專利名稱：一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，特別涉及一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軋輥是軋鋼生產(chǎn)中的主要消耗備件之一，軋輥消耗約為軋鋼生產(chǎn)成本的5% 10%。如果考慮因軋輥消耗而帶來(lái)的生產(chǎn)停機(jī)、降產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)增加等因素，則其所占生產(chǎn)成本的比重會(huì)更高。軋輥質(zhì)量不僅關(guān)系到軋鋼生產(chǎn)成本和軋機(jī)生產(chǎn)作業(yè)率，還在很大程度上影響軋材質(zhì)量。隨著軋鋼技術(shù)的發(fā)展，軋機(jī)速度和自動(dòng)化程度不斷提高，對(duì)軋輥質(zhì)量特別 是軋輥的耐磨性、強(qiáng)度及韌性等提出了更高的要求。進(jìn)一步提高軋輥性能以適應(yīng)軋機(jī)的需要，實(shí)現(xiàn)鋼鐵型材的節(jié)能降耗生產(chǎn)，是軋輥研制者面臨的新目標(biāo)。我國(guó)軋輥制造業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和壯大，目前已成為世界軋輥產(chǎn)量大國(guó)，軋輥制造技術(shù)和材質(zhì)品種方面有很大的發(fā)展。在軋輥材質(zhì)方面，從球墨鑄鐵、合金無(wú)限冷硬鑄鐵發(fā)展到現(xiàn)在的針狀組織球墨鑄鐵、高合金無(wú)限冷硬鑄鐵、高鉻鑄鐵、硬質(zhì)合金、半高速鋼和高速鋼等。在鑄造工藝方面也從常規(guī)澆鑄單一材質(zhì)和溢流法澆鑄復(fù)合材質(zhì)，發(fā)展到離心復(fù)合澆鑄工藝。目前國(guó)內(nèi)軋輥供應(yīng)能力已達(dá)到70萬(wàn)噸以上，設(shè)計(jì)制造能力可以達(dá)到100 120萬(wàn)噸。隨著我國(guó)軋鋼裝備的改造和不斷從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的軋機(jī)，軋機(jī)向自動(dòng)化、連續(xù)化、重型化方向發(fā)展，對(duì)軋輥的組織和性能提出了更高的要求。然而，我國(guó)自行研制的冶金軋輥軋制鋼材平均消耗與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有較大的差距。來(lái)自中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)鋼產(chǎn)量已接近9億噸，占全球鋼產(chǎn)量40%以上，我國(guó)已成為全球最大的鋼材生產(chǎn)和凈出口國(guó)。目前，我國(guó)軋輥消耗為1.0 1.2 kg/t鋼，年消耗軋輥近百萬(wàn)噸，年消耗軋輥資金140億元以上。為了滿足軋鋼生產(chǎn)的實(shí)際需要，我國(guó)每年都需要花費(fèi)大量外匯進(jìn)口軋輥，僅2010年進(jìn)口優(yōu)質(zhì)軋輥約3. 0萬(wàn)噸，消耗外匯約2億美元。我國(guó)軋輥的大量消耗，造成了資源和能源的巨大浪費(fèi)。另外，國(guó)外軋輥年消耗量也超過(guò)百萬(wàn)噸，市場(chǎng)需求量大。因此，提高軋輥質(zhì)量，延長(zhǎng)軋輥壽命，不僅能節(jié)省大量外匯，而且還可以節(jié)省大量的軋輥材料，開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)壽命軋輥材料及其成形技術(shù)，不僅可滿足國(guó)內(nèi)需求，而且還可實(shí)現(xiàn)出口創(chuàng)匯。中國(guó)發(fā)明專利CN101445892公開(kāi)了一種高硼高速鋼軋輥材料，該軋輥材料具有成本低，使用壽命長(zhǎng)，綜合性能好等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)發(fā)明專利CN102409267A還公開(kāi)了一種含硼高速鋼軋輥及其制備方法，利用電爐可生產(chǎn)，輥面硬度高、耐磨性好和輥頸強(qiáng)度高、韌性好。中國(guó)發(fā)明專利CN101623751還公開(kāi)了一種含硼低合金高速鋼軋輥的制備方法，其特征在于軋輥首先采用金屬型澆注，軋輥輥身材質(zhì)是含硼低合金高速鋼，輥芯是球墨鑄鐵。軋輥經(jīng)粗加工后，置于溫度低于200°C的加熱爐中，保溫I 3小時(shí)后，然后以15 25°C /小時(shí)的升溫速度加熱至520 580°C，保溫后空冷。再將軋輥重新置于溫度低于300°C的加熱爐中，保溫I 2小時(shí)后，然后以28 40°C /小時(shí)的升溫速度加熱至480 510°C，保溫后爐冷至溫度低于180°C后，空冷至室溫。不僅能耗低、熱處理周期短，而且具有良好的使用效果。中國(guó)發(fā)明專利CN101805869A還公開(kāi)了一種含硼高鉻高速鋼軋輥材料及其熱處理方法，該軋輥材料經(jīng)熔煉、爐外變質(zhì)、澆注和熱處理后，精加工成軋輥，軋輥材料硬度高、耐磨性好，且不需要高溫?zé)崽幚?，具有工藝?jiǎn)便、能耗低和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，推廣應(yīng)用具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)發(fā)明專利CN101831590A還公開(kāi)了一種高硼低合金高速鋼軋輥及其制造方法，該軋輥由輥身(I)和輥芯(2)兩部分組成，軋輥輥身化學(xué)組成成分是(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ ) :C :0. 32 0. 55%,B :1. 42 2. 13%,Cr :5. 2 6. 5%,W :2. 5 4. 5%,V :1. 6 1. 8%,Nb
