CN101225500A - 一种轧辊用高钼高钒微偏析铸造高速钢 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轧钢制造领域，特别涉及一种轧辊用高钼高钒微偏析铸造高速钢。其具体化学成分如下(wt％)：C 1.2～2.8％，Si 0.2～1.0％，Mn 0.2～1.0％，Ni 0.3～1.2％，Cr 3.0～6.0％，Mo 5.0～10.0％，V 5.0～12.0％，Al 0.1～0.7％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为铁。本发明特点是在高速钢中增加Mo、V含量来替代传统轧辊用高速钢中的W元素，以减少重元素W在离心铸造时造成的比重偏析，从而使轧辊径向性能均匀，提高使用稳定性。该发明涉及的高钼高钒高速钢具有铸造偏析小，硬度高，耐磨性强，红硬性好，强韧性优等特点。
Description
技术领域
本发明属于轧钢制造领域，具体地说就是一种轧辊用高钼高钒微偏析铸造高速钢，它适用于制造离心复合高速钢轧辊的工作层。
背景技术
高速钢轧辊因具有高的红硬性、高的耐磨性和淬透性越来越受到钢材生产领域青睐，各个国家和地区的相关企业和科研单位不断对高速钢轧辊进行探索和研究。高速钢轧辊取代板带轧机精轧前段的高铬铸铁辊已经成为大势所趋。
铸造高速钢轧辊最早是1988年由日本人研制成功并在热带连轧机上使用，美国于20世纪90年代初开始引入高速钢轧辊，欧洲起步相对较晚。目前国外对高速钢轧辊的应用已经比较广泛，不但应用于热轧板、带轧机，而且用于线、棒材轧机，粗轧机，钢管轧机等。
高速钢轧辊的生产方法有很多种，如连续铸造复合法、又称CPC方法(中国发明专利CN1280042，中国发明专利CN1631565.A)，电渣重熔法、又称ESR法(美国专利US5081760)，热等静压法、又称HIP法(日本专利公报特昭61-238407)等。与以上方法相比，离心复合铸造方法具有效率高、投资少等独特优点，所以目前国内外批量生产高速钢轧辊大多数均采用离心复合铸造方法。
中国专利CN00103223.2公开的高速钢成分为C 1.8～4.2％，Si 0.5～1.5％，Mn0.3～0.8％，Nb 0.3～2.5％，Cr 4.0～15.0％，Mo 3.0～12.0％，V 2.5～10.0％，W 2～12％，Al 0.2～0.6％，Co 0～10％，N 0.02～0.10％；中国专利CN97100083.2公开的高速钢成分为C 1.2～2.5％，Si 0.3～1.5％，Mn 0.4～1.0％，Ni≤3.0％，Cr 3.0～8.0％，Mo 2.0～7.0％，V 2.0～7.0％，W 1.0～5.0％；中国专利CN1439472A、CN1861827A以及CN1264749A等公开的高速钢成分中都含有大量的W元素。
采用含W量较高的高速钢，利用离心铸造方法生产轧辊，势必会由于W的比重较大而造成重力偏析，导致轧辊外层含W量较大，内层则含W量较小，在轧辊径向上造成成分梯度，从而严重影响了轧辊径向性能的均匀性。离心铸造时、离心机转速越高这种偏析越严重，硬度不均匀性和耐磨不均匀性也越严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高钼高钒微偏析铸造高速钢，这种高速钢增加了Mo和V的含量以增加高速钢的淬透性和红硬性，取代了易偏析元素W，从而在不降低性能的前提下，彻底摆脱了W比重偏析的困扰。
基于此目的，本发明的技术方案是：
一种高钼高钒微偏析铸造高速钢，其具体成分(wt％)如下：C 1.2～2.8％，Si 0.2～1.0％，Mn 0.2～1.0％，Ni 0.3～1.2％，Cr 3.0～6.0％，Mo 5.0～10.0％，V 5.0～12.0％，Al0.1～0.7％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为铁。
本发明中，高钼高钒微偏析铸造高速钢的具体制备过程步骤如下：采用常规中频真空感应电炉，电弧炉或真空炉进行熔炼。首先在炉内加入生铁和废钢启炉熔化；1400℃以上加入锰铁、硅铁，1500℃以上加入Ni和钼铁，1550℃以上加入铬铁、钒铁和铝铁；根据工艺要求除硫磷和杂质；根据实际工艺要求选择浇注温度和凝固速度。
本发明中，高钼高钒微偏析铸造高速钢的具体热处理过程采用常规高速钢的淬火加两次回火热处理工艺。
V是强碳化物形成元素，生成MC型碳化物，MC在高速钢基体中弥散分布提高硬度。随其含量增加，共晶反应温度下降，MC的形成温度升高。V不仅有利于MC型碳化物形成，而且明显促进M2C型层片状碳化物形成，抑制骨骼状M6C型碳化物生长。提高V含量可以显著提高高速钢的高温硬度，对改善轧辊耐磨性有利。
