CN1028376C

CN1028376C - 一种低碳高铬铸铁耐磨材料

Info

Publication number: CN1028376C
Application number: CN 93106824
Authority: CN
Inventors: 袁厚之; 崔庆礼; 殷行全; 陈维源; 刘行一
Original assignee: METALLURGICAL RESEARCH INSTITUTE SHANDONG PROVINCE
Current assignee: METALLURGICAL RESEARCH INSTITUTE SHANDONG PROVINCE
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: CN1080666A

Abstract

本发明涉及一种适用于冶金机械，特别是轧钢机械耐磨工艺件——矫直辊，轧辊用低碳高铬铸铁新材料，其铸态性能为：σ_b＝500-600MPa；σ_bb＝600-800MPa；α_k＝12-20J/cm²；HRC＝50-60。该材料且具有良好的铸造、机加工性能和焊接性能。本发明可采用整体铸造，镶嵌复合铸造、离心铸造等方法制成矫直辊、轧辊等，使用寿命可比冷硬铸铁材料提高10-50倍，比锻钢淬火材料提高3-10倍。

Description

本发明涉及一种适用于冶金机械，特别是轧钢机械耐磨工艺件-矫直辊，轧辊用低碳高铬铸铁新材料。

矫直辊是钢材生产不可缺少的耐磨工艺备件，其表面加工成一定的孔型，在矫直钢材时，孔型表面与钢材直接接触，在压力的作用下，承受滚动和滑动摩擦，磨损严重。目前，我国型钢和钢管矫直辊选用的材料一般为三种：

1、冷硬铸铁

2、锻钢，如：45^＃、9CrSi，9Cr₂，9Cr₂MoV等

3、合金铸钢

使用上述材质的局限和不足是：冷硬铸铁矫直辊耐磨性差，同时因其高硬度白口层厚度有限，当这层白口层加工掉或磨掉后硬度就大大降低，一般只能修复1-2次，有的甚至使用一次便报废，所以使用寿命低，而且由于白口层无法焊接，给铸造及修复带来困难。合金锻钢矫直辊生产工艺复杂，成本高，淬火硬度不易均匀且不易保证一定的深度，同时很难焊接，故常常造成废品，修复再用也很困难，当淬火层磨掉后，耐磨性下降，影响寿命;合金铸钢矫直辊情况与合金锻钢矫直辊基本相同。

轧辊的情况与矫直辊基本相似。

由于上述原因，造成目前我国轧钢工艺备件，如矫直辊、轧辊等寿命低，更换频繁，消耗量大，严重影响轧机作业率，也增加了工人劳动强度。

本发明的目的就是要解决上述问题，特别是为轧钢耐磨工艺件如矫直辊、轧辊等提供一种适用的新材料，这种材料应具备良好的综合性能，即同时具备高强度、高硬度、高耐磨性，可加工性和可焊性。

高铬铸铁是一种成分范围较宽的高合金白口铁，实践证明，一般牌号的高铬铸铁不能满足需要，必须设计一种新成分的高铬铸铁来达到本发明的目的。

通过大量试验和试用，我们确定了低碳高铬铸铁的成分：

C 1.6-2.2%、Cr 16-21%、Mo 1～2%、

Ni 0.5-2%、Cu 0.8-1.2%、Mn 0.6-0.9%、

Si 0.4-0.9%、S≤0.05%、P≤0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。

碳是最基本，最重要的元素，其含量多少直接影响到高铬铸铁的金相组织，从而决定了材料的强度、硬度、韧性、耐磨性能和焊接性能。提高含碳量可提高材料的硬度和强度，从而提高材料的耐磨性能。但是含碳量太高韧性大大降低，引起材料脆化，同时影响焊接性能，当含碳量大于2.2%时，焊接性能就会逐渐变坏。综合考虑新材料的要求以低碳为佳。

铬是最主要的合金化元素，在决定材料的组织和性能方面起关键作用。为了保证有足够数量的耐磨的（Cr、Fe）₇C₃型碳化物，必须控制铬的含量，当铬低于12%时，导致渗碳体碳化物的形成，降低耐磨性;若铬含量高于30%，则基体变成铁素体，其耐蚀性较好，但耐磨性差，同时考虑Cr/C比，将含Cr量确定为16-21%。

