CN102031442A - 轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法，涉及金属铸造工艺，该孕育剂是一种将钒铁、铌铁和生铁按质量比Fe∶V∶Nb＝3.2～5.6∶1.9～4.3∶1.5～3.5配比混合熔炼凝固后经快淬处理得到的薄带，在熔炼轧辊用高速钢过程中加入该孕育剂，使Nb与V原位形成复合碳化物(V，Nb)C，其作为初晶析出时，密度与钢液大致相同，从而作为基体合金液体的孕育变质形核核心，整体细化轧辊用高速钢基体晶粒和组织，从而提高了轧辊用高速钢材料的综合力学性能。

Description

轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法

技术领域

本发明的技术方案涉及金属铸造工艺，具体地说是涉及轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法。

背景技术

轧辊是钢铁材料轧制成形实现其各种使用功能和大幅增值的极其重要的部件，冶金轧辊的制造水平也是体现一个国家钢铁制造业水平的标志之一。为了扩大我国钢材品种，提高钢材质量，必须对轧辊的需求量和品种提出更高的要求。因此开发新的轧辊材质及其制造工艺以满足我国轧钢工业的需求，已成为当前的一个重要课题。

高速钢轧辊是用硬度高、耐磨性和红硬性好的高碳高钒高速钢作为轧辊的工作层材料，同时用强度和韧性满足轧钢要求的锻钢、铸钢或铸铁作为轧辊的芯部材料以冶金方式复合起来而成的新型复合轧辊。然而，高速钢轧辊铸造组织粗大，沿晶界分布着数量较多的大块状和网状共晶碳化物，导致高速钢轧辊强韧性低，使用中易断裂和剥落。变质处理是在铸造条件下改善高速钢中碳化物形态和分布的最有效的方法。变质元素不但可以作为碳化物形成的异质核心，增大形核率，而且通过细化晶粒还可以减少晶界偏祈，从而改善高速钢轧辊力学性能和使用性能。

目前高速钢轧辊所用合金的晶粒和组织细化处理的变质细化剂(即孕育剂)大部分是块状的，采用普通熔炼工艺熔炼和将铸锭粉碎成小块使用。由如此孕育剂细化的高速钢轧辊铸态组织中，晶粒仍然较为粗大，碳化物断网现象不明显，轧辊用高速钢合金力学性能得不到很大提高。由于其细化剂的晶粒尺寸远不是纳米级，所以对轧辊用高速钢合金基体晶粒和组织的细化效果并不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法，该孕育剂是一种将钒铁、铌铁和生铁按一定配比混合熔炼凝固后经快淬处理得到的薄带，在熔炼轧辊用高速钢过程中加入该孕育剂，使Nb与V原位形成复合碳化物(V，Nb)C，其作为初晶析出时，密度与钢液大致相同，从而作为基体合金液体的孕育变质形核核心，整体细化轧辊用高速钢基体晶粒和组织，从而提高了轧辊用高速钢材料的综合力学性能。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法，步骤如下：

第一步，配料

采用来自铸造原料市场的铌铁、钒铁中间合金和生铁为原料，其中铌铁中间合金的成分为质量百分比65～70％铌和30～35％铁，钒铁中间合金的成分为质量百分比49～53％钒和47～51％铁，生铁为钢铁工业常用的成分公知的铁碳合金，按设定的质量比Fe∶V∶Nb＝3.2～5.6∶1.9～4.3∶1.5～3.5称好所需的铌铁、钒铁和生铁；

第二步，熔融

将第一步称好的铌铁、钒铁和生铁混合放入真空熔炼炉中，使其熔融后充分混合均匀并凝固成FeVNb中间合金块体；

第三步，离心快淬甩带

称取所需量的由第二步制得的FeVNb中间合金块体，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内的FeVNb中间合金小块之间的距离为0.5～1.5mm，关闭真空快淬炉的炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力为5×10^-3Pa，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.04～0.05Pa，通电，起弧后调节弧电流逐步上升至500～600A，将水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金熔化，待水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金全部熔化成液态时，倾斜水冷铜坩埚使得FeVNb中间合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10～15℃，熔融液态FeVNb中间合金与其接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为35m/s，FeVNb中间合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，即为轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂。