0.5 1. 0%、S1:0. 3 1. 0%、Mn :0. 3 1. 0%、T1:0. 10 0. 20%、N :0. 05 0. 12%、Y :0. 04 0. 12%, Mg :0. 08 0. 15%, P < 0. 04%, S < 0. 04%，余量為 Fe。本發(fā) 明制得的軋輥具有硬度高、淬透層深、耐磨性和抗熱疲勞性能好等特點(diǎn)，在熱軋鋼生產(chǎn)中具有良好的使用效果。中國(guó)發(fā)明專利CN102061423A還公開(kāi)了一種含硼高速鋼軋輥材料的復(fù)合處理方法，屬于耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。處理步驟如下首先在電爐內(nèi)熔煉高速鋼軋輥材料，鋼水經(jīng)脫氧、脫硫后，將溫度升至1630 1650°C后出爐，然后將加熱至1000 1100°C，并破碎至2 6mm的硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。鋼包底部預(yù)先加入了含稀土、鉀、鎂、鍶、鈣等多種微量元素的復(fù)合變質(zhì)劑，鋼水出爐3 5分鐘后，在鋼包底部對(duì)鋼水進(jìn)行吹氬凈化處理，吹氬時(shí)間6 10分鐘，鋼水溫度達(dá)到1460 1480°C后，將鋼水澆注成軋輥。軋輥具有夾雜物少、力學(xué)性能高和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，推廣應(yīng)用具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)發(fā)明專利CN102366830A還公開(kāi)了一種含硼軋輥的鑄造方法，所述含硼軋輥的外層采用離心鑄造方法成形，輥芯采用球墨鑄鐵，并以頂注方法澆注成形。本發(fā)明方法在所采用的軋輥外層材料中含有硼，以提高軋輥的耐磨性，同時(shí)添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高軋輥的硬度。中國(guó)發(fā)明專利CN102107215A還公開(kāi)了一種資源節(jié)約型含硼高速鋼復(fù)合軋輥及其制備方法，由外層和輥芯兩部分通過(guò)離心復(fù)合鑄造而成。其外層各種原料組成35-40%高速鋼軋輥的合金鐵屑、20-25 %高鉻鑄鐵軋輥的合金鐵屑、15-20 %高鎳鉻無(wú)限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、4-8%鎢渣鐵合金、1. 0-1. 5% 硼鐵、1. 0-1. 2%低碳錳鐵、0. 15-0. 25%鈦鐵、0. 2-0. 3%釔基重稀土硅鐵合金、0. 25-0. 30%氮化鉻鐵、0. 2-0. 3%鎂鋁鈣合金，余量是低碳廢鋼片。輥芯是球墨鑄鐵。該發(fā)明復(fù)合軋輥具有良好的綜合力學(xué)性能和耐磨性，且以軋輥加工殘?jiān)鼮橹饕?，具有?jié)約資源和成本低廉等特點(diǎn)，推廣應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。中國(guó)發(fā)明專利CN101078090還公開(kāi)了一種低合金高速鋼軋輥材料及制造方法，其材料的化學(xué)成分是(重量％ ) C 1. 2 1. 8%, Cr :4. 5 6. 5%, W :1. 0 3. 0%, Mo :1. 0 3. 0%, V 3. 0 5. 0%，Al :0. 6 1. 2%，S1:0. 8 1. 2%，N :0. 05 0. 15 %, B :0. 04 0. 12%,Nb :0. 05 0. 20%，T1:0. 06 0. 18%，Y :0. 04 0. 15%, Mn < 0. 5%, P < 0. 04%, S< 0. 04%，余量 Fe，且實(shí)際碳含量為0. 033W+0. 063Mo+0. 060Cr+0. 200V+ (0. 08 0. 20)。制造用電爐熔煉，軋輥采用離心復(fù)合鑄造或連續(xù)復(fù)合鑄造成型，軋輥經(jīng)過(guò)粗加工后進(jìn)行淬火和回火處理，最后精加工至規(guī)定尺寸和精度。該低合金高速鋼軋輥材料含有較少的鎢、鑰合金元素，不含價(jià)格昂貴的鈷元素，生產(chǎn)成本低，具有良好的紅硬性、強(qiáng)韌性和耐磨性。但是，目前所開(kāi)發(fā)的各種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，均存在工藝穩(wěn)定性較差和推廣應(yīng)用較困難等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對(duì)高速鋼軋輥材料及其冶煉過(guò)程中存在的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種性價(jià)比高、處理工藝簡(jiǎn)便的高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法。本發(fā)明是先在電爐內(nèi)冶煉低合金高速鋼鋼水，然后，在出爐過(guò)程中加入釩鐵和部分硼鐵進(jìn)行合金化，還在澆包內(nèi)加入部分硼鐵和復(fù)合變質(zhì)劑，最后在澆注過(guò)程中，隨流加入釩氮合金、鋯硅鐵、硅鐵和部分硼鐵顆粒。本發(fā)明所述高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，經(jīng)過(guò)下列工藝步驟實(shí)現(xiàn)
