中板高鉻鋼軋輥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種乳輥及其制造方法，具體涉及一種適用于中厚板乳制行業(yè)，特別 是大型中厚板乳制行業(yè)乳機用新型高合金材質(zhì)的高耐磨、高強度的新型工作輥及其制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中厚板乳機工作輥，尤其是大型中厚板乳機工作輥，必須保證板面質(zhì)量，因此工作 輥的選用應(yīng)考慮熱裂、磨損、壓痕和打滑等問題，目前鋼廠通常選用無限冷硬鑄鐵乳輥和鑄 鋼乳輥進行中厚板乳制。
[0003] 中國專利公開了一種高等級高強中厚板乳制用工作輥及其制造方法（專利號 CN201010290783)，屬無限冷硬鑄鐵乳輥范疇，輥身組織中存在石墨，可滿足一定的高強鋼 中厚板乳制所需的高耐磨性和輥型保持能力。
[0004] 中國專利公開了 一種用于乳制中厚板的工具鋼乳輥及其制造方法（專利號 CN201310392655)，屬鑄鋼乳輥范疇，其通過熱處理淬火高溫處理，保證輥身外層高的高溫 機械性能及高的基體顯微硬度，具有一定的耐磨性和抗熱裂性，解決傳統(tǒng)中板工作輥使用 中耐磨性不夠、表面質(zhì)量差、易熱裂的問題。
[0005] 但是無限冷硬鑄鐵乳輥和鑄鋼乳輥由于自身材質(zhì)和加工工藝的限制，在乳輥使用 過程中存在磨損嚴(yán)重、熱裂、壓痕、乳制卡鋼和打滑等現(xiàn)象，在乳輥適應(yīng)性方面存在不少的 問題。
[0006] 隨著我國鋼鐵企業(yè)的迅猛發(fā)展和競爭的日益激烈，對鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越 高。因此結(jié)合當(dāng)前的市場需求及生產(chǎn)的實際狀況，需開發(fā)出一種新型中厚板乳機工作輥用 輥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種中板高鉻鋼乳輥及其制造方法，具有優(yōu)良 的耐磨損性能、抗冷熱裂疲勞性能，成功地解決了熱疲勞裂紋嚴(yán)重、壓痕、乳制卡鋼、打滑、 磨損嚴(yán)重、掉塊等問題，能夠很好的滿足乳制高強鋼中板需要的高強度、高耐磨性及抗熱裂 性的需求。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種中板高鉻鋼乳輥，外層的化學(xué)成分及各成分的重量百分含量為C1.0~2.0%， Si0.40~1.20%，Μη0·50~1.20%，P < 0· 10%，S < 0.05%，Crl2.0~15.0%，Ni0.2~ 2.0%，]?〇0.5~2.0%，￥0.2~1.5%，其余為?6和不可避免的雜質(zhì) ；
[0010] 芯部的化學(xué)成分及各成分的重量百分含量為C2.5~3.5%，Si 1.5~3.0%，MnO. 40 ~1.20%，卩《0.10%，5《0.05%，0《1.0%，附0.2~1.20%，]?〇《0.5%，]\%之0.04%，其 余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0011] 本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:外層的化學(xué)成分及各成分的重量百分含量為 C1.4~2.0%，Si0.80~1.20%，Mn0.80~1.20%，P<0.05%，S<0.03%，Crl3.5~15.0%， 1.0~2.0%，]?〇1.5~2.0%，￥0.8~1.3%，其余為卩6和不可避免的雜質(zhì)；
[0012] 芯部的化學(xué)成分及各成分的重量百分含量為C3 · 0~3 · 5 %，Si2 · 0~3 · Ο %，MnO · 80 ~1.20%，卩<0.03%，5<0.03%，0<0.6%，附0.2~0.50%，]\1〇<0.3%，]\%>0.06%，其 余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0013] -種中板高鉻鋼乳輥的制造方法，其特征在于包括以下工藝步驟：
[0014] A、熔煉:將外層鋼水、芯部鐵水分別在中頻熔煉爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度均為1450~ 1600°C，出爐前均進行爐內(nèi)脫氧處理，脫氧反應(yīng)溫度均為1500~1650°C;
[0015] B、變質(zhì)處理:將步驟A爐內(nèi)脫氧處理后的外層鋼水轉(zhuǎn)移到鋼包內(nèi)并進行變質(zhì)處理；
[0016] C、離心澆注:將步驟B變質(zhì)處理后的外層鋼水澆注到高速旋轉(zhuǎn)的離心機鑄型內(nèi)，外 層鋼水的澆注溫度為1400°C~1500°C，待外層鋼水凝固后，離心機停止轉(zhuǎn)動進行合箱，再將 步驟A爐內(nèi)脫氧處理的芯部鐵水澆注到合并后的砂箱內(nèi)，芯部鐵水澆注溫度為1360°C~ 1420。。；
