專利名稱：：一種離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明為離心鑄造軋輥及其制備方法，特別涉及一種離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥及其制備方法，屬于軋鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：軋輥是軋鋼生產(chǎn)中的主要消耗備件，軋輥質(zhì)量直接影響軋材表面質(zhì)量、軋機(jī)作業(yè)率和軋材生產(chǎn)成本，提高軋輥質(zhì)量，降低軋輥生產(chǎn)成本一直是軋輥生產(chǎn)企業(yè)不斷關(guān)注的課題。離心鑄造因具有生產(chǎn)效率高、鑄件表面組織致密和加工余量少等特點，已廣泛應(yīng)用于軋輥生產(chǎn)中，尤其應(yīng)用于高合金復(fù)合軋輥生產(chǎn)中。目前常用的熱軋輥材質(zhì)有高鎳鉻無限冷硬鑄鐵、半鋼、高鉻白口鑄鐵和高碳高速鋼等，前者高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥因碳化物呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，軋輥脆性大；而半鋼軋輥因硬度低，耐磨性較差；高碳高速鋼軋輥具有良好的耐磨性和較高的強(qiáng)度和韌性，但含有較多價格昂貴的釩、鉬、鈮、鈷等合金元素，軋輥生產(chǎn)成本高。高鉻白口鑄鐵的含鉻量在12_28%之間，含碳量在2.4—3.6V。之間，其耐磨性取決于碳和合金元素的含量、基體組織及碳化物的種類以及形態(tài)分布等。高鉻鑄鐵的顯微組織是由初生奧氏體或其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和共晶組織所組成。其共晶碳化物為六角形桿狀及板條狀的M7C3型碳化物，呈斷網(wǎng)狀分布，顯微硬度高達(dá)Hvl300—1800。高鉻鑄鐵用作軋輥，通過熱處理后可獲得具有一定韌性的較硬的基體上，均勻分布有孤立的硬塊狀一次碳化物和一定量的彌散分布的二次碳化物組織，具有較好的抗磨料磨損性能。合金元素的加入及相應(yīng)的鑄造和熱處理工藝都是為了得到這種形態(tài)分布的合金碳化物及馬氏體加一定量的殘余奧氏體。目前高鉻鑄鐵已廣泛用于軋輥生產(chǎn)中。日本專利JP2006070350-A公開了一種高鉻鑄鐵軋輥，具體化學(xué)成分如下(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％):2.5-3.5C,0.2-1.0Si，0.6-2.0Mn，11-22Cr，l-3Mo，0.01-0.15N,余量鐵和不可避免的雜質(zhì)，且4.55Cr/C^6.5。日本發(fā)明專利JP1005609-A和JP96023060-B2還公開了一種外層為高鉻鎳鑄鐵、中間層為半鋼和芯部為球鐵的復(fù)合軋輥，外層高鉻鎳鑄鐵的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為2.4-3.4%C，2.0-4.5%Ni，2.0-3.4%Si，5-10%Cr，0.5-1.5%Mn，0.4-2.0%Mo，SO.1%P，S0.08%S，另外，還含有0.5-4.0%Cu和(或)Sn，余量Fe;中間層半鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1.0-2.5%C，:^1.5%Ni,0.5-1.5%Si，2-5%Cr，0.5-1.5%Mn，50.5%Mo,P，S0.1%S，，余量Fe;芯部球鐵的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為3.0-3.8%C，52.0%Ni，1.8-3.0%Si，5l.0%Cr，5l.0%Mo，0.3-1.0%Mn，50.1%P，0.02-0.10%Mg，SO.02%S，余量Fe。中國發(fā)明專利CN101015836A公開了一種應(yīng)用于軋制焊接鋼管的軋機(jī)上的鑄造高鉻鐵或鑄造高鉻鋼軋輥，可以用在直縫焊接鋼管軋機(jī)、螺旋焊接鋼管軋機(jī)、矩形焊接鋼管軋機(jī)等各種形狀的焊接鋼管軋機(jī)上；其鑄造高鉻鐵軋輥的成分以重量百分比計為C:1.82.8%，Si:S1.0%，Mm$1.0%，P:，05%，S:，05%，Cr:1222%，Nh0.53.0%，Mo:0.83.0%，Ti:00.3%，V:01.0%，Cu:01.0%，RE:0.010.5%，其余為Fe;該發(fā)明采用高鉻鐵或高鉻鋼并采用鑄造工藝生產(chǎn)，其軋輥產(chǎn)品材料組織里外均勻，耐磨性以及韌性有很大提高，使用壽命為鍛造軋輥產(chǎn)品的2-5倍，由于采用鑄造成型，縮短了加工工序，減少加工量，材料利用率可以達(dá)到70%甚至可達(dá)80%。中國發(fā)明專利CN1951606A公開了高鉻鑄鐵復(fù)合冷軋輥生產(chǎn)工藝，其軋輥包括輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用低合金鋼或中碳鋼制作，軋輥耐磨層采用高鉻白口鑄鐵制作，輥芯與軋輥耐磨層通過感應(yīng)加熱，其熱成型工藝將鑄型放入感應(yīng)加熱設(shè)備中，再將預(yù)制的低合金鋼或中碳鋼輥芯放入鑄型，開啟感應(yīng)加熱設(shè)備加熱輥芯，加熱至12001400'C時，澆入高鉻鑄鐵熔液，再繼續(xù)小功率加熱515分鐘后停止加熱，通過循環(huán)水直至凝固完畢。