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%的鑰鐵、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)為73.0-76. 0%的Q235廢鋼、1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵、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 10mm，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0. 55-0. 80%的硅鐵、0. 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，得到高硼高速鋼軋輥。所述步驟I)中的各組分均為市場(chǎng)上購(gòu)買的產(chǎn)品，其中
Q235廢鋼的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比0. 14-0. 22%的C，0. 30-0. 65%的Mn，Si ( 0. 30%, S 彡 0. 050%, P 彡 0. 045%,余量為 Fe ；
鎢鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比75-85%的W，C^O. 40%, P^O. 05%, S^O. 08%,Si ( 0. 70%, Mn ( 0. 50%, Fe 余量；
鑰鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比55-65%的Mo，C^O. 10%, P^O. 05%, S^O. 10%,Si (1. 0%, Cu ( 0. 50%, Fe 余量；
釩鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比48-55%的V，C彡0. 40%, P彡0. 06%, S彡0. 04%,Si ( 2. 0%, Al (1. 5%, Fe 余量；
高碳鉻鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比62. 0-72. 0%的Cr，7. 5-9. 0%的C，P彡0. 06%,S^O. 05%, Si ( 3. 0%, Fe 余量；
硅鈣合金的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比54-58%的Si，27-31%的Ca，C^O. 60%,P 彡 0. 03%, S 彡 0. 05%, Al ( 2. 0%, Fe 余量；
稀土硅鐵鎂合金的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比8. 0-10. 0%的RE，8. 0-10. 0%的Mg，Ca ( 3. 0%, Si ( 44. 0%, Mn ( 2. 0%, Ti (1. 0%, Fe 余量；
鈮鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比60-70%的Nb，C彡0. 03%, P彡0. 04%, S彡0. 03%,Si ( 2. 0%, Al ( 2. 5%, Fe 余量；
硼鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比19-21%的B，C彡0.50%，P ^ 0. 10%, S彡0.01%，Si (1. 0%, Fe 余量；
硅鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比74-80%的Si，Al (1. 5%, C彡0. 20%, P彡0. 04%,S 彡 0. 02%, Cr ( 0. 5%, Mn ( 0. 5%, Ca 彡1. 0%, Fe 余量；
釩氮合金的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比43-48%的V，8-11%的N，S <0. 065%, P <0. 065%,C〈O. 50%, Fe 余量；
鋯硅鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比22-27%的Zr，38-43%的Si，0. 5-1. 0%的Al，
0.1-0. 5% 的 C，F(xiàn)e 余量；
