萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輥環(huán)及其制造方法，具體涉及一種萬(wàn)能型鋼乳機(jī)高鉻合金離心立輥輥環(huán)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乳制技術(shù)的發(fā)展提高了乳制產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了消耗，同時(shí)對(duì)乳輥的質(zhì)量提出了較高要求。用于乳制型鋼產(chǎn)品的萬(wàn)能型鋼乳機(jī)用乳輥就是其中一種，隨著乳鋼生產(chǎn)工藝和設(shè)備迅速發(fā)展，乳輥性能好壞直接影響乳材的表面質(zhì)量和乳材成本，在乳鋼生產(chǎn)中占有重要地位，因此對(duì)乳輥材質(zhì)和生產(chǎn)工藝的研究，已成為冶金乳輥生產(chǎn)廠家共同關(guān)注的問(wèn)題。
[0003]萬(wàn)能型鋼立輥輥環(huán)一般采用高碳半鋼材質(zhì)制作。高碳半鋼材質(zhì)的立輥輥環(huán)用于乳制軌類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，耐磨性略差，下機(jī)輥面有些粗糙，乳材的表面質(zhì)量略差；由于型鋼廠對(duì)乳輥材料提出了更高要求，針對(duì)萬(wàn)能軌梁乳線輥環(huán)產(chǎn)品，為了進(jìn)一步提高輥環(huán)的乳制周期，提高工作層耐磨性，同時(shí)也必須保證輥環(huán)的安全性，特進(jìn)行了萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)及其制造方法的研制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)及其制造方法，以提升立輥輥環(huán)的耐磨性和綜合使用性能，使輥環(huán)具有高的耐磨性，抗熱裂性，并在輥環(huán)使用過(guò)程中乳制周期滿(mǎn)足用戶(hù)要求，下機(jī)輥環(huán)表面光滑，磨削量低，提升乳材的表面質(zhì)量。
[0005 ]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)，工作層的合金成分及各合金成分的重量百分含量*:C1.70?2.10%，Si0.40?1.00%，Mn0.70?1.20%，P<0.03%，S<0.03%，Crl0?20%，Mo0.50?I.50%，N1.20?1.30%，V < 0.2%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
芯部的合金成分及各合金成分的重量百分含量為:C0.5?1.5%，Sil.0?2.0%，Μη0.3?1.0%，P < 0.08%，S < 0.03%,Cr <0.5%,Ni <0.5%,Mo <0.15%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:工作層的合金成分及各合金成分的重量百分含量為:C1.90 ?2.0%，Si0.60?0.9%，Μη0.80?1.10%，P < 0.03%，S < 0.03%，Crl3 ?19%，Mo0.80?I.40%，N1.60?1.20%，V < 0.2%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
芯部的合金成分及各合金成分的重量百分含量為:C0.7?1.2%，Si 1.3?1.9%,Mn0.5?
0.8%，P < 0.08%，S < 0.03%,Cr <0.5%,Ni <0.5%,Mo <0.15%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:工作層和芯部的厚度比為1/3?1/2。
[0008]—種萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)的制造方法，包括如下步驟:
A、冶煉:在中頻爐內(nèi)分別熔煉工作層原材料和芯部原材料，熔煉溫度均為1500?16500C，得到工作層材料鋼液和芯部材料鋼液；
B、變質(zhì)處理:對(duì)步驟A得到的工作層材料鋼液和芯部材料鋼液進(jìn)行變質(zhì)處理； C、離心澆注:首先將鑄型裝入離心機(jī)內(nèi)，開(kāi)啟離心機(jī)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為350rpm?450rpm，將工作層材料鋼液澆注到高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，工作層材料鋼液的澆注溫度為1350?1600°C，控制工作層材料鋼液凝固厚度達(dá)到使用層厚度和余量要求后，將芯部材料鋼液澆注到高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，芯部材料鋼液的澆注溫度為1400?1500°C；
D、熱處理:將檢測(cè)合格的輥坯進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度700?880°C，退火時(shí)間120?200h，保溫結(jié)束后隨爐冷卻，然后機(jī)械加工需要的尺寸及精度;機(jī)械加工后進(jìn)行正火處理，正火溫度1000?1060°C，正火完成后以風(fēng)冷+空冷的冷卻方式冷卻到400°C，然后進(jìn)行回火處理，回火溫度480?560°C，回火完成后空冷至室溫；
