CN102534149B - 一种轧机导卫合金的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧机导卫合金的热处理工艺，所述的导卫合金以重量百分比计由下列组份组成：C 1.1～1.3％，Cr 12～14％，Nb 0.5～0.7％，W 2.0～4.0％，Mo 2.0～5.0％，V 0.5～1.0％，Ti 2.0～4.0％，Ce 0.3～0.5％，Ni 4.0～6.0％，Si 1.2～1.5％，Mn 1.8～2.2％，Fe余量；所述热处理工艺为：将铸坯在1160℃～1180℃进行固溶处理3～5h，然后喷雾冷却30～60秒，然后采用风扇进行风冷到低于200℃；再将合金铸坯加热至530～550℃，保温4～6h，然后在空冷至低于150℃，然后再将合金铸坯加热至510～530℃，保温4～6h，然后随炉冷却到常温即可。
Description
技术领域
本发明涉及冶金材料加工领域，特别涉及一种轧机导卫合金的热处理工艺。
背景技术
在轧钢过程中，轧钢机的钢材进出口处的导卫(包括导卫板和导卫辊)工作环境十分恶劣，900℃以上的红热钢材连续从导卫上通过，同时又要喷水冷却，温差变化大而急剧。所以导卫磨损快，寿命低，需频繁更换，消耗量很大，且易产生龟裂和断裂，影响轧钢生产效率。另外，导卫使用中易产生粘钢现象，影响轧制钢材的质量。而粘钢的根本原因是导卫在高温、急冷急热的工作条件下，与快速穿过的红钢发生“焊合作用”。这就要求导卫材料必须具备高的热强性与抗氧化性，良好的耐磨性、热稳定性及导热性，较小的热膨胀系数和低的摩擦系数等。因此，解决导卫的材质问题是提高轧钢作业效率和钢材质量，降低消耗，减轻工人劳动强度，减少事故的有效措施。
为了提高导卫的使用寿命，中国发明专利CN1351910公开了一种复合合金材料导卫板及其制作方法。采用40Cr等低合金钢作为本体1，进出口为方形、椭圆形或其它形状，在导卫板的工作面部位制作以冶金结合的合金材料层面2，合金层由C、Mo、W、Mn、V、Ti、B、Si单元、二元或多元形成，合金层可以是铬钼钒合金系列，也可以是铬钨合金系列，还可以是硼铬钒合金系列，合金层亦可铸包少量的Cr3C2、Al2O3、WC等高硬度金属颗粒，合金层的厚度可根据使用要求和铸件的厚度确定。但由于合金层与低合金钢本体结合质量不易控制，导卫板使用过程中，合金层易开裂和剥落，影响导卫板的正常使用。
中国发明专利CN1088271公开了一种高温耐磨合金及其制造技术。它是以Cr为主要合金元素，并同时添加有Ni、Mo、W、Cu、N、C、Si、Mn等多种元素的铁基合金。在制备过程中，采用稀土与碱土元素合成的中间合金进行变质处理后，其显微组织具有孤立的细块状与断条状的M7C3等高硬度合金碳化物，和过饱和固溶强化程度较高，稳定性适中的奥氏体基体。这种合金在交变受热的高温下不发生γ→α相变，但具有高温析出硬化效应，用作交变受热的高温耐磨材料，较好地缓解了耐磨性与热疲劳韧性的矛盾。在交变受热达900℃以上的轧机导卫装置上应用，大大提高了耐用性，但含有3.0-10.0％Ni，1.0-3.0％Mo和15-35％Cr，将增加导卫板的生产成本。
中国发明专利CN1736626还公开了一种复合导卫辊及其加工方法。导卫辊的辊基体由普碳钢制成，辊基体的辊面上涂敷一层耐热、耐磨硬质面层；加工方法系采用真空烧结的方法，基体采用普通碳钢，表面采用硬质材料，在保持了基体材料原有的强度、塑性等良好性能外，又赋予了导卫辊表面高硬度以及优良的耐磨性、腐蚀性、耐冲刷性等多种功能。但采用真空烧结方法涂敷耐热、耐磨硬质面层，存在工艺复杂和耐磨层与基体结合差的不足，导卫辊使用中辊面易开裂和剥落，影响轧钢生产。
中国发明专利CN1609256还公开了一种粉末冶金轧钢导卫辊及其制造方法。通过材质优化设计和粉末冶金液相烧结技术，获得了性能优良的轧钢导卫辊。粉末冶金轧钢导卫辊的粉末原料成分为：Cr 8～20％；Mo 0.8～3.6％；W 0.5～2％；Ni、Co、Cu 3.5～7％；V 0.3～1.2％；BN 0.1～0.5％；C 1.8～2.5％；酰胺蜡粉0.5％；表面活性剂0.3～1％；余量为铁粉。粉末冶金轧钢导卫辊的制造方法包括以下步骤：a.配料与混料；b.压制成型；c.烧结；d.热处理；e.机械加工。存在生产工艺复杂和生产成本高以及导卫辊韧性差等不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种轧机导卫合金的热处理工艺，通过该合金解决传统导辊材料在服役时出现磨损，裂纹和断裂等频繁失效问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种轧机导卫合金的热处理工艺，其特征在于，所述的导卫合金以重量百分比计由下列组份组成：C 1.1～1.3％，Cr 12～14％，Nb 0.5～0.7％，W 2.0～4.0％，Mo 2.0～5.0％，V 0.5～1.0％，Ti 2.0～4.0％，Ce 0.3～0.5％，Ni 4.0～6.0％，Si 1.2～1.5％，Mn 1.8～2.2％，Fe余量；按照上述合金成分取废钢、海绵铁以及相应各组分的中间合金采用电炉进行熔炼，炉前调整成分后进行脱氧及变质处理，然后调整温度为约1530～1550℃，准备浇注，模型为灰铁材质，加热200～220℃后表面涂刷1.0～1.5mm厚的涂料，烘干后将熔炼好的合金浇注到模型中，随型冷却后获得铸坯，所述热处理工艺为：将铸坯在约1160℃～1180℃进行固溶处理3～5h，然后喷雾冷却约30～60秒，然后采用风扇进行风冷到低于200℃；再将合金铸坯加热至约530～550℃，保温4～6h，然后在空冷至低于150℃，然后再将合金铸坯加热至约510～530℃，保温4～6h，然后随炉冷却到常温即可。