鈦鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比28-35%的Ti，Al彡6.0%，Si ^ 4. 0%, C^O. 15%,P 彡 0. 10%, S 彡 0. 06%, Fe 余量。上述高硼高速鋼軋輥材料中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)73. 0-76. 0%的Q235廢鋼，主要是為了補(bǔ)充軋輥材料中的鐵；加入1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵，主要是為了提高軋輥材料的紅硬性,改善其高溫耐磨性；加入1. 0-1. 2%的釩鐵，主要是為了形成高硬度的M(B，C)型硼碳化物，提高軋輥材料的耐磨性；加入6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵，一方面是為了補(bǔ)充軋輥材料中的碳含量，另一方面，利用鉻改善軋輥材料的淬透性，在此基礎(chǔ)上，加入0. 5-0. 8%的金屬銅，是為了進(jìn)一步改善軋輥材料的淬透性；加入0. 12-0. 16%的金屬鋁主要是為了起脫氧作用；加入1. 2-1. 4%的硅鈣合金和0. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金，有脫氧、脫硫、改善夾雜物形態(tài)和分布的作用，有利于提高軋輥材料的強(qiáng)韌性；加入0. 3-0. 5%的鈮鐵、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，主要是為了細(xì)化硼碳化物，有利于改善軋輥材料的強(qiáng)韌性和抗熱疲勞性能；加入8. 2-8. 6%的硼鐵，主要是為了獲得高硬度的硼碳化物，改善軋輥耐磨性，在此基礎(chǔ)上，加入0. 55-0. 80%的硅鐵，主要是起孕育和細(xì)化凝固組織的作用。為了充分發(fā)揮合金材料的作用，高硼高速鋼軋輥材料冶煉過(guò)程中，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%的鑰鐵、6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵、
0.5-0. 8%的金屬銅和0. 3-0. 5%的鈮鐵在感應(yīng)電爐內(nèi)混合加熱熔化，將溫度升至1580 1600°C，然后依次加入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。在此基礎(chǔ)上，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金顆粒、0. 15-0. 20%的鈦鐵顆粒、0. 66-0. 80%的鋯硅鐵顆粒和1. 5-1. 8%的硼鐵顆粒經(jīng)550 600°C預(yù)熱2 4小時(shí)后，預(yù)先放入澆包，采用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。當(dāng)鋼水溫度為1450 1475°C，再將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過(guò)程中，隨流加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 55-0. 80%的硅鐵、0. 35-0. 50%的釩氮合金、0. 45-0. 60%的鋯硅鐵和2. 4-3. 0%的硼鐵，這樣可充分發(fā)揮合金元素的有益作用，最后可得到高性能的高硼高速鋼軋輥產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)采用上述方案，使合金元素的有益作用得到充分發(fā)揮，處理工藝簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好，合金元素收得率高，制備的高硼高速鋼軋輥材料，貴重合金元素加入量少，卻具有優(yōu)異的耐磨性和良好的抗熱疲勞性能，尤其在作為熱軋帶鋼和熱軋棒材軋機(jī)軋輥使用時(shí)，其使用壽命比高鎳鉻無(wú)限鑄鐵軋輥提高6倍以上，比高釩高速鋼軋輥提高20%，性價(jià)比高，使用中無(wú)斷輥、剝落和粘鋼現(xiàn)象出現(xiàn)，軋輥使用安全、可靠，推廣應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。實(shí)施例1
采用500公斤中頻感應(yīng)電爐冶煉高硼高速鋼軋輥材料，具體工藝步驟是
(1)按下列質(zhì)量分?jǐn)?shù)備料
74. 21%的Q235廢鋼(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :0. 14-0. 22C, 0. 30-0. 65Mn,(0. 30Si, ( 0. 050S, ( 0. 045P, Fe 余量)、1.5%的鎢鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :75-85W，^ 0. 40C, ^ 0. 05P, ^ 0. 08S,(0. 70Si, ( 0. 50Mn, Fe 余量)、
3.3%的鑰鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :55-65Mo，^ 0. 10C, ^ 0. 05P, ^ 0. 10S,(1. OSi, ( 0. 50Cu, Fe 余量)、1.0%的釩鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :48-55V，^ 0. 40C, ^ 0. 06P, ^ 0. 04S,(2. OSi, (1. 5A1, Fe 余量)、
6.5%的高碳鉻鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比% 62. 0-72. OCr, 7. 5-9. 0C, ( 0. 06P,^ 0. 05S, ^ 3. OSi, Fe 余量)、
0. 5%的金屬銅、
0.16%的金屬鋁、
