一種用于熱連軋精軋前段的高合金軋輥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乳輥及其制造方法，尤其是一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥及其制備方法，屬于機械加工和鑄造技術領域。
【背景技術】
[0002]乳輥市場競爭日益激烈，在采購成本不變動的情況下提高乳輥性能成為鋼廠采購乳輥的最為主要的因素，能否最大化的實現(xiàn)乳輥銷售并能長久的占領市場，對乳輥制造商的生產成本控制能力提出了更高的、近乎苛刻的要求，降成本成為占領市場的主要手段；同時，隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展、乳鋼水平的不斷提高，高強度、高質量板材的需求大幅提高，而這些要求的實現(xiàn)需要與之相匹配的高性能乳輥的支撐，尤其對于某些影響國家戰(zhàn)略實施的重要鋼種的乳制對于高性能乳輥的要求更為突出?？梢哉f，乳輥市場競爭中低價高性能的乳輥競爭力最為強勢。目前國內高合金乳輥的研制尚屬試制階段，鑄造工藝參數尚屬摸索階段，由于其本身波動性較大，導致高合金復合乳輥的鑄造成品率低，直接影響了其研發(fā)進程。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥及其制備方法，通過加入VN合金對高合金材質微合金化，提高乳棍的機械性能與耐磨性能。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥，包括球墨鑄鐵的芯部和輥頸以及輥身工作層，所述輥身工作層的各化學成分重量百分含量為:C2.4?2.8%，S1.30?1.00%，Mn0.60 ?1.50%，Crl5.00 ?19.00%，N1.80 ?2.00%，Mo0.60 ?1.80%，V0.2-1.0%，N0.6-1.1%。，S彡0.05%，P彡0.1%，其余為Fe和不可避免雜質。
[0005]本發(fā)明的一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥的進一步改進在于:輥身工作層表面硬度為450-550Hm。
[0006]一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥的制備方法，包括以下工藝過程:
a)冶煉:輥身工作層以優(yōu)質廢鋼配以適當的合金為原料，其中加入VN合金，在感應爐中進行冶煉，冶煉溫度為1500°C?1600°C ；
出爐前用0.5%?1%的鋁對鋼水進行脫氧，反應溫度為1500°C?1560°C ；
乳輥芯部為球墨鑄鐵，以生鐵為原料，在高爐中冶煉，冶煉溫度為1460°C?1500°C，出爐前在鐵水中加入孕育劑和球化劑，孕育劑為硅鐵，添加量為0.4%?0.8%，球化劑為稀土鎂合金，添加量為1%?1.3% ;
b)離心鑄造:首先澆鑄輥身工作層，鋼水的澆鑄溫度為1350°C?1400°C，澆鑄時離心機轉速為700?900轉/分鐘，當輥身工作層鋼水澆注完成后，將離心機轉速調整為450?550轉/分鐘，直到澆鑄的外層溫度冷卻到1350°C?1400°C將離心機關閉；
c)合箱澆鑄芯部及輥頸:將澆鑄好輥身工作層的砂箱與用于澆鑄輥頸的砂箱進行合并；將處理好的鐵水澆鑄到合并后的砂箱內，澆鑄溫度為1450°C?1500°C ；
d)打箱清砂:待鑄件在砂箱中緩冷120小時?150小時后，打開砂箱取出鑄件，清理鑄件表面附著的型砂；
e)預備熱處理:將鑄件進行去應力退火，退火溫度400°C?600°C，保溫時間120小時~200小時，保溫結束后隨爐冷卻；然后機械加工需要的尺寸及精度；
f)最終熱處理:采用差溫淬火方法對乳輥表面進行熱處理，淬火溫度80(TC?1100°C，淬火保溫時間2小時?8小時，采用噴霧或者吹風冷卻方式；回火溫度450°C?550°C，回火時間共計150小時?280小時。
[0007]本發(fā)明的一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥的制備方法的進一步改進在于:所述步驟C采用頂注法靜態(tài)澆注將經過球化及孕育處理的芯部球墨鑄鐵鐵水澆注到合并后的砂箱內，完成填芯。
