CN102615107A - 高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊及其制造方法 - Google Patents

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冯文华
浦小弟
严志成
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Abstract

本发明公开了一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊及其制造方法，由外层和芯部组成，其中，作为一种新型材料，突破了元素硫在钢铁中是有害杂质的传统概念，外层合金成分中S的质量百分比达到1.9-3.0。本发明采用高硫合金球墨铸铁离心复合铸造方法制作轧辊，在制造过程中S可以与Cr、Ae、Mn、W、V、Mo等在轧辊外层形成硫化物，具有阻止轧辊被硫化和氧化的作用，起到抗高温、耐磨性好、防腐蚀、自润滑等作用，可节省高合金材料。

Description

高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及铸铁轧辊技术领域，特别是涉及一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊，并且还涉及这种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的制造方法。
背景技术
轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。
轧机部件中轧辊的工作条件最为复杂的，其强度、抗热裂性、硬度、耐磨性、耐冲击性、光洁度等都是需要控制的重要指标。
现有的轧辊材料多采用高强度低合金结构钢，这类材质的合金化程度较低，在经过最终热处理后，其淬硬层深度仅能满足一般要求，而且使用中剥落和裂纹倾向严重，轧制寿命低。
采用常规方法生产轧辊，在浇注后外层的铬会向芯部扩散，使芯部碳化物增多，强度明显降低，容易导致轧辊的断裂。
另外，普通轧辊的抗高温性、润滑性较差，需在外层涂覆耐高温润滑助剂，且在工作中中需加油润滑，维护成本较高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊及其制造方法，具有阻止轧辊被硫化和氧化的作用，起到抗高温、耐磨性好、自润滑等作用，可节省高合金材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊，由外层和芯部组成，所述外层包括按质量百分比组成的下列成分：C：2.8-3.6，Si：0.8-1.9，Mn：0.6-1.3，Cr：1.5-2.8，Mo：0.4-0.8，W：0.3-0.9，Ae：0.4-0.8，V：0.1-0.5，S：1.9-3.0，P：≤0.08，Re：≥0.05，其余为Fe；所述芯部包括按质量百分比组成的下列成分：C：3.0-3.5，Si：1.9-2.5，Mn：0.4-1.2，Cr：≤0.4，Mo：≤0.2，W：≤0.1，Ae：≤0.1，V：0.1，S：0.04，P：≤0.1，Re：≥0.05，其余为Fe。
在本发明一个较佳实施例中，所述高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的外层表面硬度为70-78HSD，芯部表面硬度为40-45HSD。
在本发明一个较佳实施例中，所述高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的辊颈抗拉强度≥550MPa。
上述高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的制作方法，包括以下步骤：根据需要熔炼的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的成分要求将原料置于中频感应电熔熔炼、炉前处理、卧式离心机铸造外层、浇注芯部铁水、粗加工、回火、精加工，所述回火工艺为400-450℃保温10-15小时，再随炉冷却至100℃以下后出炉空冷。
在本发明一个较佳实施例中，所述中频感应电熔熔炼时采用的炉衬为碱性炉衬或中性炉衬。
在本发明一个较佳实施例中，所述炉前处理包括加入脱氧剂进行脱氧处理、加入变质剂进行变质处理。
本发明的有益效果是：本发明揭示了一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊及其制造方法，用高硫合金球墨铸铁制作轧辊，采用离心复合铸造方法，将轧辊外层与芯部复合在一起。其主要特点是含有较高的硫，在制造过程中可以与Cr、Ae、Mn、W、V、Mo等在轧辊表面形成硫化物或氧化物，具有阻止轧辊被硫化和氧化的作用，起到抗高温、耐磨性好、防腐蚀、自润滑等作用，可节省高合金材料。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例一：