1.2%的硅鈣合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :54-58Si，27-31Ca, ^ 0. 60C, ^0. 03P,^ 0. 05S, ^ 2. 0A1, Fe 余量)、
0.28%的稀土硅鐵鎂合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :8. 0-10. ORE, 8. 0-10. OMg,Ca ≤ 3.0，Si ^ 44. 0, Mn ≤ 2. 0，Ti ≤1. 0，F(xiàn)e 余量)、
0. 3%的鈮鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 60-70Nb, ( 0. 03C, ( 0. 04P, ( 0. 03S,^ 2. OSi, ^ 2. 5A1, Fe 余量)、
8. 6%的硼鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :19-21B，^ 0. 50C, ^ 0. 10P, ^ 0. 01S,^1. OSi, Fe 余量)、
0. 55%的硅鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 74-80Si, (1. 5A1, ( 0. 20C, ( 0. 04P,(0. 02S, ( 0. 5Cr, ( 0. 5Mn, (1. OCa, Fe 余量)、
0.50%的釩氮合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :43-48V，8-1 IN, <0. 065S, <0. 065P,<0. 50C, Fe 余量)、
1.20%的鋯硅鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :22-27Zr，38_43Si，0. 5-1. 0A1,0. 1-0. 5C, Fe 余量)、
0. 20%的鈦鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :28-35Ti，^ 6. 0A1, ^ 4. OSi, ^ 0. 15C,(0. 10P, ( 0. 06S, Fe 余量)；
(2)先將步驟(I)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)74.21%的Q235廢鋼、1. 5%的鎢鐵、3. 3%的鑰鐵、6. 5%的高碳鉻鐵、0. 5%的金屬銅和0. 3%的鈮鐵，放入感應(yīng)電爐內(nèi)，將溫度升至1582°C，使混合料加熱熔化，然后依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1. 2%的硅鈣合金、1. 0%的釩鐵、0. 16%的金屬鋁和4. 0%的硼鐵，將鋼水溫度升至1613°C ；
(3)在澆包內(nèi)預(yù)先加入顆粒尺寸為5 10mm，并經(jīng)550°C預(yù)熱4小時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.28%的稀土硅鐵鎂合金、0. 20%的鈦鐵、0. 66%的鋯硅鐵和1. 8%的硼鐵，對(duì)鋼水進(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分鐘，當(dāng)鋼水溫度為1458°C，將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過(guò)程中，隨流加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 55%的硅鐵、0. 50%的釩氮合金、0. 54%的鋯硅鐵和2. 8%的硼鐵，最后可得到聞砸聞速鋼乳棍材料。實(shí)施例2
采用500公斤中頻感應(yīng)電爐冶煉高硼高速鋼軋輥材料，具體工藝步驟是
(1)按下列質(zhì)量分?jǐn)?shù)備料
74. 12%的Q235廢鋼(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :0. 14-0. 22C, 0. 30-0. 65Mn,(0. 30Si, ( 0. 050S, ( 0. 045P, Fe 余量)、1. 8%的鎢鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :75-85W，^ 0. 40C, ^ 0. 05P, ^ 0. 08S,(0. 70Si, ( 0. 50Mn, Fe 余量)、
3. 0%的鑰鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :55-65Mo，^ 0. 10C, ^ 0. 05P, ^ 0. 10S,^1. OSi, ^ 0. 50Cu, Fe 余量)、1. 2%的釩鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :48-55V，^ 0. 40C, ^ 0. 06P, ^ 0. 04S,(2. OSi, (1. 5A1, Fe 余量)、
6. 0%的高碳鉻鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比% 62. 0-72. OCr, 7. 5-9. 0C, ( 0. 06P,^ 0. 05S, ^ 3. OSi, Fe 余量)、
0. 8%的金屬銅、
0.12%的金屬鋁、
1.4%的硅鈣合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 54-58Si, 27-31Ca, ( 0. 60C, ( 0. 03P,(0. 05S, ( 2. 0A1, Fe 余量)、