上述轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法中，所述铌铁中间合金、钒铁中间合金和生铁原料由供应商提供，成分均是公知的；所涉及到的设备和工艺操作方法均为本技术领域技术人员所公知的。

轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法，将平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂用于轧辊用高速钢组织变质细化，具体步骤如下：

第一步，轧辊用高速钢合金原料的配料

配料甲为高速钢合金原料，其化学成分为重量百分比C 1.6～3.2％、Cr 2.1～4.0％、W 1.15～3.15％、Mo 3～6％、V 5.5～7.5％、Ni 0.4～1.9％、P≤0.03％、S≤0.03％和其余为Fe，

配料乙为平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝1∶0.25～0.55进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，熔炼和脱氧

将第一步称取的配料甲放入铸铁模具模型中，再将该铸铁模具模型放进10Kg真空感应电炉进行熔炼，真空度为6.67×10^-3Pa，当上述配料甲加热到1480～1550℃并全部熔化后加入重量百分比为上述配料甲重量1％的Al进行脱氧；

第三步，细化

在第二步的熔化并保温的温度下，向脱氧后的熔化轧辊用高速钢合金中加入第一步中称取的密封保存的配料乙，磁力搅拌均匀后静置5秒；

第四步，浇铸

真空感应电炉温度为1500℃，将第三步细化的熔化轧辊用高速钢合金出炉浇铸，待铸型冷却下来开型取出试样，检查其表面状况；

第五步，热处理

(1)退火，将第四步得到的浇铸试样于退火炉中860℃保温4小时，然后随炉冷却至740℃保温2小时，最后随炉冷至550℃时出炉空冷，得到退火的试样，

(2)淬火，将(1)退火得到的试样加热至850℃保温30分钟，然后继续加热至1050℃保温1小时，然后进行油淬，得到淬火的试样，

(3)回火，将(2)淬火得到的试样于回火炉中加热至550℃保温1小时，然后随炉冷却至520℃保温10分钟，随后打开加热开关继续加热至550℃保温1小时，然后出炉空冷至室温，两次回火，最终制得轧辊用高速钢合金产品。

上述轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法中，所说的铸铁模具是高速钢合金的浇铸模具，所说的制得的轧辊用高速钢合金产品是热轧高速钢轧辊及其力学性能标准试样。

本发明的有益效果是：

(1)与同一第一发明人早先申请的专利CN201010152304.1“轧辊用高速钢合金的铸造工艺”中所采用纳米晶稀土硅铁孕育剂(Fe-Ce-Si-Ca中间合金)和纳米晶硼铁细化剂(Fe-B中间合金)相比，本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的实质性特点在于：本发明的用于轧辊用高速钢合金组织变质细化的快速凝固FeVNb中间合金孕育剂所解决的核心技术问题是FeVNb中间合金孕育剂熔入高速钢熔体后，在钢液中迅速形成大量NbC、VC和(Nb，V)C形核核心，而NbC、VC和(Nb，V)C的比重与钢液比重接近，容易在钢液中弥散分布，有效避免比重偏析，且NbC、VC和(Nb，V)C形核核心在随后高速钢熔体浇铸冷却过程中有效细化高速钢的基体晶粒和碳化物，从而显著提高了高速钢材料的综合力学性能。两者相比，本发明的特别之处在于：①在钢液中迅速形成大量NbC、VC和(Nb，V)C形核核心，而NbC、VC和(Nb，V)C的比重与钢液比重接近，容易在钢液中弥散分布，有效避免比重偏析；②该孕育剂适合于大型高速钢轧辊的孕育细化。

