離心鑄造高硼高速鋼復(fù)合軋輥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開(kāi)了一種離心鑄造復(fù)合乳輥及其制備方法，特別涉及一種離心鑄造高硼 高速鋼復(fù)合乳輥及其制備方法，屬于復(fù)合鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 乳鋼技術(shù)的進(jìn)步，包括對(duì)更高的乳制效率、更高的乳材質(zhì)量和更低的乳制成本的 不懈追求，使乳輥制造技術(shù)也在發(fā)生飛躍性發(fā)展。乳輥發(fā)展的主要趨勢(shì)是用耐磨性能優(yōu)異 的高速鋼取代普通高鉻鑄鐵乳輥和高鎳鉻無(wú)限冷硬鑄鐵乳輥，用復(fù)合乳輥取代整體乳輥。
[0003] 為了提高乳輥的耐磨性能，中國(guó)發(fā)明專利CN103008617A公開(kāi)了一種高速鋼復(fù)合熱 乳乳輥的制備方法，其特征在于，所述方法采用電渣空心抽錠方法先制作再生高速鋼復(fù)合 乳輥輥環(huán)，利用中頻爐或電弧爐將成本低的球墨鑄鐵或普碳鋼熔化，以澆鑄方式制造乳輥 輥芯，同時(shí)將乳輥外環(huán)與乳輥輥芯澆鑄熔合在一起，從而制備工作輥環(huán)為高速鋼，芯材為球 墨鑄鐵或普碳鋼的復(fù)合的熱乳乳輥。該發(fā)明方法所制備的高速鋼復(fù)合乳輥特點(diǎn)是外層厚度 均勻;組織細(xì)小致密;芯部材料的采用球墨鑄鐵或普碳鋼。在乳輥輥環(huán)制作中利用稀土處理 與電渣精煉的雙重作用全面提高乳輥工作面質(zhì)量，使用壽命長(zhǎng);輥身及輥芯采用的是球墨 鑄鐵或普碳鋼綜合成本低。中國(guó)發(fā)明專利CN101403032還公開(kāi)了一種乳鋼行業(yè)中板帶乳機(jī) 應(yīng)用的高速鋼復(fù)合乳輥的熱處理工藝。熱處理工藝分為退火、淬火和回火三個(gè)階段，適用于 高速鋼復(fù)合乳輥。其中，退火加熱速度為10~60°C/h，退火加熱溫度為600~750°C，保溫時(shí) 間8~20h，退火冷卻采用爐冷。該發(fā)明具有退火硬度低，利于切削加工，淬火回火后高速鋼 乳輥硬度高、硬度均勻性好、徑向硬度降小等優(yōu)良的特點(diǎn)。中國(guó)發(fā)明專利CN102319897A還公 開(kāi)了一種噴射成形高銀高速鋼復(fù)合乳輯的制造方法，具體包括以下步驟:步驟1:高銀高速 鋼化學(xué)百分?jǐn)?shù)如下：1.7~1.8C，1.2~1.6Si，5.0~6.0Cr，1.2~1·4Μ〇,0·5 ~0.6V，8.0~ 10.0V，P<0.03，S<0.02,余量為鐵;制備復(fù)合乳輥的方法:首先根據(jù)所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分進(jìn) 行冶煉，將所需噴射的量稱取高釩高速鋼置于熔煉包內(nèi)，開(kāi)啟栗抽至10~3Mpa，充入氬氣至 工作氣壓，感應(yīng)加熱至1300~1500°C熔化;步驟2:將球磨鑄鐵輥芯用感應(yīng)線圈預(yù)熱至1050 ~1150°C，置入沉積腔中；步驟3:將步驟1得到的熔煉包內(nèi)熔液以20~25kg/min傾倒至中間 包內(nèi)，控制中間包液面高度，金屬熔液經(jīng)導(dǎo)液管流下，形成金屬液流并在噴嘴掃描角度為4 ~6°，壓力為1.5~2.5MPa的氮?dú)庾饔孟蚂F化并迅速降溫，同時(shí)所述預(yù)熱后的球磨鑄鐵輥根 據(jù)設(shè)定速度進(jìn)行繞軸旋轉(zhuǎn)和沿軸向的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，沉積并凝固形成50~55mm的沉積層， 得到高釩高速鋼復(fù)合乳輥試樣;步驟:4:為了防止合金和輥芯結(jié)合層產(chǎn)生裂紋，將所述高釩 高速鋼復(fù)合乳輥試樣，在溫度為650 - 680°C，保溫2小時(shí)，在溫度為300 - 320°C保溫1小時(shí)， 然后冷卻至室溫;步驟5:將經(jīng)過(guò)步驟4處理后的所述試樣在溫度為1050°C~1150°C下淬火， 風(fēng)冷;在溫度溫為450°C~600°C下回火，保溫3h，空冷，回火不超過(guò)3次，得到高釩高速鋼復(fù) 合乳輥。