CN101649409A - 离心铸造高合金炉辊辊体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为：C：0.38－0.45、Si：1.00－2.00、Mn：0.50－1.50、Cr：24.0－26.0、Ni：33.0－35.0、Nb：1.2－1.8、S：≤0.03、P：≤0.045、Zr：0.03－0.05、Ti：0.05－0.10，余量为Fe和不可避免的杂质。在原有材质中适当提高材料含C量的下限，并加入Ti和Zr微量元素，离心浇铸结晶后，形成细小的碳化物，弥撒在奥氏体基体中。在使用过程中阻止高温下材料的奥氏体基体蠕变，以及碳化物在高温下逐渐迁徙聚集，从而提高材料高温蠕变强度和抗氧化性，离心铸造出来的大口径炉辊辊体强度高、不变形，提高其高温蠕变断裂时间10％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心铸造炉辊，尤其是涉及到一种冶金行业冷轧热处理板材等用的大口径离心铸造高合金炉辊的辊体。
背景技术
随着工业经济和科技的快速发展，各行各业对所需要的原材料的要求越来越高，如汽车用的钢带等，在使用前必须进行热处理，为了使钢带实现连续退火，以提高热处理的工效，为此在热处理炉中安装有炉辊，推动钢带前进。由于热处理的温度在600-1200℃的范围内和弱氧化的气氛下进行，因此炉辊必须能在长时间连续操作中保持传输高温钢带的能力。在如此苛刻的条件下，炉辊会产生如下缺陷：1.炉辊表面的磨损，2.氧化物或铁尘型颗粒物在炉辊表面粘附，当这些颗粒物达到一定程度时会严重影响退火钢带的表面质量。我国炉辊制造业经过几十年的发展，已取得了较好成绩，随着科技不断创新，对炉辊的要求也越来越高，要求向大口径的方向发展，来大幅度提高热处理的工效，但在品种结构调整却没有完全跟上钢铁工业技术进步、结构优化调整的步伐，高端炉辊生产能力明显不足。宝钢、鞍钢等大型钢企业宽板带轧机每年都要从国外进口炉辊，目前国内炉辊辊体大都采用ZG40Ni35Cr25Nb材料，各元素的重量百分比为：C：0.35-0.45、Si：1.00-2.00、Mn：0.50-1.50、Cr：24.0-26.0、Ni：33.0-35.0、Nb：1.2-1.8、S：≤0.03、P：≤0.045，余量为Fe和不可避免的杂质。一方面由于其含Cr、Ni成分很高，因此生产成本很高，另一方面该材料制作小口径的炉辊优势明显，但是制作大口径炉辊时，易产生偏析现象，其抗氧化性能差，铸造出来的炉辊强度达不到要求，容易变形产生椭圆，整体精加工后产生壁厚不均匀。在炉内高温、高张力运转中会产生弯曲变形，影响钢带运行和钢带表面质量，使用寿命只有10个月左右。
发明内容
本发明目的在于在ZG40Ni35Cr25Nb材料的基础上，适当提高材料含C量的下限，并添加Zr、Ti微量元素离心铸造高合金炉辊辊体，在使用过程中，阻止碳化物迁徙聚集，改善铸态奥氏体组织抗蠕变能力。从而提高炉辊辊体高温蠕变强度和抗氧化能力，满足热处理炉的要求。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为：C：0.38-0.45、Si：1.00-2.00、Mn：0.50-1.50、Cr：24.0-26.0、Ni：33.0-35.0、Nb：1.2-1.8、S：≤0.03、P：≤0.045、Zr：0.03-0.05、Ti：0.05-0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.在ZG40Ni35Cr25Nb材料的基础上加入Ti和Zr微量元素，经过反复试验和分析，并经实验室模拟数据处理，找出最佳成分配比，从而提高材料高温蠕变强度和抗氧化性。离心铸造出来的大口径炉辊辊体强度高、不变形，提高其高温蠕变断裂时间10％以上。
2.在钢水中加入Ti和Zr微量元素，利用其在钢液中的强氧化作用，也能起到除渣、去气作用，因此能保证钢水冶炼的纯净度，有效防止离心铸管成型过程中夹渣、气孔。
3.在炉内高温、高张力运转下热膨胀率一致，炉辊不会产生弯曲变形。
具体实施方式：
一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为：C：0.38-0.45、Si：1.00-2.00、Mn：0.50-1.50、Cr：24.0-26.0、Ni：33.0-35.0、Nb：1.2-1.8、S：≤0.03、P：≤0.045、Zr：0.03-0.05、Ti：0.05-0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明中元素成分限定范围的理由如下：