(2)与现有技术相比，本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的突出的优点在于：加入本发明的用于轧辊用高速钢合金组织变质细化的快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，由于密度与钢液大致相同，其在轧辊用高速钢熔体中均匀分布，不但可以成为碳化物形成的异质核心，大大增大形核率，并在基体中实现晶内增强，而且通过细化晶粒还显著减少晶界偏析，从而改善铸造缺陷，提高了合金的强度和韧性，又增加了其耐磨性和和红硬性。另外，由于本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂在制备过程中通过离心甩带而快速冷却能够“快速凝固”。因为“快速凝固”而使FeVNb中间合金孕育剂晶粒显著细化从而在加入高速钢熔体而起到显著细化高速钢基体晶粒和碳化物，提高轧辊高速钢的综合力学性能作用。第三，由于该孕育剂是一种将钒铁，铌铁和生铁按一定配比混合熔炼凝固后经快淬处理得到的薄带，在熔炼轧辊用高速钢过程中加入，使Nb与V原位形成复合碳化物(V，Nb)C，其作为初晶析出时，密度与钢液大致相同，从而作为基体合金液体的孕育变质形核核心，整体细化轧辊用高速钢基体晶粒和组织，从而提高了轧辊用高速钢材料的综合力学性能。详细对比数据见以下的表1。

附图说明

图1是1500℃的钢水密度与合金元素含量的关系以及碳化物与合金元素种类与含量的关系图。

图2是本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的扫描电镜显微组织形貌。

图3是未加孕育剂轧辊用高速钢合金试样铸态金组织相与采用由实施例1～3得到的本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化的轧辊用高速钢合金试样铸态金相组织的对照图。

图4是未加孕育剂轧辊用高速钢合金试样铸态金相与按0.7倍采用由实施例1～3得到的本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化的轧辊用高速钢合金试样铸态金相组织的对照图。

图5是未加孕育剂轧辊用高速钢合金试样铸态金相与按1.5倍采用由实施例1～3得到的本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化的轧辊用高速钢合金试样铸态金相组织的对照图。

具体实施方式

图1说明考虑轧辊用高速钢中各种合金元素的含量，通过计算，该实验用钢在1500℃下钢水的密度大致在7.2g.cm-3左右，据此得出钒铌的配比，即按Fe∶V∶Nb＝3.2～5.6∶1.9～4.3∶1.5～3.5的比例配置孕育剂合金，可以使其在加入轧辊用高速钢熔体中生成较多的有异质形核作用的VC、NbC颗粒。

图2是实施例1～3所制得的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的显微组织的扫描电镜照片。

众所周知，材料性能的高低取决于其微观组织的优劣。为了更好的表示出本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的作用，通过金相观察对比分析未入和加入本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂后对轧辊用高速钢铸态和热处理后显微组织的影响，金相观察检测结果如图3至图5所示。

本发明金相试样编号规则：加入轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化的高速钢试样的编号为B；与此同种浇铸条件的未加入孕育剂的原始高速钢试样编号为A；铸态表示为1#，热处理态表示为2#。

两种高速钢合金铸态组织均为：马氏体+碳化物。

两种高速钢合金经淬火+回火热处理的组织均为：

M回+A’+C共+C二次其中M回为回火马氏体，A’为残余奥氏体，C共为共晶碳化物，C二次为二次碳化物。

图3中，(a)图是未加孕育剂高速钢合金试样(A 1#)铸态金相组织图，(b)图是采用按实施例1～3所制得的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂按实施例4孕育细化轧辊用高速钢合金试样(B 1#)铸态金相组织图。

(a)材料名称：A 1#              (b)材料名称：B 1#

工艺：铸造(未加孕育剂细化)     工艺：铸造(纳米孕育剂细化)

组织：马氏体+共晶碳化物        组织：马氏体+共晶碳化物

放大倍数：200X                 放大倍数：200X

侵蚀剂：4％硝酸酒精            侵蚀剂：4％硝酸酒精

比较(a)和(b)两图说明，对照高速钢常规凝固组织，采用按实施例1～3得到的本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化轧辊用高速钢合金试样的铸态金相组织中一次碳化物和共晶碳化物得到了明显细化，基体晶粒尺寸从180～200μm细化至70～100μm。