[0017] D、預(yù)備熱處理:鑄件開箱后進行去應(yīng)力退火，預(yù)備熱處理采取去應(yīng)力+球化退火， 退火溫度700~900°C，退火時間為80~100小時，退火結(jié)束后隨爐冷卻，然后機械加工需要 的尺寸及精度；
[0018] E、最終熱處理：采用差溫淬火方法對乳輥表面進行熱處理，淬火溫度900~1200 °C，淬火保溫時間2~3小時，采用噴霧或者吹風(fēng)冷卻方式冷卻；回火溫度450~550°C，回火 次數(shù)為2~3次，回火時間共計200~300小時。
[0019] 本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:步驟A中的爐內(nèi)脫氧處理是指在中頻熔煉爐 內(nèi)加入脫氧劑，脫氧劑為鋁豆，鋁豆添加量為0.5%~1%，鋁豆粒度為5~10目。
[0020] 本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:步驟B中對外層鋼水進行變質(zhì)處理是通過添 加稀土進行的，稀土添加量為0.2~0.6%，變質(zhì)處理溫度是1550~1650°C。
[0021] 本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:步驟C中，離心澆注時離心機轉(zhuǎn)速為600~800 轉(zhuǎn)/分鐘，離心澆注的離心重力倍數(shù)為60~100G。
[0022] 本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:步驟C中，澆注芯部時芯部鐵水采用多孔澆注 管注入型腔，控制芯部鐵水流動狀態(tài)。
[0023]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：步驟E中最終熱處理后的乳輥表面硬度為70 ~82HS〇
[0024] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進步是：
[0025] 本發(fā)明的中板高鉻鋼乳輥采用離心方法復(fù)合鑄造，外層通過對各種合金元素的合 理配比，高溫?zé)崽幚砜刂迫檩佔罱K組織、硬度和應(yīng)力水平，具有優(yōu)良的耐磨損性能、抗冷熱 裂疲勞性能，成功地解決了熱疲勞裂紋嚴(yán)重、壓痕、乳制卡鋼、打滑、磨損嚴(yán)重、掉塊等問題； 芯部和輥頸采用球墨鑄鐵，具有良好的綜合機械性能以提高乳輥抗事故能力，能夠很好的 滿足乳制高強鋼中板需要的高強度、高耐磨性及抗熱裂性的需求。
[0026] 本發(fā)明采用低碳高鉻材質(zhì)，由于大量鉻合金元素的作用，外層組織中的碳化物形 態(tài)已不是M3C型，而成為顯微硬度高、耐磨性好、呈孤立塊狀分布的M73C型，經(jīng)過特殊的熱處 理，具有良好的高溫綜合性能，阻礙了熱裂紋的形成、擴展，成功解決了半鋼材質(zhì)耐磨性、抗 熱裂性、抗壓痕能力方面均不足的缺點；與高鉻鑄鐵乳輥相比，組織更加均勻穩(wěn)定，碳化物 含量雖然減少，但輥面硬度提高，使用過程中輥面氧化膜更加致密穩(wěn)定，不易脫落，在使用 性能方面，具有更好的耐磨性、抗熱裂性，并降低了對乳輥冷卻水的要求，無需特殊的水冷 條件。
[0027]本發(fā)明中板高鉻鋼乳輥高耐磨性能的實現(xiàn)，主要是通過&、附、1〇、￥等高合金成分 合理匹配，提高V、Mo等特殊碳化物形成元素，增加組織中顆粒狀碳化物如VC、M〇2C等耐磨質(zhì) 點，這些細小的顆粒狀碳化物均勻、彌散的分布在基體上，提高了基體的耐磨性。另外由于 高的合金成分，使用時可以在乳輯表面形成一層均勾耐磨性較高的氧化膜，起到高的耐磨 性作用。
[0028]本發(fā)明改進的鑄造、熱處理工藝能夠有效細化晶粒，提高基體顯微硬度，進一步提 高耐磨性，產(chǎn)品輥身硬度控制在70~82HS。
[0029]本發(fā)明的中板高鉻鋼乳輥其高的抗熱裂性的實現(xiàn)，一方面通過鑄造及熱處理工藝 細化晶粒，另一方面在成分中添加了 Ni等具有強化基體作用的合金元素，可顯著提高基體 組織的強度，增強乳制時抵抗較高的變形抗力的能力。
[0030] 本發(fā)明中芯部鐵水不進行變質(zhì)處理直接澆注，既達到了降低芯部對外層反蝕量， 同時也起到了中間層的作用。
[0031] 本發(fā)明澆注芯部鐵水時采用多孔澆注管，多孔澆注管具備過濾、擋渣功能，能夠阻 擋鐵水中的夾雜物，有效防止乳輥結(jié)合層夾渣事故的發(fā)生；同時，鐵水在通過多孔注頭時分 股流出，與整體一股流出相比表面張力增大，使得鐵水流向中間聚合，起到了很好的整流作 用，鐵水流在乳輥型腔內(nèi)狀態(tài)穩(wěn)定，對外層的沖刷均勻，乳輥外層厚度均勻性小于l〇m