镍、钼、铜是通过强化基体来改善材料的综合性能，特别是强度和韧性。强化基体后，使高硬度的碳化物镶嵌在高强度的基体上，从而提高材料的耐磨性。但是钼含量大于2%时会增加材料裂纹敏感性，铜含量大于1.2%，镍含量大于2%时，会降低基体的硬度，所以将钼含量确定为1-2%;镍含量确定为0.5-2%;铜含量确定为0.8-1.2%。

本发明可采用整体铸造、镶嵌复合铸造，离心铸造等方法制成轧钢机械用耐磨工艺件，如矫直辊、轧辊等，且可用常规方法对铸造缺陷进行焊补或将本发明与其它可焊材料如：20^＃、45^＃、40Cr等钢材焊接成一体。

本发明为铸态机加工，铸态使用，其铸态性能为：

σ_b＝500-600MPa、σ_bb＝600-800MPa、α_k＝12-20/cm²

HRC＝50-60

下面以实施例进一步说明本发明的高铬铸铁的性能和效果。

实施例1：

本发明的试样已制成角钢矫直辊在济南钢铁总厂试用，矫直3^＃-5^＃角钢比低铬钼冷硬铸铁矫直辊提高寿命52倍。其成分和性能为：C2.1%、Cr20.5%、Mo1.8%、Ni1.5%、Cu0.95%、Mn0.8%、Si0.6%、S≤0.05%、P≤0.05%，Fe余量。σ_b＝589MPa、σ_bb＝780MPa、α_k＝14J/cm²

HRC＝55。

实施例2：本发明试样已制成角钢矫直辊，在烟台钢厂、天津轧钢三厂试用，矫直3^＃-4^＃角钢一次性使用寿命比冷硬铸铁矫直辊提高寿命10倍。其成分和性能为：C1.7%、Cr18.2%、Mo1.2%、Ni1.0%、Cu1.0%、Mn0.85%、Si0.64%、S≤0.05%、P≤0.05%，Fe余量。σ_b＝512MPa、σ_bb＝620MPa、α_k＝18J/cm²;

HRC＝50。其中天津轧钢三厂使用的部分矫直辊工作面有铸造缺陷进行焊补，在使用中并没有脱落，没有影响使用寿命。

实施例3：本发明的试样已制成钢管矫直辊，在张店钢厂试用，矫直直焊管，使用寿命45^＃锻钢矫直辊的10倍。是QT60-2球墨铸铁矫直辊的20倍;在宝钢集团鲁宝钢管厂试用，矫直φ159×5-18无缝钢管7万多吨，比9Cr₂MOV锻钢矫直辊提高寿命1倍并仍在装机使用中，该套试样工作面有部分铸造缺陷经焊补在使用中没发生脱落现象，也没影响使用寿命，其成分和性能为：C1.98%、Cr18.6%、Mo1.05%、Ni1.0%、Cu1.1%、Mn0.75%、Si0.5%、S≤0.05%、P≤0.05%，Fe余量。σ_b＝525MPa、σ_bb＝650MPa、α_k＝16J/cm²;HRC＝53。

实施例4：本发明的试样已制成焊管机组用轧辊，比3Cr₂W₈V和GCr₁₅锻钢轧辊提高寿命3倍。其成分和性能为：C2.2%、Cr17%、Mo1.5%、Ni1%、Cu0.90%、Mn0.88%、Si0.76%、S≤0.05%、P≤0.05%，Fe余量。σ_b＝598MPa、σ_bb＝778MPa、α_k＝12J/cm²;HRC＝58。

通过上述实验和试用证明新材料具有高强度、高硬度、高耐磨性，可加工性和可焊性等良好的综合性能，是一种理想的耐磨材料，特别适合轧钢机械用耐磨工艺件-矫直辊，轧辊使用。

本发明的实施应用，将可节约大量金属材料，可使用户备件费节省50%以上，提高轧机作业率，增加产量，减轻工人劳动强度，将产生良好的经济效益和社会效益。

Claims

1、一种适用于冶金机械，特别是轧钢机械耐磨件--矫直辊，轧辊的低碳高铬铸铁材料，其特征在于，化学成分为(重量%)：

C 1.6-2.2%、 Cr 16-21%、 Mo 1～2%、

Ni 0.5-2%、 Cu 0.8-1.2%、 Mn 0.6-0.9%、

Si 0.4-0.9%、 S≤0.05%、 P≤0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。