該發(fā)明存在生產(chǎn)效率低，輥身和輥芯結(jié)合差等不足。中國發(fā)明專利CN1854328A還公開了改良的復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥，其特征是軋輥工作層成份為C2.5-3.0%，Si0.5-1.2%，Mn0.6-1.2%，M1.0-1.5%，Crl2-20%，Mo0.5-3.5%，V0.05-0.5%，W0.2-1.5%，A10.03-0.3%，N0.03-0.1%，PSO.04%,S50.04%，其余為鐵及雜質(zhì)。該發(fā)明軋輥工作層較原有軋輥高鉻鑄鐵工作層，耐磨性提高50%以上。但上述高鉻鑄鐵軋輥生產(chǎn)中，都需要加入價格昂貴的鎳、鉬合金元素，導(dǎo)致軋輥生產(chǎn)成本增加。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種有助于顯著改善軋輥力學(xué)性能和熱疲勞性能并且價格廉價的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥及其制備方法，以加工高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的所剩合金鐵屑和碳素鉻鐵為主要合金原料，另外，為了改善軋輥淬透性，還加入適量中碳錳鐵和硼鐵，為了凈化和細(xì)化凝固組織，還加入了硅鈣鋇合金、鋁、鈦鐵、稀土硅鐵、鋅、鎂等材料。本發(fā)明的目的是這樣來達(dá)到的，一種離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥,包括軋輥外層和軋輥輥芯，所述的軋輥外層的材料的化學(xué)成分重量％為2528%的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑，2830%的碳素鉻鐵，1.52.5%的中碳錳鐵，2.53.5%的硼鐵，0.50.8%的硅轉(zhuǎn)鋇合金，0.20.4%的鋁，0.30.5%的鈦鐵，0.20.4%的稀土硅鐵，0.100.15%的鋅，0.150.18%的鎂，余量為低碳廢鋼片；所述軋輥輥芯為高強(qiáng)度合金鑄鐵或低合金球墨鑄鐵，所述的軋輥外層和輥芯兩部分通過離心復(fù)合鑄造而成。本發(fā)明所述的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑的化學(xué)成分重量％為3.01~4.80%的Ni，1.00-2.00%的Cr，2.90~3.60%的C，0.60~1.50%的Si，0.40~1.20%的Mn，0.20~1.00%的Mo，余量為Fe;所述的碳素鉻鐵的化學(xué)成分重量％為62.0—8.0%的0，7.0~8.5%的<:,2.03.5X的Si，余量為Fe;所述的中碳錳鐵的化學(xué)成分重量％為75.0-82.0%的Mn，1.01.8X的C，Sl.5X的Si，S0.20^的P，50.03X的S，余量為Fe;所述的硼鐵的化學(xué)成分重量％為17.019.0%的B，<0.5%的(:，〈3.5X的Si，余量為Fe;所述的硅弼鋇合金的化學(xué)成分重量％為4045X的Si、1012X的Ca、1012X的Ba、50.8X的C、50.04X的P、S0.06^的S，余量為Fe。本發(fā)明的還一目的是這樣來達(dá)到的，一種離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，它包括以下步驟第一步外層高鉻鑄鐵的熔煉-①先將高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、硅鈣鋇合金和低碳廢鋼片混合于一體，并在壓力機(jī)上壓實成塊狀，然后放入感應(yīng)電爐中加熱熔化，再依次加入碳素鉻鐵和中碳錳鐵，②鐵水熔清后，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1500152(TC時，加入鋁，然后依次加入鈦鐵、硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到15201560'C時出爐，③出鐵過程中，當(dāng)出鐵4060%時，將金屬鋅用厚度0.100.25mm的薄鋼片包覆嚴(yán)實，然后隨流扔入澆包，④將稀土硅鐵破碎至小塊，經(jīng)烘干后，置于澆包底部，同時將涂覆了鈍化層的鈍化顆粒鎂也置于澆包底部，并用鑄鐵屑覆蓋，用包內(nèi)沖入法對鐵水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理，同時加入造渣劑，鐵水經(jīng)扒渣后待澆注；第二步輥芯鑄鐵的熔煉用電爐或沖天爐熔煉輥芯鐵水，輥芯選用高強(qiáng)度合金鑄鐵或低合金球墨鑄鐵，輥芯鐵水出爐溫度14801520。