图4中，(a)图是未加孕育剂高速钢合金试样(A 1#)铸态金相组织图，(b)图是采用按0.7倍实施例1～3所制得的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂按实施例5孕育细化轧辊用高速钢合金试样(B 1#)铸态金相组织图。

(a)材料名称：A 1#                  (b)材料名称：B 1#

工艺：铸造(未加孕育剂细化)         工艺：铸造(纳米孕育剂细化)

组织：马氏体+共晶碳化物            组织：马氏体+共晶碳化物

放大倍数：400X                     放大倍数：400X

侵蚀剂：4％硝酸酒精                侵蚀剂：4％硝酸酒精

比较(a)和(b)两图说明，对照高速钢常规凝固组织，采用按0.7倍实施例1～3得到的本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化轧辊用高速钢合金试样的铸态金相组织中一次碳化物细化不太明显，但共晶碳化物得到了明显细化，基体晶粒尺寸从180～200μm细化至90～130μm。

图5中，(a)图是未加孕育剂经1050℃淬火+550℃回火热处理后的高速钢合金试样(A 2#)铸态金相组织图，(b)图是采用按1.5倍实施例1～3所制得的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂按实施例6孕育细化并经1050℃淬火+550℃回火热处理后的轧辊用高速钢合金试样(B 2#)铸态金相组织图。

(a)材料名称：A 2#                      (b)材料名称：B 2#

工艺：铸后热处理(未加孕育剂细化)       工艺：铸后热处理(纳米孕育剂细化)

组织：M回+A’+C共+C二次                组织：M回+A’+C共+C二次

放大倍数：200X                         放大倍数：200X

侵蚀剂：4％硝酸酒精                    侵蚀剂：4％硝酸酒精

比较(a)和(b)两图说明，对照高速钢常规凝固组织，采用按1.5倍实施例1～3得到的本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化轧辊用高速钢合金试样的铸态金相组织中一次碳化物明显细化，尤其是共晶碳化物得到了显著细化，基体晶粒尺寸从180～200μm细化至65～95μm。

从图3至图5的金相组织观察可以看出：两组采用本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂细化的对照铸态组织(见图3和图4)中快速凝固孕育剂对马氏体+共晶碳化物的细化效果都很明显；一组孕育剂细化的对照浇铸后热处理组织(见图5)中采用本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂对M回+A’+C共+C二次的细化效果都很明显。因此可以得出采用本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂在孕育细化轧辊用高速钢铸态和热处理后显微组织方面的具有独特优势的结论。

实施例1

制备轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法，采用快淬甩带法，其步骤如下：

第一步，配料

采用来自铸造原料市场的铌铁、钒铁中间合金及生铁为原料，其中铌铁中间合金的成分为质量百分比65％铌和35％铁，钒铁中间合金的成分为质量百分比49％钒和51％铁，按设定的质量比Fe∶V∶Nb＝5.6∶1.9∶1.5称好所需的铌铁、钒铁和生铁；

第二步，熔融

将第一步称好的铌铁、钒铁和生铁混合放入真空熔炼炉中，使其熔融后充分混合均匀并凝固成FeVNb中间合金块体；

第三步，离心快淬甩带

称取所需量的由第二步制得的FeVNb中间合金块体，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内的FeVNb中间合金小块之间的距离为0.5mm，关闭真空快淬炉的炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力为5×10^-3Pa，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.04Pa，通电，起弧后调节弧电流逐步上升至500A，将水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金熔化，待水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金全部熔化成液态时，倾斜水冷铜坩埚使得FeVNb中间合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为15℃，熔融液态FeVNb中间合金与其接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为35m/s，FeVNb中间合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.1mm，平均宽度为1mm，平均长度为3mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，即为轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂。

实施例2

制备轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法，采用快淬甩带法，其步骤如下：

第一步，配料

采用来自铸造原料市场的铌铁、钒铁中间合金及生铁为原料，其中铌铁中间合金的成分为质量百分比68％铌和32％铁，钒铁中间合金的成分为质量百分比51％钒和49％铁，按设定的质量比Fe∶V∶Nb＝4.4∶3.1∶2.5称好所需的铌铁、钒铁及生铁；