中國(guó)發(fā)明專利CN101240403還公開(kāi)了一種乳鋼行業(yè)中板帶乳機(jī)應(yīng)用的高速鋼復(fù)合 乳輥及其鑄造方法。復(fù)合乳輥的外層材料為高速鋼，中間層材料為球墨鑄鐵原鐵水或石墨 半鋼，乳輥芯部材料為球墨鑄鐵。采用離心復(fù)合鑄造工藝，乳輥分三次澆注成型，在離心機(jī) 上，保持恒定的離心轉(zhuǎn)速，將外層和中間層金屬材料澆注成型，然后靜止?jié)沧⑷檩佇静拷饘?使之最終成型；該發(fā)明高速鋼復(fù)合乳輥，與以往雙層或其他三層復(fù)合高速鋼乳輥相比，三層 金屬冶金結(jié)合良好，強(qiáng)度高；中間層材質(zhì)的優(yōu)化選擇提高了結(jié)合層強(qiáng)度，中間層中影響結(jié)合 性能的碳化物減少，并有效地避免了外層高速鋼中的合金元素向芯部擴(kuò)散，影響芯部材質(zhì) 性能，避免熱處理過(guò)程以及乳制過(guò)程中工作層開(kāi)裂和脫落。中國(guó)發(fā)明專利CN101274359還公 開(kāi)了 一種電磁離心鑄造高速鋼復(fù)合乳輯工作層材質(zhì)，其成分質(zhì)量百分比為：1.8~2.5C ,3.0 ~10.0￥，2.0~4.01〇,4.0~7.00,0.5~2.0￥，0.03~0.51^，51<1.0，]\111<1.0，余量為卩6 和不可避免雜質(zhì)；其中，在輥身工作層離心澆注和凝固過(guò)程中，施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.21T~ 0.30T的電磁場(chǎng)。該發(fā)明尚碳尚媽尚速鋼材質(zhì)，米用電磁尚心鑄造工藝可以制造尚碳尚媽尚 速鋼復(fù)合乳輥，以W代V，不僅消除了鑄造組織的宏觀偏析，有效地控制MC碳化物均勻分布， 而且明顯地改善了高速鋼復(fù)合乳輥的使用性能。中國(guó)發(fā)明專利CN 101037760還公開(kāi)了一種 高碳高釩高速鋼復(fù)合乳輥，制得的該高碳高釩高速鋼乳輥外層的化學(xué)成分及其重量百分比 為：C:1.8% ~3·0%，ν:3·0% ~6.0%，Cr:4.0% ~6.0%，M〇:3.0%~6.0%，W:1.0%~ 3.0%，Nb:1.0%~5.0%，Co:1.0%~5.0%，Si<1.0%，Mn<1.5%，P<0.04%，S< 0.04%，Y:0.05% ~0.20%，Ti :08%~0.25%，Mg:0.03%~0.12%，Zr :0.04%~0.18%， Te: 0.02%~0.12%，余量為Fe，化學(xué)成分的總和為100%。其制備利用電爐熔煉，采用離心 鑄造方法鑄造成形，熱處理包括淬火和回火處理。但是上述高速鋼復(fù)合乳輥中含有數(shù)量較 多的釩、鎢、鉬、鈮、鈷等昂貴和金元素，因此乳輥制造成本高，推廣應(yīng)用困難。