C;第三步軋輥復(fù)合鑄造成形①先將高鉻鑄鐵鐵水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鐵水澆注溫度為14201460°C，鑄型材質(zhì)是灰鑄鐵，壁厚120mm240mm，預(yù)熱溫度大于150°C，并在此溫度下噴刷涂料，澆注時鑄型溫度不低于IO(TC;涂料厚度小于3.5mm，②鑄型轉(zhuǎn)速A/按下式確定7式中w—鑄型轉(zhuǎn)數(shù)，r/min,y—高鉻鑄鐵熔液密度，g/cm3，r一軋輥外層內(nèi)半徑，cm，/—調(diào)整系數(shù)，高鉻鑄鐵為1.31.5，③外層澆注完畢615miii后，用非接觸式測溫儀測量軋輥外層(即輥身)內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1240。C1300r時，澆入輥芯鐵水，鐵水澆注溫度為13001350°C，④輥芯鐵水澆注完畢1224h后，取出高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥進(jìn)保溫爐或緩冷坑；第四步高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥熱處理將高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥在鑄態(tài)下直接進(jìn)行粗加工，然后在加熱爐中加熱至520580°C,加熱升溫速度為1525°C/h，保溫610h后風(fēng)冷，再以2535°C/h的升溫速度加熱至450500°C，保溫1215h后，爐冷至15(TC以下，空冷，最后將軋輥精加工至規(guī)定尺寸和精度，得到離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥。在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，所述的壓力機(jī)上壓實成塊狀是壓實成幾何尺寸的長、寬和高各為150250mm的塊狀。在本發(fā)明的還一個具體的實施例中，所述的將稀土硅鐵破碎至小塊是指破碎至粒度<18mm的小塊。在本發(fā)明的又一個具體的實施例中，所述的烘干的烘干溫度為〈22(TC。在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，所述的鈍化顆粒鎂的顆粒尺寸為1.02.5mm、鈍化層的厚度為0.100.15mm。在本發(fā)明的進(jìn)而一個具體的實施例中，所述的鈍化層是由下列按重量百分比計的原料構(gòu)成的，氯化鈉3040%，氯化鉀2535%，氯化鎂2030%，氯化鋇510%。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明軋輥以加工高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、碳素鉻鐵和低碳廢鋼片為主要合金原料，不加價格昂貴的鎳板、鉬鐵、銅板和釩鐵等合金元素，因此軋輥生產(chǎn)成本低廉；2)本發(fā)明軋輥加入錳鐵和硅鈣鋇合金預(yù)脫氧、加入鋁終脫氧，因此軋輥中夾雜物少，組織純凈度高；3)本發(fā)明軋輥中，加入硼鐵合金化，可提高軋輥淬透性和淬硬性，軋輥淬硬層深度大于50mm，輥面硬度達(dá)到7881HSD;4)本發(fā)明軋輥經(jīng)鋅、鎂、鈦鐵和稀土硅鐵處理后，凝固組織細(xì)小，碳化物呈斷網(wǎng)和孤立分布，有利于軋輥力學(xué)性能和熱疲勞性能的大幅度提高，本發(fā)軋輥輥身斷裂韌度大于30MPa.m1/2，抗拉強(qiáng)度大于700Mpa。5)本發(fā)明軋輥應(yīng)用于熱軋帶鋼軋機(jī)、棒材軋機(jī)上，使用壽命比高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥提高5070%，而生產(chǎn)成本降低1520%。具體實施例方式軋輥材質(zhì)的性能是由金相組織決定的，而軋輥的組織取決于化學(xué)成分及熱處理工藝，本發(fā)明復(fù)合軋輥由外層和輥芯兩部分通過離心復(fù)合鑄造而成，其外層化學(xué)成分是這樣確定的本發(fā)明外層的主要原材料是高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、碳素鉻鐵和低碳廢鋼片，高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑中含有鎳、鉻等元素，加入軋輥中能增加軋輥中鎳、鉻等元素含量，同時也增加軋輥中的碳含量，但加入量太多，軋輥中夾雜物增多，反而損害軋輥的力學(xué)性能，因此，其加入量控制在2528%。加入碳素鉻鐵主要是為了補(bǔ)充軋輥中的鉻含量，使軋輥中鉻含量控制在16%以上，有利于獲得高硬度的M7C3型碳化物，從而改善軋輥的耐磨性，加入量過多，會導(dǎo)致軋輥中碳含量過高，軋輥使用中易出現(xiàn)開裂和剝落，因此碳素鉻鐵加入量控制在2830%。另外加入1.52.5%中碳錳鐵，除了起脫氧作用外，還可提高軋輥淬透性。在軋輥中加入硼鐵，部分硼可進(jìn)入碳化物，有利于提高碳化物硬度和熱穩(wěn)定性，部分硼進(jìn)入基體，可提高基體淬透性和淬硬性，從而可提高軋輥耐磨性，但硼鐵加入量過多，反而降低軋輥韌性，因此硼鐵加入量控制在2.53.5%。