本發(fā)明涉及一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥及其制備方法。
背景技術(shù):
目前,大中型鋼軋輥的孔型深、孔型多、磨損不均勻和軋輥要求高等作業(yè)特點,使軋輥表面硬度與孔型槽底、側(cè)壁、R角等部位有硬度不均勻以及硬度有落差等問題,對型鋼軋輥的產(chǎn)量也有一定的制約。因此,需要進一步解決上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的針對上述問題,首先,提供一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的技術(shù)方案。
一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥,該高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的化學成分分外層和心部兩部分配置,其中外層化學成分為:C:2.80-3.30%;Si:0.50-1.00%;Mn:0.50-1.20%;Cr:10.00-15.00%;Ni:1.50-2.50%;Mo:1.00-1.50%;V:0.20-0.60%;Nb:0.10-0.30%;P≤0.03%;S≤0.025%;心部化學成分為:C:3.00-3.40%;Si:1.80-2.50%;Mn:0.30-0.70%;Nb≥0.10%;Ni≥0.30%;P≤0.03%;S≤0.025%;Mg:0.04-0.07%;余量為Fe及少量殘余元素。
所述高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的輥面工作層硬度為65-75HSD,輥面至孔型槽底硬度落差≤2HSD。
所述高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的工作層厚度為80-180mm。
所述高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥金相基體組織為Cr7C3、Mo2C、VC、NbC細粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體。
其次,提供一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法的技術(shù)方案。
一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,包括以下步驟:
步驟一、確定化學成分:該高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的化學成分分外層和心部兩部分配置,其中外層化學成分為:C:2.80-3.30%;Si:0.50-1.00%;Mn:0.50-1.20%;Cr:10.00-15.00%;Ni:1.50-2.50%;Mo:1.00-1.50%;V:0.20-0.60%;Nb:0.10-0.30%;P≤0.03%;S≤0.025%;心部化學成分為:C:3.00-3.40%;Si:1.80-2.50%;Mn:0.30-0.70%;Nb≥0.10%;Ni≥0.30%;P≤0.03%;S≤0.025%;Mg:0.04-0.07%;余量為Fe及少量殘余元素;
步驟二、澆注,通過隨流孕育,將配置好的外層和心部的元素經(jīng)電爐熔煉,通過離心機,將鋼液澆注到模具中;;
步驟三:冷開箱熱處理,得到符合硬度、強度以及相應(yīng)的金相基體組織要求的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥。
所述一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,步驟二為,先澆注高硬度強韌性的外層工作層,澆注外層時在澆杯前側(cè)裝有60目金屬絲網(wǎng)的輔助漏斗,內(nèi)裝微型粒狀的SiCaBa孕育劑,鐵水進入澆口道向型腔內(nèi)流通時,輕微振動輔助漏斗,將孕育劑緩慢漏入澆道內(nèi)和流動的鐵水熔合成一體,注到模具中。
所述一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,步驟三中,軋輥澆注后緩慢冷卻至常溫時開箱,然后裝爐熱處理,熱處理時從常溫升至最高溫時,設(shè)計2-3個保溫平臺,溫度范圍如30℃至950℃,Acm+50-80℃(A指固相溫度,基體組織的轉(zhuǎn)化)。
最后,提供一種軋輥的組件的技術(shù)方案。
一種軋輥的組件,包括兩根金相基體組織為Cr7C3、Mo2C、VC、NbC細粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥,其中一根作為主軸,另一根作為副軸,兩者相互嚙合;主軸包括位于中部的輥身和位于輥身兩端的輥頸、軸承擋輥頸;副軸包括位于中部的輥身和位于輥身兩端的輥頸、軸承擋輥頸。
所述軋輥的組件的主軸輥身包括環(huán)繞輥身的4個齒,副軸輥身包括環(huán)繞輥身的3個齒;副軸環(huán)繞輥身的3個齒與主軸環(huán)繞輥身的4個齒之間的凹槽相嚙合。
所述軋輥的組件的主軸輥頸位于所述輥身兩端,通過軸承擋輥頸與輥身相連;軸承擋輥頸與輥身有個30%弧度角相連;所述軋輥的組件的副軸輥頸位于所述輥身兩端,通過軸承擋輥頸與輥身相連;軸承擋輥頸與輥身有個30%弧度角相連。
采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有以下的優(yōu)點:
(1)本發(fā)明通過對成分的優(yōu)化配置(碳化物元素:Mn、Ni、Mo、Cr、V、Nb;石墨化元素:C、Si;脆性元素:P、S),尤其是加入了鉻(Cr),含量在10.00-15.00%,能顯著提高軋輥的強度、硬度、耐磨性,抗氧化性和耐腐蝕性,但同時降低軋輥的塑性和韌性。而為了克服軋輥韌性的降低,發(fā)揮其更好的性能,配入一些與之相克,去除坯作用部分的鎳、鉬、釩、鈮,增加韌性生成Mo2C6、Mo2C、Mo6C、NbC、VC、V4C3細粒狀碳化物,達到提高軋輥耐磨性、沖擊韌性、抗拉強度、抗熱疲勞裂紋的綜合性能的目的。
(2)本發(fā)明采用特殊的冶煉、鑄造方法,充分發(fā)揮所含合金的作用,提高軋輥的使用性能、制造出滿足條件的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品,使產(chǎn)品具有高硬度、高強度、高耐磨性等優(yōu)點,更適應(yīng)市場需求,提升了產(chǎn)品的市場競爭力。
(3)本發(fā)明在冶煉時鐵水升溫至1580℃時,將破碎成微粒的釩、鈮合金裝3-5mm的鐵罐內(nèi),插入爐中,升溫至1600-1620℃,保溫5分鐘,使其完全熔化于鐵液中均勻分布,解決了這兩種元素在高熔點時難熔,稍有不慎,合金會沉入爐底的問題。
(4)本發(fā)明的熱處理在升溫適時度、升溫速度、保溫時間、噴淬、正火、回火次數(shù)的綜合運用,提升了軋輥的加工精度、消除了復合應(yīng)力,同時使產(chǎn)品降低了生產(chǎn)成本,提高了軋輥的產(chǎn)量和質(zhì)量。
附圖說明
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解,下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖,對本發(fā)明作進一步詳細的說明,其中
圖1為本發(fā)明的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的標號為:
主軸1、主軸輥身1-1、主軸輥頸1-2、主軸軸承擋輥頸1-3、副軸2、副軸輥身2-1、副軸輥頸2-2、副軸軸承擋輥頸2-3。
具體實施方式
【實施例1】本實施例的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的結(jié)構(gòu)如圖1所示:一種高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的組件:包括兩根金相基體組織為Cr7C3、Mo2C、VC、NbC細粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥,其中一根作為主軸1,另一根作為副軸2,兩者相互嚙合;主軸包括位于中部的輥身1-1和位于輥身兩端的輥頸1-2、軸承擋輥頸1-3;副軸2包括位于中部的輥身2-1和位于輥身兩端的輥頸2-2、軸承擋輥頸2-3。
所述軋輥的組件的主軸輥身1-1包括環(huán)繞輥身1-1的4個齒,副軸輥身2-1包括環(huán)繞輥身2-1的3個齒;副軸環(huán)繞輥身2-1的3個齒與主軸環(huán)繞輥身1-1的4個齒之間的凹槽相嚙合。
所述軋輥的組件的主軸輥頸1-2位于所述輥身1-1兩端,通過軸承擋輥頸1-3與輥身1-1相連;軸承擋輥頸1-3與輥身1-1有個30%弧度角相連;所述軋輥的組件的副軸輥頸2-2位于所述輥身2-1兩端,通過軸承擋輥頸2-3與輥身2-1相連;軸承擋輥頸2-3與輥身2-1有個30%弧度角相連。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的配置化學成分為:外層化學成分為:C:2.90%;Si:0.50%;Mn:1.00%;Cr:12.00%;Ni:1.60%;Mo:1.00%;V:0.60%;Nb:0.20%;P:0.02%;S:0.02%;心部化學成分為:C:3.00%;Si:1.90%;Mn:0.35%;Nb:0.1:5%;Ni:0.40%;P:0.02%;S:0.02%;Mg:0.04%;余量為Fe及少量殘余元素。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的輥面工作層硬度設(shè)計值為65-75HSD,實物產(chǎn)品實測為74.5HSD;輥面至孔型槽底硬度落差設(shè)計值為≤2HSD,實物產(chǎn)品實測為1.2HSD;高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的工作層厚度設(shè)計值為80-180mm,實物產(chǎn)品實測為107mm;高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥金相基體組織經(jīng)特殊熱處理為:Cr7C3、Mo2C、VC、NbC細粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,包括以下步驟:
步驟一、確定化學成分:該高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的化學成分分外層和心部兩部分配置,其中外層化學成分為:C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、P、S;心部化學成分為:C、Si、Mn、Nb、Ni、P、S、Mg,余量為Fe及少量殘余元素;