[0004] 為了降低乳輥制造成本，中國(guó)發(fā)明專利CN 103014516A公開(kāi)了一種含硼低合金高 速鋼乳輥及其制造方法。所述乳輥包括輥身和輥芯兩部分組成，輥身的化學(xué)成分按照重量 百分比計(jì)算為：(： ：0.7~0.8,0:1.3~2.4,8:2.50~3.0，￥:1.0~1.5，￥ :1.0~1.5^:< 1.0，]^:<0.4，1^ :0.09~0.12，]\%:0.16~0.19，1^:0.10~0.12，？ ：<0.03,5<0.03，余量 為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)，輥芯為球墨鑄鐵。該發(fā)明的所述乳輥的制造方法為熔煉-脫氧 合金化-稀土鎂復(fù)合變質(zhì)處理后采用離心澆注，再經(jīng)熱處理后加工成成品；該發(fā)明的主要優(yōu) 點(diǎn)是耐磨顆粒以硼化物顆粒為主，降低合金元素添加量，從而降低生產(chǎn)成本，并且硬度高、 耐磨性和抗熱疲勞性能好，材質(zhì)均勻后期抗事故性強(qiáng)。中國(guó)發(fā)明專利CN102994692A還公開(kāi) 了一種高硼高速鋼乳輥材料及其冶煉方法，其特征在于，經(jīng)過(guò)下列步驟制得：1)按下列組分 的質(zhì)量比備料:73.0-76.0%的Q235廢鋼、1.5-1.8%的鎢鐵、3.0-3.3%的鉬鐵、1.0-1.2% 的釩鐵、6.0-6.5%的高碳鉻鐵、0.5-0.8%的金屬銅、0.12-0.16%的金屬鋁、1.2-1.4%的 硅鈣合金、0.20-0.28%的稀土硅鐵鎂合金、0.3-0.5%的鈮鐵、8.2-8.6%的硼鐵、0.55-0.80%的硅鐵、0.35-0.50%的釩氮合金、1.20-1.36%的鋯硅鐵和0.15-0.20%的鈦鐵;2) 先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)73 · 0-76 · 0 %的Q235廢鋼、1 · 5-1 · 8 %的鎢鐵、3 · 0-3 · 3 %的鉬鐵、6 · 0-6 · 5 %的 高碳鉻鐵、0.5-0.8%的金屬銅和0.3-0.5%的鈮鐵，放入電爐內(nèi)，升溫至1580~1600°C，使 混合料加熱熔化后，依次加入1.2-1.4%的硅鈣合金、1.0-1.2%的釩鐵、0.12-0.16%的金 屬鋁和3.5-4.0%的硼鐵，將鋼水溫度升至1610~1630°C; 3)在澆包內(nèi)預(yù)先加入粒度為5~ l〇mm，并經(jīng)550~600°C預(yù)熱2~4小時(shí)的，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20-0.28%的稀土硅鐵鎂合金、0.15-0.20%的鈦鐵、0.66-0.80%的鋯硅鐵和1.5-1.8%的硼鐵，之后將步驟2)的溫度為1610~ 1630°C的鋼水，澆入澆包內(nèi)，進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理和合金化處理；（4)鋼水在澆包內(nèi)靜置4~10 分鐘，當(dāng)鋼水溫度降至1450~1475°C時(shí)，將鋼水澆注至鑄型中，并在鋼水澆注過(guò)程中，隨流 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ο . 55-0.80 %的硅鐵、Ο . 35-0.50 %的釩氮合金、0.45-0.60 %的鋯硅鐵和 2.4-3.0 %的硼鐵，冷卻后，得到高硼高速鋼乳輥。中國(guó)發(fā)明專利CN 102962423A還公開(kāi)了離 心復(fù)合高碳高硼高速鋼復(fù)合輥套，由外層高速鋼和內(nèi)層石墨鋼復(fù)合而成，其特征在于:外層 高速鋼化學(xué)成分為：C1.5~2.1，Si0.5~1.2，Mn0.6~0.8，P<0.03，S<0.03，Cr5.0~10， Ni0.5~1.0，Mo2.0~4.0，W0.5~2.0，Nd0.5~2.0，V4.0~6.0，Ti0.5~1.5，B0.5~2.0， 腸.05~0.15，余量為？6 ;內(nèi)層石墨鋼化學(xué)成分為：(：1.3~2.0,5丨1.1~2.0，]\1110.4~0.8， 00.4