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。