第二步，熔融

将第一步称好的铌铁、钒铁和生铁混合放入真空熔炼炉中，使其熔融后充分混合均匀并凝固成FeVNb中间合金块体；

第三步，离心快淬甩带

称取所需量的由第二步制得的FeVNb中间合金块体，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内的FeVNb中间合金小块之间的距离为1.0mm，关闭真空快淬炉的炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力为5×10^-3Pa，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.045Pa，通电，起弧后调节弧电流逐步上升至550A，将水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金熔化，待水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金全部熔化成液态时，倾斜水冷铜坩埚使得FeVNb中间合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为12.5℃，熔融液态FeVNb中间合金与其接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为35m/s，FeVNb中间合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.2mm，平均宽度为1.7mm，平均长度为5mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，即为轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂。

实施例3

制备轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法，采用快淬甩带法，其步骤如下：

第一步，配料

采用来自铸造原料市场的铌铁、钒铁中间合金及生铁为原料，其中铌铁中间合金的成分为质量百分比70％铌和30％铁，钒铁中间合金的成分为质量百分比53％钒和47％铁，按设定的质量比Fe∶V∶Nb＝3.2∶4.3∶3.5称好所需的铌铁、钒铁和生铁；

第二步，熔融

将第一步称好的铌铁、钒铁和生铁混合放入真空熔炼炉中，使其熔融后充分混合均匀并凝固成FeVNb中间合金块体；

第三步，离心快淬甩带

称取所需量的由第二步制得的FeVNb中间合金块体，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内的FeVNb中间合金小块之间的距离为1.5mm，关闭真空快淬炉的炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力为5×10^-3Pa，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.05Pa，通电，起弧后调节弧电流逐步上升至600A，将水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金熔化，待水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金全部熔化成液态时，倾斜水冷铜坩埚使得FeVNb中间合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10℃，熔融液态FeVNb中间合金与其接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为35m/s，FeVNb中间合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.3mm，平均宽度为2.5mm，平均长度为8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，即为轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂。

上述实施例所制得的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的显微组织的扫描电镜照片如图2所示。

上述实施例1～3中，所述铌铁、钒铁中间合金和生铁原料由供应商提供，成分均是公知的；所涉及到的设备和工艺操作方法均为本技术领域技术人员所公知的。

实施例4

轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法，将由实施例1～3所制得的任意一种薄片状轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂用于轧辊用高速钢组织变质细化，具体步骤如下：

第一步，轧辊用高速钢合金原料的配料

配料甲为高速钢合金原料，其化学成分为重量百分比C l.6％、Cr 2.1％、W 1.15％、Mo 3％、V 5.5％、Ni 0.4％、P≤0.03％、S≤0.03％和其余为Fe，

配料乙为由实施例1～3所制得的任意一种薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝1∶0.357进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，熔炼和脱氧

将第一步称取的配料甲放入铸铁模具模型中，再将该铸铁模具模型放进10Kg真空感应电炉进行熔炼，真空度为6.67×10^-3Pa，当上述配料甲加热到1480℃并全部熔化后加入重量百分比为上述配料甲重量1％的Al进行脱氧；

第三步，细化

在第二步的熔化并保温的温度下，向脱氧后的熔化轧辊用高速钢合金中加入第一步中称取的密封保存的配料乙，磁力搅拌均匀后静置5秒；

第四步，浇铸

真空感应电炉温度为1500℃，将第三步细化的熔化轧辊用高速钢合金出炉浇铸，待铸型冷却下来开型取出试样，检查其表面状况；

第五步，热处理

(1)退火，将第四步得到的浇铸试样于退火炉中860℃保温4小时，然后随炉冷却至740℃保温2小时，最后随炉冷至550℃时出炉空冷，得到退火的试样，

(2)淬火，将(1)退火得到的试样加热至850℃保温30分钟，然后继续加热至1050℃保温1小时，然后进行油淬，得到淬火的试样，

(3)回火，将(2)淬火得到的试样于回火炉中加热至550℃保温1小时，然后随炉冷却至520℃保温10分钟，随后打开加热开关继续加热至550℃保温1小时，然后出炉空冷至室温，两次回火，最终制得轧辊用高速钢合金产品。