軋輥中加入硅鈣鋇合金，主要起脫氧和改善夾雜物形態(tài)與分布的作用，從而提高軋輥強(qiáng)度和韌性，雖然鋇在鐵液中的溶解度較低，但鋇的加入使鈣在鐵液中的溶解度提高，因而提高了鈣的利用率，使鈣的脫氧作用和使夾雜物變性的作用得到發(fā)揮，促使鐵液中的氧含量較快達(dá)到平衡；另一方面，鋇參與脫氧反應(yīng)，其生成物BaO與其它產(chǎn)物碰撞并結(jié)合的幾率極大，能夠迅速從鐵液中上浮、排除，從而使鐵中夾雜物數(shù)量減少，相應(yīng)地降低了鐵液的氧含量，合適的硅鈣鋇合金加入量為0.50.8%。加入0.20.4%鋁，除了起脫氧作用外，還可改善碳化物形態(tài)和分布，提高軋輥的綜合力學(xué)性能。加入0.30.5%鈦鐵，可細(xì)化軋輥凝固組織，提高軋輥綜合力學(xué)性能。加入0.20.4%稀土硅鐵、0.100.15%鋅、0.150.18%鎂，可起脫氧、脫硫，凈化金屬液體，細(xì)化凝固組織，促進(jìn)碳化物形態(tài)呈斷網(wǎng)和孤立分布的作用，從而可提高軋輥的力學(xué)性能，并改善軋輥的熱疲勞性能，有利于軋輥使用壽命的延長。本發(fā)明軋輥在熔煉之前，先將高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、硅鈣鋇合金、低碳廢鋼片混合于一體，并在壓力機(jī)上壓實成尺寸為長150250mmX寬150250mmX高150250mm的方塊，然后將壓實的方塊放入感應(yīng)電爐中加熱熔化，這樣可提高鐵和廢鋼片的熔化速率，減少金屬元素的燒損，還可減少金屬液體中夾雜物數(shù)量。本發(fā)明軋輥在出鐵過程中，當(dāng)出鐵40%60%時，將金屬鋅用厚度0.100.25111111的薄鋼片包覆嚴(yán)實，然后隨流扔入澆包，可減少鋅的氧化燒損，提高鋅元素的收得率；本發(fā)明軋輥鎂元素的加入方法是，將鎂顆粒尺寸1.02.5mm、鈍化層厚度0.100.15mm和含3040%氯化鈉、2535%氯化鉀、2030%氯化鎂、510%氯化鋇的鈍化層所組成的鈍化顆粒鎂也置于澆包底部，并用鑄鐵屑覆蓋，用包內(nèi)沖入法對鐵水進(jìn)行處理，這樣可減輕鎂元素的氧化燒損，還可控制鎂元素與鐵水的反應(yīng)速率，提高鎂元素的收得率，更好的發(fā)揮鎂元素的作用。本發(fā)明軋輥鑄態(tài)輥頸強(qiáng)度高，韌性好，硬度小于50HSD，具有較好的機(jī)械加工性能。輥身采用離心復(fù)合鑄造方法成形，輥身光潔、加工量少，輥身組織為碳化物、馬氏體、奧氏體和貝氏體，硬度在7275HSD之間，可用硬質(zhì)合金刀具直接加工，不需要進(jìn)行軟化退火處理。本發(fā)明高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥在鑄態(tài)下直接粗加工后，然后在加熱爐中加熱至520580°C，加熱升溫速度為1525°C/h，保溫610h后風(fēng)冷，可使鑄態(tài)組織中殘留奧氏體中析出碳化物，降低殘留奧氏體穩(wěn)定性，在隨后的空冷過程中，殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，碳化物的析出和殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，促進(jìn)軋輥硬度提高至7881HSD，有利于軋輥耐磨性的進(jìn)一步提高。但是，碳化物的析出和殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，將增大軋輥殘余應(yīng)力，因此，再以2535°C/h的升溫速度加熱至450500°C，保溫1215h后，爐冷至150"C以下，空冷，可減少軋輥內(nèi)的殘余應(yīng)力，提高組織穩(wěn)定性，最后將軋輥精加工至規(guī)定尺寸和精度后，可滿足軋鋼生產(chǎn)的需要。下面結(jié)合發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例1:本實施例的高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥外徑為4)370mm，軋輥外層厚度60mm，軋輥外層單邊加工量8mm，高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的外層(即輥身)和輥芯分別用1000kg和1500kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是第一步外層高鉻鑄鐵的熔煉-①先將高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、硅鈣鋇合金、低碳廢鋼片混合于一體，并在壓力機(jī)上壓實成尺寸為(150250)mmX(150250)mmX(150250)mm即長、寬和高各為150-250mm的方塊，然后將壓實的方塊放入感應(yīng)電爐中加熱熔化，然后依次加入碳素鉻鐵和中碳錳鐵，②鐵水熔清后，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到152(TC時，加入鋁，然后依次加入鈦鐵、硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