回火完成后，按所需尺寸對(duì)輥坯進(jìn)行精加工，制成輥環(huán)，進(jìn)行超聲波檢測(cè)、硬度測(cè)試和金相組織檢驗(yàn)。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟B所使用的變質(zhì)劑為稀土和硅鋇，添加量為0.2?0.6%。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C中，芯部材料鋼液的澆注分為兩步驟:測(cè)溫至1450?1500°C澆注1/4?1/3的芯部材料鋼液，測(cè)溫至1400?1450°C澆注剩余芯部材料鋼液。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟D中，所用的回火處理為兩次以上。
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟D中熱處理后的輥環(huán)的金相組織包括馬氏體基體、面積率為8?15%的碳化物。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:熱處理后的輥環(huán)的工作層硬度為70?80HSD，硬度均勻性< 4HSD。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是:本發(fā)明通過(guò)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，成功研發(fā)了適用于型鋼萬(wàn)能乳機(jī)高鉻合金材質(zhì)的離心輥環(huán)及其制造方法。該輥環(huán)材質(zhì)具備高合金特性，合金分布均勻，有效提升了輥環(huán)工作層的性能指標(biāo);通過(guò)設(shè)定合理的輥環(huán)熱處理工藝，滿(mǎn)足了輥環(huán)新材質(zhì)設(shè)計(jì)的組織性能要求，使輥環(huán)的耐磨性大大提高。
[0015]本發(fā)明中工作層設(shè)計(jì)了高鉻合金材質(zhì)，鉻合金含量提高到10%以上，合金含量的提高保證了工作層高的耐磨性，并且通過(guò)C、Mn、Cr、Mo、V等合金元素合理匹配，保證了基體碳化物含量以及基體組織馬氏體，在耐磨性提高的同時(shí)輥環(huán)的抗熱裂性得以提升。本發(fā)明產(chǎn)品采用離心鑄造方式生產(chǎn)，不僅提高了耐磨性，同時(shí)也提高了抗熱裂性能，實(shí)乳效果優(yōu)良。
[0016]本發(fā)明的高鉻合金復(fù)合輥環(huán)，工作層和芯部成分差距很大，兩種成分的冶金結(jié)合較困難，既要防止工作層高鉻合金鋼液氧化，又要控制芯部石墨鋼鋼液澆入量、澆注溫度，以保證良好的組織形態(tài)，因此采用二次熱處理工藝，獲得了理想的組織性能。
[0017]由于高鉻合金輥環(huán)含有較高的Cr和C，屬于萊氏體鋼成分，在凝固過(guò)程中易形成粗大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳化物，高鉻鑄態(tài)組織主要由粗大網(wǎng)狀原始共晶碳化物和奧氏體基體組成。為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)時(shí)的技術(shù)性能要求，熱處理工藝制定起著關(guān)鍵作用。第一段熱處理:球化退火，改善高鉻合金顯微組織中原始碳化物的形態(tài)、大小和分布。球化處理一方面使溶入鋼中的合金元素增多，在淬火回火后能夠產(chǎn)生足夠的二次硬化效應(yīng)，同時(shí)基體得到充分強(qiáng)化使部分合金碳化物分解和合金元素均勻化，減小成分偏析。
[0018]第二段熱處理:正火+多次回火，消除殘余奧氏體，消除應(yīng)力，得到理想的組織和硬度。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)放大100倍的工作層的金相組織照片；其中，白色的為碳化物，碳化物所占面積率為8?15%，黑色的為馬氏體+殘留奧氏體。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例1
如圖1所示，一種用于萬(wàn)能型鋼乳機(jī)高鉻合金材質(zhì)離心輥環(huán)，規(guī)格為Φ 980/476 X 342，工作層使用70?80mm(半徑)，硬度要求為HSD70?80。工作層的合金成分及各合金成分的重量百分含量為:CI.90%，S i 0.70%，Mn0.90%，P < 0.0 3%，S < 0.03%，Cr 15%，Mo I.0%，Ni 0.8%，V0.2%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
芯部的合金成分及各合金成分的重量百分含量為:C: 1.1 %，S i 1.5 %，M η: 0.7 %，P <
0.08%，S < 0.03%,Cr0.4，N1.35，Μο0.15，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0021]工作層厚度為90mm，芯部厚度為180mm。
[0022]萬(wàn)能型鋼高鉻合金離心輥環(huán)的制造方法，包括如下步驟:
A、冶煉:在中頻爐內(nèi)分別熔煉工作層原材料和芯部原材料，熔煉溫度均為1550°C，得到工作層材料鋼液和芯部材料鋼液；
B、變質(zhì)處理:對(duì)步驟A得到的工作層材料鋼液和芯部材料鋼液進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為稀土和硅鋇，添加量為0.4%。變質(zhì)處理用以增加材料硬質(zhì)點(diǎn)及改善碳化物質(zhì)點(diǎn)形態(tài)。減少夾雜，凈化鋼液，細(xì)化晶粒，穩(wěn)定合金元素。
[0023]C、離心澆注:首先將鑄型裝入離心機(jī)內(nèi)，開(kāi)啟離心機(jī)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為400rpm，離心重力倍數(shù)為100G。將工作層材料鋼液澆注到高速旋