实施例5

轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法，将由实施例1～3所制得的任意一种薄片状轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂用于轧辊用高速钢组织变质细化，具体步骤如下：

第一步，轧辊用高速钢合金原料的配料

配料甲为高速钢合金原料，其化学成分为重量百分比C 2.4％、Cr3.0％、W 2.15％、Mo 4.5％、V 6.5％、Ni 1.15％、P≤0.03％、S≤0.03％和其余为Fe，

配料乙为由实施例1～3所制得的任意一种薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝1∶0.25进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，熔炼和脱氧

将第一步称取的配料甲放入铸铁模具模型中，再将该铸铁模具模型放进10Kg真空感应电炉进行熔炼，真空度为6.67×10^-3Pa，当上述配料甲加热到1515℃并全部熔化后加入重量百分比为上述配料甲重量1％的Al进行脱氧；

第三步，细化

在第二步的熔化并保温的温度下，向脱氧后的熔化轧辊用高速钢合金中加入第一步中称取的密封保存的配料乙，磁力搅拌均匀后静置5秒；

第四步，浇铸

真空感应电炉温度为1500℃，将第三步细化的熔化轧辊用高速钢合金出炉浇铸，待铸型冷却下来开型取出试样，检查其表面状况；

第五步，热处理

(1)退火，将第四步得到的浇铸试样于退火炉中860℃保温4小时，然后随炉冷却至740℃保温2小时，最后随炉冷至550℃时出炉空冷，得到退火的试样，

(2)淬火，将(1)退火得到的试样加热至850℃保温30分钟，然后继续加热至1050℃保温1小时，然后进行油淬，得到淬火的试样，

(3)回火，将(2)淬火得到的试样于回火炉中加热至550℃保温1小时，然后随炉冷却至520℃保温10分钟，随后打开加热开关继续加热至550℃保温1小时，然后出炉空冷至室温，两次回火，最终制得轧辊用高速钢合金产品。

实施例6

轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法，将由实施例1～3所制得的任意一种薄片状轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂用于轧辊用高速钢组织变质细化，具体步骤如下：

第一步，轧辊用高速钢合金原料的配料

配料甲为高速钢合金原料，其化学成分为重量百分比C3.2％、Cr4.0％、W 3.15％、Mo 6％、V 7.5％、Ni 1.9％、P≤0.03％、S≤0.03％和其余为Fe，

配料乙为由实施例1～3所制得的任意一种薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝1∶0.55进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，熔炼和脱氧

将第一步称取的配料甲放入铸铁模具模型中，再将该铸铁模具模型放进10Kg真空感应电炉进行熔炼，真空度为6.67×10^-3Pa，当上述配料甲加热到1550℃并全部熔化后加入重量百分比为上述配料甲重量1％的Al进行脱氧；

第三步，细化

在第二步的熔化并保温的温度下，向脱氧后的熔化轧辊用高速钢合金中加入第一步中称取的密封保存的由实施例1～3所制得的任意一种薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，磁力搅拌均匀后静置5秒；

第四步，浇铸

真空感应电炉温度为1500℃，将第三步细化的熔化轧辊用高速钢合金出炉浇铸，待铸型冷却下来开型取出试样，检查其表面状况；

第五步，热处理

(1)退火，将第四步得到的浇铸试样于退火炉中860℃保温4小时，然后随炉冷却至740℃保温2小时，最后随炉冷至550℃时出炉空冷，得到退火的试样，

(2)淬火，将(1)退火得到的试样加热至850℃保温30分钟，然后继续加热至1050℃保温1小时，然后进行油淬，得到淬火的试样，

(3)回火，将(2)淬火得到的试样于回火炉中加热至550℃保温1小时，然后随炉冷却至520℃保温10分钟，随后打开加热开关继续加热至550℃保温1小时，然后出炉空冷至室温，两次回火，最终制得轧辊用高速钢合金产品