[0008]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明取得的技術進步是:
本發(fā)明通過設計合理的合金成分和加工工藝，使乳輥中的合金元素能夠發(fā)揮更好的協(xié)同作用，有效改善了乳機工作輥的機械性能，提高了乳輥的耐磨性以及毫米乳制量。
[0009]在冶煉原料中加入VN合金，通過微合金化到達細化晶粒、提高鋼的強韌性和獲得良好的成型性，并在保證良好綜合性能的同時，進一步降低生產成本。N元素的添加主要是通過與V等合金作用以達到增強效果，增N以后，原來處于固溶狀態(tài)的V轉變?yōu)槲龀鰻顟B(tài)的釩，充分發(fā)揮V的沉淀強化作用。低N鋼60%的V在基體中，35%以上的V以VC (N)狀態(tài)存在；高~鋼，70%的V以VC (N)析出，促進了晶內鐵素體的形成，使鐵素體和珠光體均勻分布在晶界和晶內，晶粒明顯細化。因此直接加入VN合金使得乳輥性能更優(yōu)。
[0010]本發(fā)明采用復合離心鑄造的方式生產，在保證表層高硬度高耐磨性的同時，保證了乳輥芯部的韌性，提高了乳輥的表面質量和使用壽命。
[0011]本發(fā)明中乳輥的工作層和芯部采用不同的材質和不同的冶煉工藝，然后通過離心鑄造的方法將工作層和芯部復合到一起，既滿足了乳輥表層高硬度、高耐磨性的需求，又保證了芯部和輥頸處具有較好的韌性。本發(fā)明熔煉及澆注工藝采用“高溫出爐、低溫澆注”方式，出爐與澆注溫差控制在多70°c，保證了熔煉階段合金元素能夠均勻分布，鋼水經過充分靜置并采用低溫澆注，使得雜質充分上浮并降低了鋼水的過熱度提高凝固效率。本發(fā)明中乳輥工作層澆鑄時，離心機的轉速控制在700~900轉/分鐘，可以使乳輥工作層在澆鑄過程中具有較高的致密度，當輥身工作層的鋼水澆鑄完成后，將離心機的轉速調整到450~550轉/分鐘，降低了離心機轉速，可以使鋼水冷的收縮過程順利進行，有效減少比重偏析。并且外層離心澆注過程離心機轉速控制采用這種“高速充型，降速凝固”方式保證外層高速鋼快速充型以及均勻凝固。
[0012]本發(fā)明中鑄件在砂箱中的緩冷時間為120小時~150小時，保證了鑄件的均勻冷卻，避免了開裂。本發(fā)明中乳輥的回火時間為150~280小時，為碳化物的析出提供了充足的時間，碳化物在輥身工作層起到彌散強化的作用，進一步提高了輥身工作層的硬度和耐磨性，提尚了乳棍壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1是實施例一中乳輥輥身試環(huán)深度在10mm金相組織； 圖2是實施例一中乳輥輥身試環(huán)深度在50_金相組織；
圖3是實施例二中乳輥輥身試環(huán)深度在10_金相組織；
圖4是實施例二中乳輥輥身試環(huán)深度在50_金相組織。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明:
實施例一
一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥，包括球墨鑄鐵的芯部和輥頸以及輥身工作層，輥身工作層的各化學成分重量百分含量設計為:C2.4?2.7%，S1.30?0.80%，Mn0.60 ?L 20%，Crl5.00 ?17.00%，N1.80 ?L 20%，Mo0.60 ?L 20%，V0.2-0.6%，N0.6-0.8%。，，S彡0.05%，P彡0.1%，其余為Fe和不可避免雜質。
[0015]一種用于熱連乳精乳前段的高合金乳輥的制備方法，包括以下工藝過程:
a)冶煉:輥身工作層以優(yōu)質廢鋼配以適當的合金為原料，原料中含有VN合金，在感應爐中進行冶煉，冶煉溫度為1500°C ;出爐前用0.5%的鋁對鋼水進行脫氧，反應溫度為1500。。；
乳輥芯部為球墨鑄鐵，以生鐵為原料，在高爐中冶煉，冶煉溫度為1460°C，出爐前在鐵水中加入孕育劑和球化劑，孕育劑為硅鐵，添加量為0.4%，球化劑為稀土鎂合金，添加量為1% ；
b)離心鑄造:首先澆注輥身工作層，工作層鋼水的熔煉及澆注工藝采用“高溫出爐、低溫澆注”方式，工作層鋼水的澆鑄溫度為1350°C，工作層鋼水的澆注溫度至少低于出爐溫度70°C以上。工作層離心澆注過程中，采用“高速充型，降速凝固”的方式控制離心機轉速，以保證外層高速鋼快速充型以及均勻凝固。當輥身工作層澆鑄時離心