C：碳元素，在离心铸造高合金钢中，是提高材料高温性能的关键元素。根据耐高温离心铸造合金理论，高合金离心铸造耐热钢，其中Ni元素促进材料的奥氏体化，在Ni、Cr元素的联合作用下，耐高温，抗氧化。高合金离心铸造耐热钢由于其含C量达0.4-0.6，离心浇铸结晶后，形成细小的碳化物弥撒在奥氏体的基体上，进一步强化奥氏体的基体，其高温性能进一步提高。随含碳量增加，产生碳化物的数量相应增加，硬度提高，但脆性增加，韧性下降。兼顾材料的综合性能，考虑碳量控制在0.38-0.45；
Si：硅元素能改善铸件的铸造性能，且有利于钢水脱氧除气。离心铸造高合金钢适当高的硅含量，能在使用过程中提高材料的抗氧化能力。但含硅量过高会增加材质的脆性。试验证明，Si和Ti同时加入比单独加入相同含量的Ti或Si能获得更好的耐磨性，因而其含量控制在1.00-2.00；
Mn：锰主要起脱氧除气作用，含量过高会产生大量残余奥氏体，对材料耐磨性不利，应控制在0.50-1.50；
Ni：镍是促进奥氏体元素，在离心铸造高合金钢中，奥氏体是材料高温强度和抗热疲劳的基体，对改善炉辊的抗龟裂和剥落能力是十分利的。但镍价格十分昂贵。综合考虑将Ni含量控制在33.0-35.0；
Cr：铬当达到一定的含量，在高温使用过程中，是离心铸造高合金钢抗氧化的主要元素。考虑到炉棍使用温度，因而其含量控制在24.0-26.0；
Nb：铌的碳化物沿着晶界与铬的碳化物相混合，这些在晶界或晶胞界处的Nb碳化物，阻止高温下材料的奥氏体蠕变，能使合金需要更长时间、更高应力或更高温度才能形成蠕变空洞，提高材料的高温性能，有利于抑制蠕变裂纹萌生和扩展。另外，它能够固碳形成碳化物，提高炉辊的耐磨性。但Nb提高钢的淬火温度，降低二次硬度峰值出现的温度，因此Nb含量控制在1.20-1.80；
Ti：钛一方面在炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用；更重要的是：Ti的碳化物则弥撒在奥氏体基体中，进一步阻止高温下材料的奥氏体蠕变，以及碳化物在高温下逐渐迁徙聚集。正是由于这种非常巧妙的碳化物分布和作用，不但使合金的蠕变强度增加，而且提高了蠕变塑性，并强化渗碳抗力。这样炉辊在高温下又进一步提高其高温性能，为了防止降低炉辊的红硬性，综合考虑将Ti含量控制在0.05-0.10。
Zr：锆一方面在炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用；另一方面和Ti的作用相似，阻止高温下材料的奥氏体蠕变，以及碳化物在高温下逐渐迁徙聚集，提高炉棍的高温性能。但是其含量超过0.05时，钢水将生成粗大的析出相和Zr的氧化物，在这种情况下对炉辊的韧性将产生负面作用，综合考虑将Zr含量控制在0.03-0.05；
S、P的含量控制更低，以降低炉辊的脆性，有利于延缓裂纹的扩展。
Claims (1)
1.一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为：C：0.38-0.45、Si：1.00-2.00、Mn：0.50-1.50、Cr：24.0-26.0、Ni：33.0-35.0、Nb：1.2-1.8、S：≤0.03、P：≤0.045、Zr：0.03-0.05、Ti：0.05-0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。
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| CN200910306364A CN101649409A (zh) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 离心铸造高合金炉辊辊体 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101649409A true CN101649409A (zh) | 2010-02-17 |
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ID=41671733
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101649409A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170209906A1 (en) * | 2014-06-27 | 2017-07-27 | Jfe Steel Corporation | Centrifugal cast caliber roll for hot rolling mill (as amended) |
-
2009
- 2009-08-31 CN CN200910306364A patent/CN101649409A/zh active Pending
Cited By (1)
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Open date: 20100217 |