0. 20%的稀土硅鐵鎂合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :8. 0-10. ORE, 8. 0- 10. OMg,Ca ( 3. 0，Si ( 44. 0，Mn ( 2. 0，Ti (1. 0，F(xiàn)e 余量)、
0.5%的鈮鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 60-70Nb, ( 0. 03C, ( 0. 04P, ( 0. 03S,^ 2. OSi, ^ 2. 5A1, Fe 余量)、
8. 2%的硼鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :19-21B，^ 0. 50C, ^ 0. 10P, ^ 0. 01S,(1. OSi, Fe 余量)、
0.80%的硅鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％:74-80Si，^1. 5A1, ^ 0. 20C, ^ 0. 04P,(0. 02S, ( 0. 5Cr, ( 0. 5Mn, (1. OCa, Fe 余量)、
0.35%的釩氮合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :43-48V，8-1 IN, <0. 065S, <0. 065P,<0. 50C, Fe 余量)、
1.36%的鋯硅鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 22-27Zr, 38_43Si，0. 5-1. 0A1,
0.1-0. 5C, Fe 余量)、
0.15%的鈦鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 28-35Ti, ( 6. 0A1, ( 4. OSi, ( 0. 15C,(0. 10P, ( 0. 06S, Fe 余量)；
(2)先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)74.12%的Q235廢鋼、1. 8%的鎢鐵、3. 0%的鑰鐵、6. 0%的高碳鉻鐵、0. 8%的金屬銅和0. 5%的鈮鐵在感應(yīng)電爐內(nèi)混合加熱熔化，將溫度升至1599°C，然后依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1. 4%的硅鈣合金、1. 2%的釩鐵、0. 12%的金屬鋁和3. 5%的硼鐵，將鋼水溫度升至 1627。。；
(3)在澆包內(nèi)預(yù)先加入顆粒尺寸為5 10mm，并經(jīng)600°C預(yù)熱2小時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.20%的稀土硅鐵鎂合金、0. 15%的鈦鐵、0. 80%的鋯硅鐵和1. 7%的硼鐵，對(duì)鋼水進(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9分鐘，當(dāng)鋼水溫度為1463°C，將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過(guò)程中，隨流加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 80%的硅鐵、0. 35%的釩氮合金、0. 56%的鋯硅鐵和3. 0%的硼鐵，最后得到聞砸聞速鋼乳棍材料。
實(shí)施例3
采用500公斤中頻感應(yīng)電爐冶煉高硼高速鋼軋輥材料，具體工藝步驟是
(1)按下列質(zhì)量分?jǐn)?shù)備料
74. 06%的Q235廢鋼(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :0. 14-0. 22C, 0. 30-0. 65Mn,(0. 30Si, ( 0. 050S, ( 0. 045P, Fe 余量)、1.6%的鎢鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :75-85W，^ 0. 40C, ^ 0. 05P, ^ 0. 08S,(0. 70Si, ( 0. 50Mn, Fe 余量)、
3. 2%的鑰鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 55-65Mo, ( 0. 10C, ( 0. 05P, ( 0. 10S,(1. OSi, ( 0. 50Cu, Fe 余量)、1.1%的釩鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :48-55V，^ 0. 40C, ^ 0. 06P, ^ 0. 04S,(2. OSi, (1. 5A1, Fe 余量)、
6. 3%的高碳鉻鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比% 62. 0-72. OCr, 7. 5-9. 0C, ( 0. 06P,^ 0. 05S, ^ 3. OSi, Fe 余量)、
0. 65%的金屬銅、
0.14%的金屬鋁、
1.3%的硅鈣合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 54-58Si, 27-31Ca, ( 0. 60C, ( 0. 03P,(0. 05S, ( 2. 0A1, Fe 余量)、