1558X:時出爐，③出鐵過程中，當(dāng)出鐵40%時，將金屬鋅用厚度0.100.25111111的薄鋼片包覆嚴(yán)實，然后隨流扔入澆包，將稀土硅鐵破碎至粒度小于18mm的小塊，經(jīng)22(TC以下烘干后，置于澆包底部，同時將涂覆了由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3040%氯化鈉、2535%氯化鉀、2030%氯化鎂和510%氯化鋇構(gòu)成的鈍化層、且鈍化層厚度0.100.15mm和鎂顆粒尺寸1.0~2.5mm的鈍化顆粒鎂也置于澆包底部，并用鑄鐵屑覆蓋，用包內(nèi)沖入法對鐵水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。同時加入造渣劑，鐵水經(jīng)扒渣后待澆注，軋輥外層中各種原料的加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是25%高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、30%碳素鉻鐵、1.5%中碳錳鐵、3.5%硼鐵、0.5%硅鈣鋇合金、0.4%鋁、0.3%鈦鐵、0.4%稀土硅鐵、0.10%鋅、0.18%鎂，余量是低碳廢鋼片；第二步輥芯鑄鐵的熔煉-用電爐熔煉輥芯鐵水，輥芯選用高強(qiáng)度合金鑄鐵，輥芯鐵水出爐溫度1518'C;第三步軋輥復(fù)合鑄造成形①先將高鉻鑄鐵鐵水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鐵水澆注溫度為1459°C，鑄型材質(zhì)是灰鑄鐵，壁厚120mm,預(yù)熱溫度大于150'C，并在此溫度下噴刷涂料，澆注時鑄型溫度不低于100°C;涂料厚度小于3.5mm，②鑄型轉(zhuǎn)速w按下式確定式中鑄型轉(zhuǎn)數(shù)，r/min,y—高鉻鑄鐵熔液密度，g/cm3，軋輥外層內(nèi)半徑，cm，/一調(diào)整系數(shù)，高絡(luò)鑄鐵為1.5，③外層澆注完畢6min后，用非接觸式測溫儀測量軋輥外層(即輥身)內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1240'C130(TC時，澆入輥芯鐵水，鐵水澆注溫度為1312°C，④輥芯鐵水澆注完畢12h后，取出高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥進(jìn)保溫爐；第四步高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥熱處理-將高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥在鑄態(tài)下直接進(jìn)行粗加工，然后在加熱爐中加熱至520'C，加熱升溫速度為25°C/h，保溫10h后風(fēng)冷，再以35°C/h的升溫速度加熱至500°C，保溫12h后，爐冷至150'C以下，空冷，最后將軋輥精加工至規(guī)定尺寸和精度。軋輥力學(xué)性能見表表1軋輥力學(xué)性能輥身硬度(HSD)輥身抗拉強(qiáng)度(Mpa)斷裂韌性(MPa,m12)輥頸硬度(HSD)輥頸抗拉強(qiáng)度(Mpa)80.5785.731.442.2384.611實施例2:本實施例高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥輥身尺寸為(p650xl400mm，復(fù)合軋輥的外層(即輥身)和輥芯分別用3t中頻感應(yīng)電爐和5t/h沖天爐熔煉，其制造工藝步驟是第一步外層高鉻鑄鐵的熔煉①先將高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、硅鈣鋇合金、低碳廢鋼片混合于一體,并在壓力機(jī)上壓實成尺寸為(150250)mmX(150250)mmX(150250)mm的方塊，然后將壓實的方塊放入感應(yīng)電爐中加熱熔化，然后依次加入碳素鉻鐵和中碳錳鐵，②鐵水熔清后，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到15orc時，加入鋁，然后依次加入鈦鐵、硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1526'C時出爐，◎出鐵過程中，當(dāng)出鐵60%時，將金屬鋅用厚度0.100.25111111的薄鋼片包覆嚴(yán)實，然后隨流扔入澆包，④將稀土硅鐵破碎至粒度小于18mm的小塊，經(jīng)22(TC以下烘干后，置于澆包底部，同時將涂覆了由質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3040%氯化鈉、2535%氯化鉀、2030%氯化鎂和510%氯化鋇構(gòu)成的鈍化層、且鈍化層厚度0.100.15mm和鎂顆粒尺寸1.02.5mm的鈍化顆粒鎂也置于澆包底部，并用鑄鐵屑覆蓋，用包內(nèi)沖入法對鐵水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。