步驟二、澆注,通過隨流孕育,將配置好的外層和心部的元素經(jīng)電爐熔煉,通過離心機,將鋼液澆注到模具中;;
步驟三:冷開箱熱處理,得到符合硬度、強度以及相應(yīng)的金相基體組織要求的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,步驟二為,先澆注高硬度強韌性的外層工作層,澆注外層時在澆杯前側(cè)裝有60目金屬絲網(wǎng)的輔助漏斗,內(nèi)裝微型粒狀的SiCaBa孕育劑,鐵水進入澆口道向型腔內(nèi)流通時,輕微振動輔助漏斗,將孕育劑緩慢漏入澆道內(nèi)和流動的鐵水熔合成一體,注到模具中。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,步驟三中,軋輥澆注后緩慢冷卻至常溫時開箱,然后裝爐熱處理,熱處理時從常溫升至最高溫時,設(shè)計2-3個保溫平臺,溫度范圍如850℃,Acm+50℃(A指固相溫度,基體組織的轉(zhuǎn)化)。
【實施例2】本實施例的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的配置化學成分為:外層化學成分為:C:3.00%;Si:0.70%;Mn:0.80%;Cr:13.00%;Ni:2.00%;Mo:1.30%;V:0.40%;Nb:0.30%;P:0.02%;S:0.015%;心部化學成分為:C:3.13%;Si:1.87%;Mn:0.54%;Nb:0.16%;Ni:0.35%;P:0.01%;S:0.015%;Mg:0.05%;余量為Fe及少量殘余元素。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的輥面工作層硬度設(shè)計值為65-75HSD,實物產(chǎn)品實測為73.5HSD;輥面至孔型槽底硬度落差設(shè)計值為≤2HSD,實物產(chǎn)品實測為1.2HSD;高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的工作層厚度設(shè)計值為80-180mm,實物產(chǎn)品實測為102mm。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,步驟三中,軋輥澆注后緩慢冷卻至常溫時開箱,然后裝爐熱處理,熱處理時從常溫升至最高溫時,設(shè)計2-3個保溫平臺,溫度范圍如850℃,Acm+70℃(A指固相溫度,基體組織的轉(zhuǎn)化)。
【實施例3】本實施例的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的配置化學成分為:外層化學成分為:C:3.30%;Si:0.90%;Mn:1.10%;Cr:15.00%;Ni:1.70%;Mo:1.30%;V:0.50%;Nb:0.10%;P:0.01%;S:0.02%;心部化學成分為:C:3.40%;Si:2.00%;Mn:0.50%;Nb:0.23%;Ni:0.42%;P:0.02%;S:0.015%;Mg:0.06%;余量為Fe及少量殘余元素。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的輥面工作層硬度設(shè)計值為65-75HSD,實物產(chǎn)品實測為74.5HSD;輥面至孔型槽底硬度落差設(shè)計值為≤2HSD,實物產(chǎn)品實測為1.1HSD;高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的工作層厚度設(shè)計值為80-180mm,實物產(chǎn)品實測為146mm。
高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥的制備方法,步驟三中,軋輥澆注后緩慢冷卻至常溫時開箱,然后裝爐熱處理,熱處理時從常溫升至最高溫時,設(shè)計2-3個保溫平臺,溫度范圍如750℃,Acm+80℃(A指固相溫度,基體組織的轉(zhuǎn)化)。
采用本發(fā)明制備的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品軋輥其優(yōu)點在于,通過對成分的優(yōu)化配置(碳化物元素:Mn、Ni、Mo、Cr、V、Nb;石墨化元素:C、Si;脆性元素:P、S),尤其是加入了鉻(Cr),含量在10.00-15.00%,能顯著提高軋輥的強度、硬度、耐磨性,抗氧化性和耐腐蝕性,但同時降低軋輥的塑性和韌性。而為了克服軋輥韌性的降低,發(fā)揮其更好的性能,配入一些與之相克,去除坯作用部分的鎳、鉬、釩、鈮,增加韌性生成Mo2C6、Mo2C、Mo6C、NbC、VC、V4C3細粒狀碳化物,達到提高軋輥耐磨性、沖擊韌性、抗拉強度、抗熱疲勞裂紋的綜合性能的目的;采用特殊的冶煉、鑄造方法,充分發(fā)揮所含合金的作用,提高軋輥的使用性能、制造出滿足條件的高鉻鑄鐵復合鑄造型鋼產(chǎn)品,使產(chǎn)品具有高硬度、高強度、高耐磨性等優(yōu)點,更適應(yīng)市場需求,提升了產(chǎn)品的市場競爭力;在冶煉時鐵水升溫至1580℃時,將破碎成微粒的釩、鈮合金裝3-5mm的鐵罐內(nèi),插入爐中,升溫至1600-1620℃,保溫5分鐘,使其完全熔化于鐵液中均勻分布,解決了這兩種元素在高熔點時難熔,稍有不慎,合金會沉入爐底的問題;通過熱處理在升溫適時度、升溫速度、保溫時間、噴淬、正火、回火次數(shù)的綜合運用,提升了軋輥的加工精度、消除了復合應(yīng)力,同時使產(chǎn)品降低了生產(chǎn)成本,提高了軋輥的產(chǎn)量和質(zhì)量。