0. 25%的稀土硅鐵鎂合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :8. 0-10. ORE, 8. 0-10. OMg,Ca ( 3. 0，Si ( 44. 0，Mn ( 2. 0，Ti (1. 0，F(xiàn)e 余量)、
0. 4%的鈮鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 60-70Nb, ( 0. 03C, ( 0. 04P, ( 0. 03S,^ 2. OSi, ^ 2. 5A1, Fe 余量)、
8. 4%的硼鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :19-21B，^ 0. 50C, ^ 0. 10P, ^ 0. 01S,(1. OSi, Fe 余量)、
0.70%的硅鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％:74-80Si，^1. 5A1, ^ 0. 20C, ^ 0. 04P,(0. 02S, ( 0. 5Cr, ( 0. 5Mn, (1. OCa, Fe 余量)、
0.42%的釩氮合金(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ :43-48V，8-1 IN, <0. 065S, <0. 065P,<0. 50C, Fe 余量)、
1.30%的鋯硅鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 22-27Zr, 38_43Si，0. 5-1. 0A1,0.1-0.5C, Fe 余量)、
0. 18%的鈦鐵(化學(xué)成分是下列質(zhì)量比％ 28-35Ti, ( 6. 0A1, ( 4. OSi, ( 0. 15C,(0. 10P, ( 0. 06S, Fe 余量)；
(2)先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)74.06%的Q235廢鋼、1. 6%的鎢鐵、3. 2%的鑰鐵、6. 3%的高碳鉻鐵、0.65%的金屬銅和0. 4%的鈮鐵在感應(yīng)電爐內(nèi)混合加熱熔化，將溫度升至1592°C，然后依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1. 3%的硅鈣合金、1. 1%的釩鐵、0. 14%的金屬鋁和3. 8%的硼鐵，將鋼水溫度升至 1619。。；
(3)在澆包內(nèi)預(yù)先加入顆粒尺寸為5 10mm，并經(jīng)580°C預(yù)熱3小時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%的稀土硅鐵鎂合金、0. 18%的鈦鐵、0. 70%的鋯硅鐵和1. 7%的硼鐵，對(duì)鋼水進(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7分鐘，當(dāng)鋼水溫度為1460°C，將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過(guò)程中，隨流加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 70%的硅鐵、0. 42%的釩氮合金、0. 60%的鋯硅鐵和2. 9%的硼鐵，最后可得到聞砸聞速鋼乳棍材料。本發(fā)明生產(chǎn)的高硼高速鋼軋輥材料中，貴重合金元素加入量較少。本發(fā)明制備高硼高速鋼軋輥冶煉工藝穩(wěn)定，合金元素收得率高，本發(fā)明軋輥具有優(yōu)異的耐磨性和良好的 抗熱疲勞性能，在熱軋帶鋼和熱軋棒材軋機(jī)上使用，本發(fā)明制備高硼高速鋼軋輥使用壽命分別比高鎳鉻無(wú)限鑄鐵軋輥提高6倍以上，比高釩高速鋼軋輥提高20%，本發(fā)明軋輥材料性價(jià)比高，使用中無(wú)斷輥、剝落和粘鋼現(xiàn)象出現(xiàn)，軋輥使用安全、可靠，推廣應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種高硼高速鋼軋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%的鑰鐵、1. 0-1. 2%的釩鐵、6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵、O. 5-0. 8%的金屬銅、O. 12-0. 16%的金屬鋁、1. 2-1. 4%的硅鈣合金、O. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金、O. 3-0. 5%的鈮鐵、8. 2-8. 6%的硼鐵、O. 55-0. 80%的硅鐵、O. 35-0. 50%的釩氮合金、1. 20-1. 36%的鋯硅鐵和O. 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%的鑰鐵、6.0-6. 5%的高碳鉻鐵、O. 5-0. 8%的金屬銅和O. 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、O.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 10mm，并經(jīng)550 600°C預(yù)熱2 4小時(shí)的，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金、O. 15-0. 20%的鈦鐵、O. 