨性；通過高溫固溶獲得高W(Mo)的馬氏體后，回火時M2C及MC脫溶形成足夠數(shù)量的二次碳化物，是二次硬化和紅硬性的主要因素。
[0014]釩和氮:釩高速鋼的主加合金元素，V對形成部分連貫的起著二次硬化作用的MC析出物的彌散分布起決定性的作用。本發(fā)明中添加的釩和氮組合，替代昂貴的鈷元素，形成二者的化合物，可以提高鋼的二次硬度、紅硬性及耐磨性。鈮和鈦:強(qiáng)碳化物形成元素，形成MC型碳化物，可用來部分代替V或W，將V的含量降至僅保持二次硬化的水平。利用Nb增加鋼中MC型碳化物，從而增強(qiáng)鋼的耐磨性。
[0015]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016]I)本發(fā)明外層 高速鋼中不添加昂貴的鈷元素，通過以釩和氮的組合替代鈷元素，并且W、Μ、V的添加量也比現(xiàn)有技術(shù)低，從而大幅降低成本，并起到與添加鈷元素同樣的技術(shù)效果。
[0017]2)本發(fā)明軋輥外層高速鋼鑄態(tài)硬度大于91HSD，去應(yīng)力退火后硬度維持在88-90HSD，而輥芯的球墨鑄鐵保持了一定的強(qiáng)韌性。使得軋輥使用時不易磨損、開裂，無剝落和斷輥現(xiàn)象出現(xiàn)，使用壽命比高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥提高3~5倍，比高碳高釩高速鋼軋輥提高20~25%。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例一
[0019]一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法，該復(fù)合軋輥包括外層和輥芯，所述外層的化學(xué)組成成分是:c 1.5%, Cr 9.8%, Mo 4.8%, W 3.5%, V 1.3%, Nb 1.0%, Ti
0.2%,Si 0.7%, Mn 0.1%,N 0.1 %, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；所述輥芯是球墨鑄鐵，所述的制備方法包括如下步驟:
[0020]I)軋輥外層高速鋼的鋼水熔煉:將混合好的配料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)加熱到1710°C，保溫20分鐘，使感應(yīng)爐內(nèi)高速鋼熔體的成分和溫度達(dá)到均勻一致，然后把高速鋼熔體倒入已經(jīng)被加熱的中間包中，中間包的溫度為1700°C ；
[0021]2)制備復(fù)合軋輥:先將高速鋼鋼水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鑄型轉(zhuǎn)速為530轉(zhuǎn)/分，鋼水澆注溫度為1560°C ;外層鋼水澆注完畢，保持鑄型繼續(xù)旋轉(zhuǎn)10分鐘后，用非接觸式測溫儀測量外層內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1290°C時，將鑄型豎立，向中間填注輥芯球墨鑄鐵鐵水，鐵水澆注溫度為1330°C ；
[0022]3)熱處理:軋輥輥面溫度低于300°C時，將軋輥毛坯置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，加熱溫度350°C，保溫時間12小時，然后爐冷至溫度低于200°C，出爐空冷至室溫，最后加工至規(guī)定尺寸和精度。
[0023]實(shí)施例二
[0024]一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法，該復(fù)合軋輥包括外層和輥芯，所述外層的化學(xué)組成成分是:c 1.7%, Cr 9.4%, Mo 5.2%, W 2.5%, V 1.7%, Nb 0.6%, Ti
0.4%, Si 0.5%, Mn 0.3%, N 0.06%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；所述輥芯是球墨鑄鐵，所述的制備方法包括如下步驟:
[0025]I)軋輥外層高速鋼的鋼水熔煉:將混合好的配料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)加熱到1730°C，保溫10分鐘，使感應(yīng)爐內(nèi)高速鋼熔體的成分和溫度達(dá)到均勻一致，然后把高速鋼熔體倒入已經(jīng)被加熱的中間包中，中間包的溫度為1720°C ；
[0026]2)制備復(fù)合軋輥:先將高速鋼鋼水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鑄型轉(zhuǎn)速為550轉(zhuǎn)/分，鋼水澆注溫度為1530°C ;外層鋼水澆注完畢，保持鑄型繼續(xù)旋轉(zhuǎn)20分鐘后，用非接觸式測溫儀測量外層內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1230°C時，將鑄型豎立，向中間填注輥芯球墨鑄鐵鐵水，鐵水澆注溫度為1360°C ；
