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一種軋機(jī)導(dǎo)輥及其制備方法_2

文檔序號:8468910閱讀:來源:國知局
07%的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底,然后攪拌鋼液,停電傾爐出鋼,獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料,即合金材料鋼液;
步驟三:精密鑄造:首先,用低溫蠟基模料制成導(dǎo)輥模型,用硅溶膠一水玻璃復(fù)合型殼制殼工藝制得導(dǎo)輥模型型殼,在硅溶膠一水玻璃復(fù)合模型殼制備過程中,在導(dǎo)輥模型上先進(jìn)行2-3層硅溶膠制殼,然后進(jìn)行3-4層水玻璃水玻璃制殼,自然干燥后進(jìn)行蒸汽脫蠟,得到導(dǎo)輥模型殼,然后,焙燒導(dǎo)輥型殼,焙燒溫度為900— 9500C,保溫時間為I小時,焙燒結(jié)束后,將配制的步驟二得到的合金材料鋼液倒入型殼內(nèi)進(jìn)行澆注,鐵水的出爐溫度為1600-1620°C,澆注溫度為1530-1540 °C,型殼溫度為450-550°C,澆注后,鑄件隨型殼冷卻至室溫,去除澆注系統(tǒng)后得到導(dǎo)輥;
步驟四:退火:將步驟三加工成的導(dǎo)輥由室溫以120-160 °C /小時的速度加熱至9300C -980°C并保溫2-4 h進(jìn)行軟化退火,隨后爐冷至室溫;
步驟五:粗加工:采用常規(guī)刀具對步驟四得到的導(dǎo)輥進(jìn)行切削加工;
步驟六:淬火處理:將切削加工后的導(dǎo)輥由室溫加熱至500-600 °C,保溫2h,再以180-2100C /小時的速度加熱至1000-1050°C,保溫2?3h,隨后風(fēng)冷至室溫;
步驟七:回火:將經(jīng)過淬火處理后的導(dǎo)輥由室溫以50°C -80°C /小時的速度加熱至2000C _230°C回火保溫2-3h,隨爐冷卻至室溫;
步驟八:精加工:將經(jīng)過回火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
[0021]進(jìn)一步的,所述的造渣材料為石灰粉、氟石粉,且按照質(zhì)量百分比:石灰粉:氟石粉=2:1 ο
[0022]進(jìn)一步的,所述的脫氧劑為石灰粉、鋁粉,且按照質(zhì)量百分比:石灰粉:鋁粉=1:2。
[0023]和現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的高溫耐磨合金材料及導(dǎo)輥有以下幾個方面的特點(diǎn)。
[0024]1、本發(fā)明使用材質(zhì)與現(xiàn)有導(dǎo)輥材質(zhì)不同:為了提高導(dǎo)輥材料的高溫性能,本發(fā)明在傳統(tǒng)鉻基高溫耐磨合金(C:0.70-1.40 wt% ;Cr:8.00-14.00 wt%)的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整合金成分,尤其是調(diào)整碳、鉻含量,使得C含量為2.5?2.8%,Cr含量為15?17%,本發(fā)明具有更好的高溫耐磨性,但與目前使用的高Cr (含量24%?25%)、高C (含量3.10?3.45%)導(dǎo)輥材料相比,其Cr、C含量都有較大幅度的降低,然而Cr/C比保持在5?7之間,這不但有效降低了原材料成本,而且材質(zhì)產(chǎn)生裂紋的幾率也大大減小,同時,由于C與Mo、V等合金元素形成高熔點(diǎn),高硬度的碳化物并呈不連續(xù)顆粒狀或小塊狀分布,其中未溶的碳化物VC使合金具有高的紅硬性,還能阻止晶粒長大,提高了合金的耐磨性和韌性,而且,鉻與硅能形成致密的、高熔點(diǎn)、穩(wěn)定的氧化膜,具有很好的抗高溫氧化性。
[0025]2、本發(fā)明材質(zhì)的基體組織與現(xiàn)用導(dǎo)輥材質(zhì)的基體組織不同:本發(fā)明材質(zhì)的基體組織為高硬度的針狀馬氏體,在基體上分布著顆粒狀和桿狀的碳化物(Cr,F(xiàn)e) 7C3,其顯微硬度高達(dá)HV1300?1800,相對于傳統(tǒng)導(dǎo)輥材質(zhì)的低塑性奧氏體或魚骨狀萊氏體組織基體,本發(fā)明材質(zhì)制成的導(dǎo)輥的硬度更高,耐磨性更好,而且沖擊韌性也更優(yōu)越,同時,本發(fā)明相對于常用高鉻合金的二次碳化物(M23C6型復(fù)雜碳化物的顯微硬度為HV1200,M3C型碳化物的顯微硬度為HV1000?1100),其硬度更高,耐磨性更好。
[0026]3、本發(fā)明導(dǎo)輥的性能和使用壽命與傳統(tǒng)導(dǎo)輥不同:本發(fā)明具有很好的高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱沖擊性,在950°C時的平均氧化速度不超過0.02g/m2h,因而抗氧化能力強(qiáng),蠕變強(qiáng)度和持續(xù)疲勞強(qiáng)度均較高,其使用壽命與傳統(tǒng)導(dǎo)輥相比,導(dǎo)輥工作過程中的過鋼量可由傳統(tǒng)導(dǎo)輥過鋼量的不超過800噸提升到目前的3300噸過鋼量以上,本發(fā)明制得的導(dǎo)輥的使用壽命提高了 3?4倍,顯著降低了導(dǎo)輥的更換頻率,大大提高了生產(chǎn)效率,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