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O. 55-0. 80%的硅鐵、O. 35-0. 50%的釩氮合金、O. 45-0. 60%的鋯硅鐵和2. 4-3. 0%的硼鐵，冷卻后，得到高硼高速鋼軋輥。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)的高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，其特征在于所述步驟I)中的各組分均為市場(chǎng)上購(gòu)買產(chǎn)品，其中 Q235廢鋼的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比0. 14-0. 22%的C，O. 30-0. 65%的Mn，Si ( O. 30%, S 彡 O. 050%, P 彡 O. 045%,余量為 Fe ； 鎢鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比75-85%的W，C^O. 40%, P^O. 05%, S^O. 08%,Si ( O. 70%, Mn ( O. 50%, Fe 余量； 鑰鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比55-65%的Mo，C^O. 10%, P^O. 05%, S^O. 10%,Si (1. 0%, Cu ( O. 50%, Fe 余量； 釩鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比48-55%的V，C彡0.40%，P^O. 06%, S^O. 04%,Si ( 2. 0%, Al (1. 5%, Fe 余量； 高碳鉻鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比62. 0-72. 0%的Cr，7. 5-9. 0%的C，P彡O. 06%,S 彡 O. 05%, Si ( 3. 0%, Fe 余量； 硅鈣合金的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比54-58%的Si，27-31%的Ca，C^O. 60%,P 彡 O. 03%, S 彡 O. 05%, Al ( 2. 0%, Fe 余量； 稀土硅鐵鎂合金的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比8. 0-10. 0%的RE，8. 0-10. 0%的Mg，Ca ( 3. 0%, Si ( 44. 0%, Mn ( 2. 0%, Ti (1. 0%, Fe 余量； 鈮鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比60-70%的Nb，C彡O. 03%, P彡O. 04%, S彡O. 03%,Si ( 2. 0%, Al ( 2. 5%, Fe 余量； 硼鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比19-21%的B，C^O. 50%, P ^ O. 10%, S^O. 01%,Si (1. 0%, Fe 余量； 硅鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比74-80%的Si，Al (1. 5%, C彡O. 20%, P彡O. 04%,S彡 O. 02%, Cr ( O. 5%, Mn ( O. 5%, Ca 彡1. 0%, Fe 余量；釩氮合金的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比43-48%的V，8-11%的N，S <0. 065%, P <0. 065%,C〈O. 50%, Fe 余量； 鋯硅鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比22-27%的Zr，38-43%的Si，O. 5-1. 0%的Al，O.1-0. 5% 的 C，F(xiàn)e 余量； 鈦鐵的化學(xué)成分為下列質(zhì)量比28-35%的Ti，Al≤6.0%，Si ≤4. 0%, C≤O. 15%,P ≤ O. 10%, S ≤ O. 06%, Fe 余量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，采用Q235廢鋼、鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、高碳鉻鐵、金屬銅、金屬鋁、硅鈣合金、稀土硅鐵鎂合金、鈮鐵、硼鐵、硅鐵、釩氮合金、鋯硅鐵和鈦鐵作為組分原料，先在電爐內(nèi)冶煉低合金高速鋼鋼水，然后，在出爐過(guò)程中加入釩鐵和部分硼鐵進(jìn)行合金化，在澆包內(nèi)加入部分硼鐵和復(fù)合變質(zhì)劑，并在澆注過(guò)程中，隨流加入釩氮合金、鋯硅鐵、硅鐵和部分硼鐵。所得鑄件貴重合金元素加入量少，卻具有優(yōu)異的耐磨性和良好的抗熱疲勞性能，作為軋輥使用時(shí)，其壽命比高鎳鉻無(wú)限鑄鐵軋輥提高6倍以上，比高釩高速鋼軋輥提高20%，且軋輥使用安全、可靠。
文檔編號(hào)C22C38/32GK102994692SQ201210503428
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者郭紅星, 符寒光, 蔣業(yè)華, 劉忠全, 竇永平, 周榮, 岑啟宏, 雷永平 申請(qǐng)人:云南昆鋼重型裝備制造集團(tuán)有限公司