同時加入造渣劑，鐵水經(jīng)扒渣后待澆注，軋輥外層中各種原料的加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是28%高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、28%碳素鉻鐵、2.5%中碳錳鐵、2.5%硼鐵、0.8%硅弼鋇合金、0.2%鋁、0.5%鈦鐵、0.2%稀土硅鐵、0.15%鋅、0.15%鎂，余量是低碳廢鋼片；第二步輥芯鑄鐵的熔煉用沖天爐熔煉輥芯鐵水，輥芯選用低合金球墨鑄鐵，輥芯鐵水出爐溫度1483。C;第三步軋輥復(fù)合鑄造成形①先將高鉻鑄鐵鐵水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鐵水澆注溫度為1425°C，鑄型材質(zhì)是灰鑄鐵，壁厚240mm，預(yù)熱溫度大于150'C,并在此溫度下噴刷涂料，澆注時鑄型溫度不低于IOO'C;涂料厚度小于3.5mm，②鑄型轉(zhuǎn)速"按下式確定5520fl+、W=/-yg式(3)式中"一鑄型轉(zhuǎn)數(shù)，r/min，y—高鉻鑄鐵熔液密度，g/cm3，r一軋輥外層內(nèi)半徑，cm，/一調(diào)整系數(shù)，高鉻鑄鐵為1.3，③外層澆注完畢15min后，用非接觸式測溫儀測量軋輥外層(即輥身)內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1240'C1300'C時，澆入輥芯鐵水，鐵水澆注溫度為1346'C，輥芯鐵水澆注完畢24h后，取出高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥進(jìn)緩冷坑；第四步高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥熱處理-將高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥在鑄態(tài)下直接進(jìn)行粗加工，然后在加熱爐中加熱至580'C，加熱升溫速度為15°C/h，保溫8h后風(fēng)冷，再以25°C/h的升溫速度加熱至480°C，保溫15h后，爐冷至150'C以下，空冷，最后將軋輥精加工至規(guī)定尺寸和精度。軋輥力學(xué)性能見表2。表2軋輥力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例3:本實施例的高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥外徑為4^70mm，軋輥外層厚度60mm，軋輥外層單邊加工量8mm，高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的外層(即輥身)和輥芯分別用1000kg和1500kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是第一步外層高鉻鑄鐵的熔煉①先將高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、硅鈣鋇合金、低碳廢鋼片混合于一體，并在壓力機(jī)上壓實成尺寸為(150250)mmX(150250)mmX(150250)mm的方塊，然后將壓實的方塊放入感應(yīng)電爐中加熱熔化，然后依次加入碳素鉻鐵和中碳錳鐵，②鐵水熔清后，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到15lrC時，加入鋁，然后依次加入鈦鐵、硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1538'C時出爐，③出鐵過程中，當(dāng)出鐵50%時，將金屬鋅用厚度0.100.25111111的薄鋼片包覆嚴(yán)實，然后隨流扔入澆包，將稀土硅鐵破碎至粒度小于18mm的小塊，經(jīng)22(TC以下烘干后，置于澆包底部，同時將涂覆了由質(zhì)量百分比為3040%氯化鈉、2535%氯化鉀、2030%氯化鎂和510%氯化鋇而構(gòu)成的鈍化層、且鈍化層厚度0.100.15mm和鎂顆粒尺寸1.02.5mm的鈍化顆粒鎂也置于澆包底部，并用鑄鐵屑覆蓋，用包內(nèi)沖入法對鐵水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。同時加入造渣劑，鐵水經(jīng)扒渣后待澆注，軋輥外層中各種原料的加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是26%高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、29%碳素鉻鐵、2.0%中碳錳鐵、3.0%硼鐵、0.6%硅轉(zhuǎn)鋇合金、0.3%鋁、0.4%鈦鐵、0.3%稀土硅鐵、0.12%鋅、0.16%鎂，余量是低碳廢鋼片；第二步輥芯鑄鐵的熔煉用電爐熔煉輥芯鐵水，輥芯選用低合金球墨鑄鐵，輥芯鐵水出爐溫度1503'C;第三步軋輥復(fù)合鑄造成形①先將高鉻鑄鐵鐵水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鐵水澆注溫度為1440°C，鑄型材質(zhì)是灰鑄鐵，壁厚150mm，預(yù)熱溫度大于150'C，并在此溫度下噴刷涂料，澆注時鑄型溫度不低于100°C;涂料厚度小于3.5mm，②鑄型轉(zhuǎn)速w按下式確定-式中"一鑄型轉(zhuǎn)數(shù)，r/min，y—高鉻鑄鐵熔液密度，g/cm3，,一軋輥外層內(nèi)半徑，cm，p一調(diào)整系數(shù)，高鉻鑄鐵為1.4，③外層澆注完畢8miii后，用非接觸式測溫儀測量軋輥外層(即輥身)內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為1240。