Mo与W具有相似的作用，提高红硬性和淬透性。在高速钢中主要以M2C的形式存在。淬火加热时，一部分M2C溶入奥氏体，淬火后存在于马氏体中。淬火及回火过程中有一部分M2C分解为M6C和MC，造成二次硬化，提高强度和硬度。淬火加热过程中未溶解的碳化物阻止奥氏体晶粒长大。W含量过高，会增加碳化物的不均匀性，并且会导致M2C在晶界上析出，恶化高速钢性能，增大钢的脆性。同时W的比重较大，离心铸造时容易偏析到外层。Mo在合金中的作用和W相似，但Mo的W当量为1.8，同等质量的Mo可以比同等质量的W更多的发挥其效能，这也是本发明中以Mo代W的重要原因之一。Mo可以改善一次碳化物的不均匀性，降低脆性。回火固溶的Mo可以阻止碳化物沿晶界析出，使高速钢的强度和韧性提高。
因此，增加V、Mo含量，以取代W是可行的。采用本发明设计的成分，离心铸造过程中有效地抑制了重元素造成的比重偏析，使轧辊径向材质分布均匀，性能优良。
凝固组织中生成大量弥散分布的点状、棒状、草莓状MC型高钒共晶碳化物和层片状M2C型高钼共晶碳化物。共晶碳化物的弥散生成有效地抑制了晶粒长大，提高了高速钢的机械性能。共晶碳化物在随后的淬火、回火热处理过程中基本不发生变化，保留至最终使用状态中，这些高硬度的碳化物大大提高了高速钢的耐磨性和红硬性。
本发明的有益效果是：
1、本发明设计的一种轧辊用高钼高钒微偏析铸造高速钢，增加了Mo、V元素含量，以取代W元素的加入，离心铸造过程中有效地抑制了重元素W造成的比重偏析，使轧辊径向材质分布均匀，性能优良。
2、本发明通过降低偏析使轧辊在径向上碳化物分布均匀，性能改善。
3、本发明MC型、M2C型共晶碳化物的弥散生成有效地抑制了晶粒长大，可以提高高速钢的机械性能，且高硬度碳化物分布于基体上可以提高耐磨性和红硬性。
附图说明
图1高钼高钒微偏析铸造高速钢微观组织及碳化物分布；a.100倍，b.200倍。
具体实施方式
实施例
根据本发明设计的化学成分进行配料，采用常规中频真空感应电炉熔炼1炉钢，然后利用立式离心方法浇注了辊套一支；并采用常压中频感应电炉熔炼2炉钢，利用卧式离心复合方法生产辊身直径为Φ500mm，工作层厚度为50mm的高速钢轧辊两支。其成分分别如表1所示。
经试验观察和性能测定，本发明设计的高速钢成分，性能良好，能够得到弥散分布的点状、棒状、草莓状MC型高钒共晶碳化物和层片状M2C型高钼共晶碳化物。微观组织如图1所示。铸态硬度可达HSD90以上，热处理硬度大于HSD80，硬度高、耐磨性高，600℃硬度为HSD60，红硬性好；轧辊径向成分均匀，有效避免了离心比重成分偏析。
表1.实施例辊套及轧辊化学成分(wt％，余量为Fe)
| 实施例 | 生产内容 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | V | Al |
| 1 | 立式离心辊套 | 2.14 | 0.73 | 0.48 | 0.025 | 0.006 | 0.64 | 4.20 | 5.08 | 5.05 | 0.55 |
| 2 | 卧式离心复合轧辊 | 1.60 | 0.23 | 0.53 | 0.021 | 0.02 | 0.53 | 3.02 | 5.00 | 6.20 | 0.51 |
| 3 | 卧式离心复合轧辊 | 2.6 | 1.0 | 0.33 | 0.024 | 0.021 | 0.93 | 6.00 | 8.03 | 9.87 | 0.2 |
Claims (2)
1.一种轧辊用高钼高钒微偏析铸造高速钢，其特征在于，按重量百分比计，其具体化学成分为：C 1.2～2.8％，Si 0.2～1.0％，Mn 0.2～1.0％，Ni 0.3～1.2％，Cr 3.0～6.0％，Mo 5.0～10.0％，V 5.0～12.0％，Al 0.1～0.7％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为铁。
2.按照权利要求1所述轧辊用高钼高钒微偏析铸造高速钢，其特征在于：按重量百分比计，其具体化学成分优选范围为：C 1.5～2.5％，Si 0.3～0.9％，Mn 0.4～0.9％，Ni 0.4～1.0％，Cr 3.8～5.6％，Mo 6.0～10.0％，V 7.0～12.0％，Al 0.2～0.6％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为铁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080723 |