一種含硼軋輥的鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，特別涉及離心鑄造乳輥領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]乳輥材料的發(fā)展和選用，主要著眼于提高輥身的耐磨性能，在乳輥輥身表面的金相組織中形成較硬的碳化物。早期使用的冷硬鑄鐵乳輥以M3C型碳化物為主，如Fe3C等。后來加入合金元素鉻發(fā)展起來的高鉻鑄鐵乳輥，碳化物形態(tài)有所變化，以M7C3型為主，如Cr7C3等。目前正在迅速推廣的高速鋼復(fù)合乳輥，在使用狀態(tài)下，乳輥表面層的金相組織主要由MC、M6C型碳化物以及在高溫下有較高硬度的基體組織構(gòu)成，因此具有優(yōu)異的耐磨性。早期使用的冷硬鑄鐵乳輥，硬度低，硬化層薄，乳輥耐磨性差，使用壽命短，需要頻繁更換，降低了乳機(jī)作業(yè)率。在冷硬鑄鐵基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵乳輥，盡管耐磨性有明顯改善，但乳輥脆性大，鑄造和使用中易開裂，甚至出現(xiàn)剝落，且含有較多價格昂貴的合金元素，導(dǎo)致乳輥生產(chǎn)成本增加。高鉻鑄鐵乳輥和高速鋼乳輥盡管耐磨性好，但都含有較多的合金元素，導(dǎo)致乳輥生產(chǎn)成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一在于提供一種含硼乳輥的鑄造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)乳輥成本較高或綜合性能差的問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種含硼乳輥的鑄造方法，所述含硼乳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；所述外層的化學(xué)成分及重量百分比為C 3.2-3.5%,Si 0.2-0.4%，B 1.2-1.6%, Cr 6.3-7.0%, Mn 1.6-1.8%, V 1.5-1.8%, Mo 2.2-2.8%,W 1.2-1.6%, Nb 0.l-0.3%，Ce 0.25-0.35%, Ti 0.3-0.5%，S < 0.03%，P < 0.04%，其余為Fe ;所述方法包括以下步驟:
[0006]①將普通廢鋼、鉻鐵、生鐵、鎢鐵、鉬鐵、鈮鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵，出爐前加入釩鐵；
[0007]②爐前調(diào)整成分合格后，將溫度升至1560-1580 °C，加入占上述鋼水質(zhì)量
0.15-0.20%的鋁脫氧，而后依次加入鈦鐵和硼鐵，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1580-1600°C時出爐；
[0008]③將鈰基稀土破碎至粒度5-7mm的小塊，經(jīng)160-200°C烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；
[0009]④用離心鑄造機(jī)澆注乳輥外層，外層鋼水澆注溫度為1470_1480°C，當(dāng)乳輥外層完全凝固，且乳輥外層內(nèi)表面溫度達(dá)到1165-1175°C時，澆注輥芯球墨鑄鐵，輥芯球墨鑄鐵澆注溫度為1340-1370°C ；
[0010]⑤乳輥澆注12-24小時后拆箱，然后置于緩冷坑，冷卻至室溫后切割澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺后粗加工；
[0011]⑥將粗加工后的乳輥進(jìn)行熱處理，所述熱處理包括高溫淬火和回火處理，淬火加熱溫度1000°C -1050°C，保溫時間2-4小時。淬火冷卻時，先噴霧冷卻10-20分鐘，隨后空冷至輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進(jìn)行第一次回火處理，回火加熱溫度520°C -560°C,保溫5-8小時后空冷，當(dāng)輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進(jìn)行第二次回火處理，回火加熱溫度500°C -540°C，保溫8-12小時后爐冷，當(dāng)爐溫低于200°C后出爐，并精加工至規(guī)定尺寸。
[0012]本發(fā)明的含硼乳輥的鑄造方法的有益效果在于:
[0013]①本發(fā)明方法在所采用的乳輥外層材料中含有硼，以提高乳輥的耐磨性，同時添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高乳輥的硬度，但這種元素比現(xiàn)有的高速鋼乳輥中的添加量低得多，極大地降低了成本，因此，以低成本獲得了好的乳輥性能，這些元素的協(xié)同作用細(xì)化了凝固組織，改善了碳化物形態(tài)和分布，提高了高速鋼乳輥強(qiáng)度和韌性，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到 100MPa-1 lOOMPa，沖擊韌性達(dá)到 17J/cm2_19J/cm2。
[0014]②用本發(fā)明含硼乳輥的鑄造方法生產(chǎn)工藝簡單，通過合理的設(shè)計(jì)熔煉步驟，精確控制熔煉溫度，以及優(yōu)化熱處理制度，獲得了乳輥優(yōu)異的微觀組織，進(jìn)而保證了乳輥優(yōu)異的性能。其中金相組織中含有12-20%高硬度碳化物，導(dǎo)致乳輥硬度高，達(dá)到66-68HRC，耐磨性好。用于棒材乳機(jī)成品機(jī)架上，本發(fā)明制造高速鋼乳棍使用效果為1100-1200t/mm，而高鉻白口鑄鐵乳輥僅為120-150t/mm ;用于熱乳窄帶鋼成品機(jī)架上，本發(fā)明制造高速鋼乳輥使用效果為1850t/mm-2000t/mm，而高鎳絡(luò)無限冷硬鑄鐵乳棍僅為250t/mm?300t/mm。
【具體實(shí)施方式】