C1300。C時，澆入輥芯鐵水，鐵水澆注溫度為1332°C，輥芯鐵水澆注完畢18h后，取出高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥進(jìn)緩冷坑；第四步高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥熱處理將高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥在鑄態(tài)下直接進(jìn)行粗加工，然后在加熱爐中加熱至560。C，加熱升溫速度為20°C/h，保溫8h后風(fēng)冷，再以30°C/h的升溫速度加熱至450°C，保溫13h后，爐冷至150。C以下，空冷，最后將軋輥精加工至規(guī)定尺寸和精度。軋輥力學(xué)性能見表3。表3軋輥力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>本發(fā)明的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥輥身硬度和強(qiáng)度高、韌性好，輥頸也具有較高的強(qiáng)度，本發(fā)明軋輥以加工高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、碳素鉻鐵和低碳廢鋼片為主要合金原料，不加價格昂貴的鎳板、鉬鐵、銅板和釩鐵等合金元素，因此軋輥生產(chǎn)成本低廉，比常用高鉻鑄鐵軋輥降低10%以上，比高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥降低1520%，在熱軋帶鋼軋機(jī)、棒材軋機(jī)上使用，其輥耗比常用高鉻鑄鐵軋輥降低20%以上，比高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥提高5070%。本發(fā)明軋輥使用安全，使用中無斷輥、剝落現(xiàn)象出現(xiàn)，使用本發(fā)明軋輥，可提高軋鋼產(chǎn)量，降低軋鋼成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。權(quán)利要求1、一種離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥，包括軋輥外層和軋輥輥芯，其特征在于所述的軋輥外層的材料的化學(xué)成分重量％為25～28％的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑，28～30％的碳素鉻鐵，1.5～2.5％的中碳錳鐵，2.5～3.5％的硼鐵，0.5～0.8％的硅鈣鋇合金，0.2～0.4％的鋁，0.3～0.5％的鈦鐵，0.2～0.4％的稀土硅鐵，0.10～0.15％的鋅，0.15～0.18％的鎂，余量為低碳廢鋼片；所述軋輥輥芯為高強(qiáng)度合金鑄鐵或低合金球墨鑄鐵，所述的軋輥外層和輥芯兩部分通過離心復(fù)合鑄造而成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造高格鑄鐵復(fù)合軋輥，其特征在于所述的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑的化學(xué)成分重量V。為3.01-4.80%的Ni,1.00~2.00%的Cr，2.90~3.60%的(:，0.60~1.50%的81，0.40~1.20%的1\111，0.20~1.00%的Mo，余量為Fe;所述的碳素鉻鐵的化學(xué)成分重量％為62.0~68.0%的0，7.08.5X的C，2.03.5X的Si，余量為Fe;所述的中碳錳鐵的化學(xué)成分重量V。為75.0~82.0%的Mn，1.01.8X的C，Sl.5X的Si，^).20X的P，S0.03X的S，余量為Fe;所述的硼鐵的化學(xué)成分重量％為17.019.0%的B，<0.5%的<:，〈3.5X的Si，余量為Fe;所述的硅鈣鋇合金的化學(xué)成分重量％為4045X的Si、1012X的Ca、1012X的Ba、50.8^的C、50.04X的P、50.06X的S，余量為Fe。