表1未加孕育细化剂的和采用轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂细化的轧辊用高速钢两类试样A和B的力学性能比较

注：A试样是未加入孕育剂的轧辊用高速钢试样；B试样是加入实施例1～3所制得的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂细化的轧辊用高速钢试样。

表1的比较数据可知，和未加入孕育细化剂试样(即A类试样)相比，经本发明的轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂孕育细化后的轧辊用高速钢试样(即B类试样)的硬度，抗拉强度及冲击韧性有明显提高。实验证明B类试样的综合力学性能明显优于A类试样。

上述实施例4～6轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法中，所说的铸铁模具是高速钢合金的浇铸模具，所说的制得的轧辊用高速钢合金产品是热轧高速钢轧辊及其力学性能标准试样。

Claims (2)

1.轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

第一步，配料

采用来自铸造原料市场的铌铁、钒铁中间合金和生铁为原料，其中铌铁中间合金的成分为质量百分比65～70％铌和30～35％铁，钒铁中间合金的成分为质量百分比49～53％钒和47～51％铁，生铁为钢铁工业常用的成分公知的铁碳合金，按设定的质量比Fe∶V∶Nb＝3.2～5.6∶1.9～4.3∶1.5～3.5称好所需的铌铁、钒铁和生铁；

第二步，熔融

将第一步称好的铌铁、钒铁和生铁混合放入真空熔炼炉中，使其熔融后充分混合均匀并凝固成FeVNb中间合金块体；

第三步，离心快淬甩带

称取所需量的由第二步制得的FeVNb中间合金块体，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内的FeVNb中间合金小块之间的距离为0.5～1.5mm，关闭真空快淬炉的炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力为5×10^-3Pa，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.04～0.05Pa，通电，起弧后调节弧电流逐步上升至500～600A，将水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金熔化，待水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金全部熔化成液态时，倾斜水冷铜坩埚使得FeVNb中间合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10～15℃，熔融液态FeVNb中间合金与其接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为35m/s，FeVNb中间合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，即为轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂。

2.轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法，其特征在于：将平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂用于轧辊用高速钢组织变质细化，具体步骤如下：

第一步，轧辊用高速钢合金原料的配料。

配料甲为高速钢合金原料，其化学成分为重量百分比C 1.6～3.2％、Cr 2.1～4.0％、W 1.15～3.15％、Mo 3～6％、V 5.5～7.5％、Ni 0.4～1.9％、P≤0.03％、S≤0.03％和其余为Fe，

配料乙为平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，

按质量百分比为配料甲∶配料乙＝1∶0.25～0.55进行称取配料，操作过程中确保所有材料干燥；

第二步，熔炼和脱氧。

将第一步称取的配料甲放入铸铁模具模型中，再将该铸铁模具模型放进10Kg真空感应电炉进行熔炼，真空度为6.67×10^-3Pa，当上述配料甲加热到1480～1550℃并全部熔化后加入重量百分比为上述配料甲重量1％的Al进行脱氧；

第三步，细化。

在第二步的熔化并保温的温度下，向脱氧后的熔化轧辊用高速钢合金中加入第一步中称取的密封保存的配料乙，磁力搅拌均匀后静置5秒；

第四步，浇铸。

真空感应电炉温度为1500℃，将第三步细化的熔化轧辊用高速钢合金出炉浇铸，待铸型冷却下来开型取出试样，检查其表面状况；

第五步，热处理。

(1)退火，将第四步得到的浇铸试样于退火炉中860℃保温4小时，然后随炉冷却至740℃保温2小时，最后随炉冷至550℃时出炉空冷，得到退火的试样，

(2)淬火，将(1)退火得到的试样加热至850℃保温30分钟，然后继续加热至1050℃保温1小时，然后进行油淬，得到淬火的试样，

(3)回火，将(2)淬火得到的试样于回火炉中加热至550℃保温1小时，然后随炉冷却至520℃保温10分钟，随后打开加热开关继续加热至550℃保温1小时，然后出炉空冷至室温，两次回火，最终制得轧辊用高速钢合金产品。

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