[0027]3)熱處理:軋輥輥面溫度低于300°C時，將軋輥毛坯置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，加熱溫度450°C，保溫時間10小時，然后爐冷至溫度低于200°C，出爐空冷至室溫，最后加工至規(guī)定尺寸和精度。
[0028]實(shí)施例三[0029]一種外層為高速鋼的復(fù)合軋輥的制備方法，該復(fù)合軋輥包括外層和輥芯，所述外層的化學(xué)組成成分是:c 1.6%, Cr 9.6%, Mo 5.0%, W 3.0%, V 1.5%, Nb 0.8%, Ti0.3%, Si 0.6%, Mn 0.2%, N 0.08%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；所述輥芯是球墨鑄鐵，所述的制備方法包括如下步驟:
[0030]I)軋輥外層高速鋼的鋼水熔煉:將混合好的配料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)加熱到1720°C，保溫15分鐘，使感應(yīng)爐內(nèi)高速鋼熔體的成分和溫度達(dá)到均勻一致，然后把高速鋼熔體倒入已經(jīng)被加熱的中間包中，中間包的溫度為1710°C ；
[0031]2)制備復(fù)合軋輥:先將高速鋼鋼水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鑄型轉(zhuǎn)速為540轉(zhuǎn)/分，鋼水澆注溫度為1545°C ;外層鋼水澆注完畢，保持鑄型繼續(xù)旋轉(zhuǎn)15分鐘后，用非接觸式測溫儀測量外層內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1260°C時，將鑄型豎立，向中間填注輥芯球墨鑄鐵鐵水，鐵水澆注溫度為1345°C ；
[0032]3)熱處理:軋輥輥面溫度低于300°C時，將軋輥毛坯置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，加熱溫度400°C，保溫時間11小時，然后爐冷至溫度低于200°C，出爐空冷至室溫，最后加工至規(guī)定尺寸和精度。
【權(quán)利要求】
1.一種外層為高速鋼的復(fù)合軋棍的制備方法，其特征在于，該復(fù)合軋棍包括外層和輥芯，所述外層的化學(xué)組成成分是:C 1.5-1.7%, Cr 9.4-9.8 %, Mo 4.8-5.2%, W.2.5-3.5%, V 1.3-1.7%, Nb 0.6-1.0%, Ti 0.2-0.4%, Si 0.5-0.7%, Mn 0.1-0.3%, N.0.06-0.1%,S^0.03%,P^0.03%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；所述輥芯是球墨鑄鐵，所述的制備方法包括如下步驟: 1)軋輥外層高速鋼的鋼水熔煉:將混合好的配料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)加熱到1710-1730°C，保溫10-20分鐘，使感應(yīng)爐內(nèi)高速鋼熔體的成分和溫度達(dá)到均勻一致，然后把高速鋼熔體倒入已經(jīng)被加熱的中間包中，中間包的溫度為1700-1720°C ； 2)制備復(fù)合軋輥:先將高速鋼鋼水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鑄型轉(zhuǎn)速為.530-550轉(zhuǎn)/分，鋼水澆注溫度為1530°C -1560°C ;外層鋼水澆注完畢，保持鑄型繼續(xù)旋轉(zhuǎn).10-20分鐘后，用非接觸式測溫儀測量外層內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1230°C -1290°C時，將鑄型豎立，向中間填注輥芯球墨鑄鐵鐵水，鐵水澆注溫度為1330°C -1360°C ； 3)熱處理:軋輥輥面溫度低于300°C時，將軋輥毛坯置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，加熱溫度350-450°C，保溫時間10-12小時，然后爐冷至溫度低于200°C，出爐空冷至室溫，最后加工至規(guī)定尺 寸和精度。
【文檔編號】B22D13/00GK103785815SQ201210422938
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】錢關(guān)林 申請人:無錫蕩口通和紡織機(jī)械廠