[0027]本發(fā)明的幾個具體實(shí)施例的方案如下。
[0028]實(shí)施例1
以制取直徑59mm型號的導(dǎo)輥為例
化學(xué)成分:C:2.6%,Si:1.5%,Mn:0.8%,P 彡 0.03%,S 彡 0.03%,Cr:16%,Mo:2.5%,V:
0.8%。
[0029]步驟一:配料及裝料:將廢鋼、鐵肩、生鐵、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、釩鐵按以上化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料,爐料的平均含碳量按規(guī)格成分的下限配入,且原材料表面應(yīng)無油污、無粘砂雜物、無可剝落的氧化皮,將廢鋼、鐵肩、生鐵、鉬鐵、鉻鐵、釩鐵在裝料時加入感應(yīng)電爐,將錳鐵、硅鐵在熔煉過程中加入感應(yīng)電爐;
步驟二:合金熔煉:開始通電時,先供給60%左右的功率,待電流沖擊停止后將功率逐步加大至最大值,下部爐料熔化后注意搗料,防止搭棚,并不斷加料以保持爐料緊實(shí),70%爐料熔化后,加入1.2%的造渣材料造渣覆蓋鋼液,先裝的95%爐料熔清時,取樣進(jìn)行全分析,并將其余5%的爐料加入爐內(nèi),渣料化清后,往爐渣面上加脫氧劑進(jìn)行擴(kuò)散脫氧,同時,根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果調(diào)整鋼液的化學(xué)成分,其中硅、錳含量在出鋼前10分鐘內(nèi)通過加入硅鐵、錳鐵進(jìn)行調(diào)整,當(dāng)鋼水升溫至1560°C且圓杯試樣收縮良好時,拔出一半爐渣,插入0.2%的硅鈣進(jìn)一步脫氧,然后往渣面上撒一層石灰粉和鋁粉的脫氧劑,當(dāng)鋼液溫度達(dá)到1650°C時,除去全部爐渣,隨即加入0.07%的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底,然后攪拌鋼液,停電傾爐出鋼,獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料,即合金材料鋼液;
步驟三:精密鑄造:首先,用低溫蠟基模料制成導(dǎo)輥模型,用硅溶膠一水玻璃復(fù)合型殼制殼工藝制得導(dǎo)輥模型型殼,在硅溶膠一水玻璃復(fù)合模型殼制備過程中,在導(dǎo)輥模型上先進(jìn)行3層硅溶膠制殼,然后進(jìn)行4層水玻璃水玻璃制殼,自然干燥后進(jìn)行蒸汽脫蠟,得到導(dǎo)輥模型殼,然后,焙燒導(dǎo)輥型殼,焙燒溫度為950°C,保溫時間為I小時,焙燒結(jié)束后,將配制的步驟二得到的合金材料鋼液倒入型殼內(nèi)進(jìn)行澆注,鐵水的出爐溫度為1620°C,澆注溫度為1540°C,型殼溫度為550°C,澆注后,鑄件隨型殼冷卻至室溫,去除澆注系統(tǒng)后得到導(dǎo)輥;步驟四:退火:將步驟三加工成的導(dǎo)輥由室溫以160°C /小時的速度加熱至980°C并保溫3 h進(jìn)行軟化退火,隨后爐冷至室溫;
步驟五:粗加工:采用常規(guī)刀具對步驟四得到的導(dǎo)輥進(jìn)行切削加工;
步驟六:淬火處理:將切削加工后的導(dǎo)輥由室溫加熱至600°C,保溫2h,再以210°C/小時的速度加熱至1050°C,保溫3h,隨后風(fēng)冷至室溫;
步驟七:回火:將經(jīng)過淬火處理后的導(dǎo)輥由室溫以80°C /小時的速度加熱至230°C回火保溫3h,隨爐冷卻至室溫;
步驟八:精加工:將經(jīng)過回火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
[0030]常溫性能測試
微觀硬度:基體中細(xì)小、彌散、均勻分布的碳化物(Cr,F(xiàn)e)7C3的顯微硬度為HV1300?1520 ;宏觀硬度:導(dǎo)輥工作表面層硬度HRC58?60.5 ;沖擊韌性:llj/m2。
[0031]經(jīng)過試驗(yàn)測試,平均使用壽命為:過鋼量3320噸。
[0032]實(shí)施例2
化學(xué)成分:C:2.5%,Si:1.8%,Mn:1.1%,P 彡 0.03%,S 彡 0.03%,Cr:15.5%,Mo:2.0%,
V:0.9%ο
[0033]步驟一:配料及裝料:將廢鋼、鐵肩、生鐵、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、釩鐵按以上化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料,爐料的平均含碳量按規(guī)格成分的下限配入,且原材料表面應(yīng)無油污、無粘砂雜物、無可剝落的氧化皮,將廢鋼、鐵肩、生鐵、鉬鐵、鉻鐵、釩鐵在裝料時加入感應(yīng)電爐,將錳鐵、硅鐵在熔煉過程中加入感應(yīng)電爐;
步驟二:合金熔煉:開始通電時,先供給60%左右的功率,待電流沖擊停止后將功率逐步加大至最大值,下部爐料熔化后注意搗料,防止搭棚,并不斷加料以保持爐料緊實(shí),70%爐料熔化后,加入1.2%的造渣材料造渣覆蓋鋼液,先裝的95%爐料熔清時,取樣進(jìn)行全分析,并將其余5%的爐料加入爐內(nèi),渣料化清后,往爐渣面上加脫氧劑進(jìn)行擴(kuò)散脫氧,同時,根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果調(diào)整鋼液的化學(xué)成分,其中
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