[0015]—種含硼乳輥的鑄造方法，所述含硼乳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；所述外層的化學(xué)成分及重量百分比為C 3.2-3.5%,Si 0.2-0.4%，B 1.2-1.6%, Cr 6.3-7.0%, Mn 1.6-1.8%, V 1.5-1.8%, Mo 2.2-2.8%,W 1.2-1.6%, Nb 0.l-0.3%，Ce 0.25-0.35%, Ti 0.3-0.5%，S < 0.03%，P < 0.04%，其余為Fe ;所述方法包括以下步驟:
[0016]①將普通廢鋼、鉻鐵、生鐵、鎢鐵、鉬鐵、鈮鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵，出爐前加入釩鐵；
[0017]②爐前調(diào)整成分合格后，將溫度升至1560-1580 °C，加入占上述鋼水質(zhì)量
0.15-0.20%的鋁脫氧，而后依次加入鈦鐵和硼鐵，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1580-1600°C時出爐；
[0018]③將鈰基稀土破碎至粒度5-7_的小塊，經(jīng)160-200°C烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；
[0019]④用離心鑄造機(jī)澆注乳輥外層，外層鋼水澆注溫度為1470-1480°C，當(dāng)乳輥外層完全凝固，且乳輥外層內(nèi)表面溫度達(dá)到1165-1175°C時，澆注輥芯球墨鑄鐵，輥芯球墨鑄鐵澆注溫度為1340-1370°C ；
[0020]⑤乳輥澆注12-24小時后拆箱，然后置于緩冷坑，冷卻至室溫后切割澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺后粗加工；
[0021]⑥將粗加工后的乳輥進(jìn)行熱處理，所述熱處理包括高溫淬火和回火處理，淬火加熱溫度1000°C -1050°C，保溫時間2-4小時。淬火冷卻時，先噴霧冷卻10-20分鐘，隨后空冷至輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進(jìn)行第一次回火處理，回火加熱溫度520°C -560°C,保溫5-8小時后空冷，當(dāng)輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進(jìn)行第二次回火處理，回火加熱溫度500°C -540°C，保溫8-12小時后爐冷，當(dāng)爐溫低于200°C后出爐，并精加工至規(guī)定尺寸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含硼乳輥的鑄造方法，所述含硼乳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，所述外層的化學(xué)成分及重量百分比為C 3.2-3.5%,Si 0.2-0.4%, B1.2-1.6%, Cr 6.3-7.0%, Mn 1.6-1.8 %, V1.5-1.8 %, Mo2.2-2.8 %,Wl.2-1.6%，Nb 0.1-0.3%，Ce 0.25-0.35%, Ti 0.3-0.5%，S < 0.03%，P < 0.04%，其余為Fe，所述方法包括以下步驟: ①將普通廢鋼、鉻鐵、生鐵、鎢鐵、鉬鐵、鈮鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵，出爐前加入釩鐵； ②爐前調(diào)整成分合格后，將溫度升至1560-1580°C，加入占上述鋼水質(zhì)量0.15-0.20%的鋁脫氧，而后依次加入鈦鐵和硼鐵，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1580-1600°C時出爐； ③將鈰基稀土破碎至粒度5-7_的小塊，經(jīng)160-200°C烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理； ④用離心鑄造機(jī)澆注乳輥外層，外層鋼水澆注溫度為1470-1480°C，當(dāng)乳輥外層完全凝固，且乳輥外層內(nèi)表面溫度達(dá)到1165-11750C時，澆注輥芯球墨鑄鐵，輥芯球墨鑄鐵澆注溫度為 1340-1370°C ； ⑤乳輥澆注12-24小時后拆箱，然后置于緩冷坑，冷卻至室溫后切割澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺后粗加工； ⑥將粗加工后的乳輥進(jìn)行熱處理，所述熱處理包括高溫淬火和回火處理，淬火加熱溫度1000°C -1050°C，保溫時間2-4小時。淬火冷卻時，先噴霧冷卻10-20分鐘，隨后空冷至輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進(jìn)行第一次回火處理，回火加熱溫度520°C _560°C，保溫5-8小時后空冷，當(dāng)輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進(jìn)行第二次回火處理，回火加熱溫度5000C _540°C，保溫8-12小時后爐冷，當(dāng)爐溫低于200°C后出爐，并精加工至規(guī)定尺寸。
【專利摘要】本發(fā)明公開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，同時添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高軋輥的硬度，但這種元素比現(xiàn)有的高速鋼軋輥中的添加量低得多，因此，以低成本獲得了好的軋輥性能。同時，這些元素的協(xié)同作用細(xì)化了凝固組織，改善了碳化物形態(tài)和分布，提高了高速鋼軋輥強(qiáng)度和韌性。
【IPC分類】B22D13/02, C21D5/00, C22C33/08, C22C37/10, C21D1/18
【公開號】CN105714179
【申請?zhí)枴緾N201410741048
【發(fā)明人】秦海鵬
【申請人】青島泰威機(jī)床有限公司