本发明的有益效果为：
(1)本发明针对轧机导卫的特殊使用工况专门设计了合金的成分，特别是调整了Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素的含量，使得合金中的碳化物的含量合理，保证了合金的硬度，同时使得合金具有优异的韧性。各成分含量相互配合，起到协同技术效果。
(2)针对所设计的合金成分，制定了合理的热处理工艺，使得热处理后的合金获得性能优异的显微组织，从而使得该合金具有良好的抗激冷激热性能；良好的耐磨性能，可消除导卫使用中常出现的粘钢现象，使用本发明导卫可明显改善轧材表面质量；本发明导卫强度和硬度高，韧性和耐磨性好，在线材轧机上使用，其使用寿命比普通导卫提高20-25％。
具体实施方式
实施例一
一种轧机导卫合金的热处理工艺，所述的导卫合金以重量百分比计由下列组份组成：C 1.1％，Cr 14％，Nb 0.5％，W 4.0％，Mo 2.0％，V 1.0％，Ti 2.0％，Ce 0.5％，Ni 4.0％，Si 1.5％，Mn 1.8％，Fe余量；按照上述合金成分取废钢、海绵铁以及相应各组分的中间合金采用电炉进行熔炼，炉前调整成分后进行脱氧及变质处理，然后调整温度为1530℃，准备浇注，模型为灰铁材质，加热220℃后表面涂刷1.0mm厚的涂料，烘干后将熔炼好的合金浇注到模型中，随型冷却后获得铸坯，所述热处理工艺为：将铸坯在1180℃进行固溶处理3h，然后喷雾冷却60秒，然后采用风扇进行风冷到低于200℃；再将合金铸坯加热至530℃，保温6h，然后在空冷至低于150℃，然后再将合金铸坯加热至510℃，保温6h，然后随炉冷却到常温即可。
实施例二
一种轧机导卫合金的热处理工艺，所述的导卫合金以重量百分比计由下列组份组成：C 1.3％，Cr 12％，Nb 0.7％，W 2.0％，Mo 5.0％，V 0.5％，Ti 4.0％，Ce 0.3％，Ni 6.0％，Si 1.2％，Mn 2.2％，Fe余量；按照上述合金成分取废钢、海绵铁以及相应各组分的中间合金采用电炉进行熔炼，炉前调整成分后进行脱氧及变质处理，然后调整温度为1550℃，准备浇注，模型为灰铁材质，加热200℃后表面涂刷1.5mm厚的涂料，烘干后将熔炼好的合金浇注到模型中，随型冷却后获得铸坯，所述热处理工艺为：将铸坯在1160℃进行固溶处理5h，然后喷雾冷却30秒，然后采用风扇进行风冷到低于200℃；再将合金铸坯加热至550℃，保温4h，然后在空冷至低于150℃，然后再将合金铸坯加热至530℃，保温4h，然后随炉冷却到常温即可。
实施例三
一种轧机导卫合金的热处理工艺，所述的导卫合金以重量百分比计由下列组份组成：C 1.2％，Cr 13.0％，Nb 0.6％，W 3.0％，Mo 3.5％，V 0.8％，Ti 3.0％，Ce 0.4％，Ni 5.0％，Si 1.3％，Mn 2.0％，Fe余量；按照上述合金成分取废钢、海绵铁以及相应各组分的中间合金采用电炉进行熔炼，炉前调整成分后进行脱氧及变质处理，然后调整温度为1540℃，准备浇注，模型为灰铁材质，加热210℃后表面涂刷1.3mm厚的涂料，烘干后将熔炼好的合金浇注到模型中，随型冷却后获得铸坯，所述热处理工艺为：将铸坯在1170℃进行固溶处理4h，然后喷雾冷却45秒，然后采用风扇进行风冷到低于200℃；再将合金铸坯加热至540℃，保温5h，然后在空冷至低于150℃，然后再将合金铸坯加热至520℃，保温5h，然后随炉冷却到常温即可。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (1)
1.一种轧机导卫合金的热处理工艺，所述的导卫合金以重量百分比计由下列组份组成：C1.1％，Cr14％，Nb0.5％，W4.0％，Mo2.0％，V1.0％，Ti2.0％，Ce0.5％，Ni4.0％，Si1.5％，Mn1.8％，Fe余量；按照上述合金成分取废钢、海绵铁以及相应各组分的中间合金采用电炉进行熔炼，炉前调整成分后进行脱氧及变质处理，然后调整温度为1530℃，准备浇注，模型为灰铁材质，加热220℃后表面涂刷1.0mm厚的涂料，烘干后将熔炼好的合金浇注到模型中，随型冷却后获得铸坯，所述热处理工艺为：将铸坯在1180℃进行固溶处理3h，然后喷雾冷却60秒，然后采用风扇进行风冷到低于200℃；再将合金铸坯加热至530℃，保温6h，然后在空冷至低于150℃，然后再将合金铸坯加热至510℃，保温6h，然后随炉冷却到常温即可。
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