3、一種如權(quán)利要求1所述的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，其特征在于它包括以下步驟第一步外層高鉻鑄鐵的熔煉①先將高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、硅鈣鋇合金和低碳廢鋼片混合于一體，并在壓力機(jī)上壓實成塊狀，然后放入感應(yīng)電爐中加熱熔化，再依次加入碳素鉻鐵和中碳錳鐵，②鐵水熔清后，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到15001520'C時，加入鋁，然后依次加入鈦鐵、硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1520156(TC時出爐，◎出鐵過程中，當(dāng)出鐵40—60%時，將金屬鋅用厚度0.10~0.25mm的薄鋼片包覆嚴(yán)實，然后隨流扔入澆包，④將稀土硅鐵破碎至小塊，經(jīng)烘干后，置于澆包底部，同時將涂覆了鈍化層的鈍化顆粒鎂也置于澆包底部，并用鑄鐵屑覆蓋，用包內(nèi)沖入法對鐵水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理，同時加入造渣劑，鐵水經(jīng)扒渣后待澆注；第二步輥芯鑄鐵的熔煉-用電爐或沖天爐熔煉輥芯鐵水，輥芯選用高強(qiáng)度合金鑄鐵或低合金球墨鑄鐵，輥芯鐵水出爐溫度14801520°C;第三步軋輥復(fù)合鑄造成形①先將高鉻鑄鐵鐵水澆入在離心機(jī)上旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，鐵水澆注溫度為1420146(TC，鑄型材質(zhì)是灰鑄鐵，壁厚120mm240mm，預(yù)熱溫度大于150'C，并在此溫度下噴刷涂料，澆注時鑄型溫度不低于IO(TC;涂料厚度小于3.5mm，②鑄型轉(zhuǎn)速W按下式確定式中w—鑄型轉(zhuǎn)數(shù)，r/min，y—高鉻鑄鐵熔液密度，g/cm3，r一軋輥外層內(nèi)半徑，cm，/—調(diào)整系數(shù)，高鉻鑄鐵為131.5，③外層澆注完畢615min后，用非接觸式測溫儀測量軋輥外層(即輥身)內(nèi)表面溫度，當(dāng)溫度為124(TC1300'C時，澆入輥芯鐵水，鐵水澆注溫度為13001350°C，④輥芯鐵水澆注完畢1224h后，取出高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥進(jìn)保溫爐或緩冷坑；第四步高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥熱處理將高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥在鑄態(tài)下直接進(jìn)行粗加工，然后在加熱爐中加熱至520580°C，加熱升溫速度為1525°C/h，保溫610h后風(fēng)冷，再以2535°C/h的升溫速度加熱至450500°C，保溫1215h后，爐冷至150。C以下，空冷，最后將軋輥精加工至規(guī)定尺寸和精度，得到離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，其特征在于所述的壓力機(jī)上壓實成塊狀是壓實成幾何尺寸的長、寬和高各為150250mm的塊狀。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，其特征在于所述的將稀土硅鐵破碎至小塊是指破碎至粒度<18mm的小塊。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，其特征在于所述的烘干的烘干溫度為〈22(TC。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，其特征在于所述的鈍化顆粒鎂的顆粒尺寸為1.02.5mm、鈍化層的厚度為0.100.15mm。8、根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥的制備方法，其特征在于所述的鈍化層是由下列按重量百分比計的原料構(gòu)成的，氯化鈉3040%，氯化鉀2535%,氯化鎂2030%，氯化鋇510%。全文摘要一種離心鑄造高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥及其制備方法，屬于軋鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
。包括軋輥外層和軋輥輥芯，所述的軋輥外層的材料的化學(xué)成分重量％為25～28％的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑，28～30％的碳素鉻鐵，1.5～2.5％的中碳錳鐵，2.5～3.5％的硼鐵，0.5～0.8％的硅鈣鋇合金，0.2～0.4％的鋁，0.3～0.5％的鈦鐵，0.2～0.4％的稀土硅鐵，0.10～0.15％的鋅，0.15～0.18％的鎂，余量為低碳廢鋼片；所述軋輥輥芯為高強(qiáng)度合金鑄鐵或低合金球墨鑄鐵，所述的軋輥外層和輥芯兩部分通過離心復(fù)合鑄造而成。優(yōu)點軋輥生產(chǎn)成本低廉；軋輥中夾雜物少，組織純凈度高；可提高軋輥淬透性和淬硬性；有利于軋輥力學(xué)性能和熱疲勞性能的提高；使用壽命高，生產(chǎn)成本低。文檔編號C22C38/00GK101537427SQ20091003112公開日2009年9月23日申請日期2009年4月28日優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日發(fā)明者浦建明,符寒光申請人:江蘇環(huán)立板帶軋輥有限公司