1.一種含石墨的高速鋼軋輥的制造方法,其特征在于,所述含石墨的高速鋼軋輥的工作層的化學(xué)成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)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(dāng)量球徑在20-50μm,面積百分比在0.5-1.5%的點(diǎn)、球狀石墨;同時(shí),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(diǎn)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軋輥的輥軸部分采用球墨鑄鐵;在外層與輥軸之間還包含一層中間層;
所述含石墨的高速鋼軋輥是通過動(dòng)態(tài)離心鑄造制備外層筒體、中間層,并且在靜態(tài)與上下輥頸部分的箱體組合,在外層筒體、中間層處于高溫固態(tài)下,澆入高溫液態(tài)的芯部金屬液,從而實(shí)現(xiàn)離心復(fù)合鑄造成型;
所述通過動(dòng)態(tài)離心鑄造制備外層筒體的步驟包括爐料準(zhǔn)備,冶煉,出爐碳、氮、硼化物變質(zhì)處理,石墨變質(zhì)孕育處理,起包澆注,筒體凝固與石墨析出;
所述出爐碳、氮、硼化物變質(zhì)處理,是在外層金屬液體出爐過程中,添加顆粒變質(zhì)劑促使液態(tài)Cr、Mo、V、W等合金元素以高溫固態(tài)的形態(tài)形成微小、彌散的高熔點(diǎn)碳化物、氮化物、硼化物懸浮顆粒并析出;
所述石墨變質(zhì)孕育處理是在碳、氮、硼化物變質(zhì)處理的基礎(chǔ)上添加顆粒變質(zhì)劑,使金屬液中溶解狀態(tài)的剩余碳,在隨后的澆注凝固階段以微小點(diǎn)球狀析出形成石墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,鑄造外層筒體的金屬液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成: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,進(jìn)行爐料準(zhǔn)備;金屬液采用中頻爐進(jìn)行冶煉,控制爐前含Si量=成品含Si量-0.35%;控制爐前含V量=成品含V量-0.25%;
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,出爐碳、氮、硼化物變質(zhì)處理包括以下步驟:隨出爐金屬流,沖入顆粒度為0.2-1mm的含釩50~80%的釩合金顆粒變質(zhì)劑,進(jìn)行碳、氮、硼化物變質(zhì)處理;釩合金沖入質(zhì)量=外層金屬液出爐質(zhì)量W外×0.25%/(釩合金實(shí)際含釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)-原始爐內(nèi)含釩質(zhì)量分?jǐn)?shù))/釩合金吸收率%;變質(zhì)處理過程中,充分?jǐn)嚢?,使釩合金顆粒變質(zhì)劑充分溶解,并依靠合金液滴的濃度起伏原理進(jìn)行催化,促使液態(tài)Cr、Mo、V、W等合金元素以高溫固態(tài)的形態(tài)形成微小、彌散的高熔點(diǎn)碳化物、氮化物、硼化物懸浮顆粒從高溫金屬液中析出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,石墨變質(zhì)孕育處理包括以下步驟:扒除金屬液表面殘?jiān)?,在金屬液表面加入顆粒度為0.5-1.5mm的含硅75-80%的硅鋯鋁孕育合金顆粒,進(jìn)行石墨的變質(zhì)孕育處理;硅鋯鋁孕育合金顆粒加入質(zhì)量=外層金屬液出爐質(zhì)量W外×0.35%/硅鋯鋁孕育合金顆粒實(shí)際含硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)/硅鋯鋁孕育合金顆粒的吸收率%;進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁构桎嗕X孕育合金顆粒充分溶解以微小液滴形式懸浮于金屬液之中,并依靠合金微小液滴的濃度起伏原理進(jìn)行催化,使金屬液中以溶解狀態(tài)的剩余碳,在隨后的澆注凝固階段以微小點(diǎn)球狀析出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,起包澆注主要包括以下步驟:扒除金屬液表面殘?jiān)?,在金屬液表面撒?mm左右厚度的脫水硼砂或螢石輔助化渣使高熔點(diǎn)氧化物雜質(zhì)稀釋,并與金屬液分離凈化;將金屬液通過澆注漏斗、經(jīng)橫向流槽澆入高速旋轉(zhuǎn)中的離心鑄型中,然后在旋轉(zhuǎn)著的筒狀金屬液內(nèi)表面散入3-4mm厚玻璃保護(hù)渣,起到內(nèi)表面保溫、防氧化作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述中間層:澆入內(nèi)腔的中間層金屬液,通過對(duì)已凝固的外層動(dòng)態(tài)沖刷和溶蝕作用下,將已凝固外層溶蝕10-20mm,并與外層形成冶金結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述澆入高溫液態(tài)的芯部金屬液,是將帶有中間層的外層筒體及筒體鑄型與預(yù)先制備好的下輥頸箱體、上輥頸箱體、中注管等進(jìn)行組箱;然后澆入制備好球墨鑄鐵金屬液;控制球墨鑄鐵金屬液的澆入溫度,應(yīng)滿足≥中間層金屬液在液相線溫度上過熱10~50度,即同時(shí)應(yīng)滿足≥芯部金屬液在液相線溫度上有50~100過熱度,即
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法,其特征在于,在通過動(dòng)態(tài)離心鑄造制備外層筒體的過程中,含石墨的高速鋼筒體凝固與石墨析出,是監(jiān)控離心鑄型中筒狀金屬液內(nèi)表面溫度,金屬液溫度在液相線與固相線之間,在懸浮于金屬液之中極微小的液態(tài)變質(zhì)合金的濃度起伏催化作用下,金屬液中以溶解狀態(tài)的剩余碳,部分以微小點(diǎn)球狀石墨形式從液態(tài)金屬中析出;
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述含石墨的高速鋼軋輥的輥軸部分采用C2.5-3.5%的球墨鑄鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,中間層材質(zhì)為含碳C1.2-2.5%的半鋼。