根据需要熔炼的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的成分要求将原料置于中频感应电熔熔炼；然后加入脱氧剂进行脱氧处理、加入变质剂进行变质处理；再采用卧式离心机铸造轧辊外层；然后合箱浇注芯部铁水；出箱后进行粗加工；接着进行回火处理，按20℃/小时升温至450℃，保温12小时，再随炉冷却至100℃，然后出炉空冷；最后精加工至规定尺寸。
其中，中频感应电熔熔炼时采用的炉衬为碱性炉衬或中性炉衬。
检测所得合金成分及力学性能如下：外层合金成分：C：3.4，Si：1.5，Mn：1.0，Cr：2.3，Mo：0.7，W：0.7，Ae：0.7，V：0.4，S：2.6，P：0.07，Re：0.07，其余为Fe；芯部合金成分：C：3.4，Si：2.3，Mn：0.9，Cr：0.35，Mo：0.15，W：0.07，Ae：0.07，V：0.1，S：0.04，P：0.07，Re：0.07，其余为Fe。外层表面硬度为76HSD，芯部表面硬度为44HSD，硬度分布均匀性好；轧辊的辊颈抗拉强度为630MPa。
实施例二：
根据需要熔炼的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的成分要求将原料置于中频感应电熔熔炼；然后加入脱氧剂进行脱氧处理、加入变质剂进行变质处理；再采用卧式离心机铸造轧辊外层；然后合箱浇注芯部铁水；出箱后进行粗加工；接着进行回火处理，按20℃/小时升温至400℃，保温12小时，再随炉冷却至100℃，然后出炉空冷；最后精加工至规定尺寸。
其中，中频感应电熔熔炼时采用的炉衬为碱性炉衬或中性炉衬。
检测所得合金成分及力学性能如下：外层合金成分：C：3.2，Si：1.2，Mn：0.7，Cr：2.0，Mo：0.5，W：0.5，Ae：0.5，V：0.2，S：2.2，P：0.05，Re：0.05，其余为Fe；芯部合金成分：C：3.2，Si：2.1，Mn：0.7，Cr：0.2，Mo：0.1，W：0.05，Ae：0.05，V：0.1，S：0.04，P：0.05，Re：0.05，其余为Fe。外层表面硬度为73HSD，芯部表面硬度为42HSD，硬度分布均匀性好；轧辊的辊颈抗拉强度为580MPa。
本发明揭示了一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊及其制造方法，用高硫合金球墨铸铁制作轧辊，采用离心复合铸造方法，将轧辊外层与芯部复合在一起。其主要特点是含有较高的硫，在制造过程中可以与Cr、Ae、Mn、W、V、Mo等在轧辊表面形成硫化物或氧化物，具有阻止轧辊被硫化和氧化的作用，起到抗高温、耐磨性好、防腐蚀、自润滑等作用，可节省高合金材料。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊，由外层和芯部组成，其特征在于，所述外层包括按质量百分比组成的下列成分：C：2.8-3.6，Si：0.8-1.9，Mn：0.6-1.3，Cr：1.5-2.8，Mo：0.4-0.8，W：0.3-0.9，Ae：0.4-0.8，V：0.1-0.5，S：1.9-3.0，P：≤0.08，Re：≥0.05，其余为Fe；所述芯部包括按质量百分比组成的下列成分：C：3.0-3.5，Si：1.9-2.5，Mn：0.4-1.2，Cr：≤0.4，Mo：≤0.2，W：≤0.1，Ae：≤0.1，V：0.1，S：0.04，P：≤0.1，Re：≥0.05，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊，其特征在于，所述外层表面硬度为70-78HSD，芯部表面硬度为40-45HSD。
3.根据权利要求1所述的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊，其特征在于，所述高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的辊颈抗拉强度≥550MPa。
4.一种如权利要求1所述的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的制造方法，包括以下步骤：根据需要熔炼的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的成分要求将原料置于中频感应电熔熔炼、炉前处理、卧式离心机铸造外层、浇注芯部铁水、粗加工、回火、精加工，其特征在于，所述回火工艺为400-450℃保温10-15小时，再随炉冷却至100℃以下后出炉空冷。
5.根据权利要求4所述的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述中频感应电熔熔炼时采用的炉衬为碱性炉衬或中性炉衬。
6.根据权利要求4所述的高硫合金离心复合球墨铸铁轧辊的制造方法，其特征在于，所述炉前处理包括加入脱氧剂进行脱氧处理、加入变质剂进行变质处理。
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