CN103540858A - 一种精密铸造的导辊及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精密铸造的导辊，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为：C：1.8～2.2%，Si：0.2～1.2%，Cr：26～28%，V：0.6～1.2%，Mo：1.8～5.2%，Ni：4.0～6.8%，Ti：0.8～1.2%，Nb：0.8～1.2%，稀土：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质，通过特定的精密铸造步骤和热处理参数过程，使得其强化其合理分布，性能得到大幅提升。

Description

一种精密铸造的导辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及精密铸造领域，具体涉及导辊及其精密铸造方法。
背景技术
随着轧机轧制速度提高，导辊的性能要求越来越高。但是因为工作环境的复杂，导辊使用寿命短，导辊已成为高速线材轧机上的主要消耗部件。目前，国内外通常采用的导辊材料有三种。第一种是具有奥氏体组织的耐热钢；第二种是具有马氏体组织的耐磨钢或耐磨铸铁；第三种是硬质合金。奥氏体耐热钢具有良好的高温稳定性及韧性，但耐磨性差，磨损快。而且奥氏体与线材(组织为铁素体或奥氏体)本身的相互粘附倾向性较大，易发生粘钢。马氏体组织耐磨钢和耐磨铸铁在室温下具有良好的耐磨性，但随着使用温度的提高，马氏体发生回火，耐磨性会降低。硬质合金导辊具有良好的耐磨性和高温稳定性，其冲击韧性较差。
目前使用较多的精密铸造用型壳，大致可分为：石墨型壳、钨面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳等。但是由于模具形成方式的不足以及铸造过程的参数设计不合理，导致成型后的零件表面和内部缺陷均比较多。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种精密铸造的导辊；
本发明的目的之二在于提出一种导辊精密铸造的方法；
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种精密铸造的导辊，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为：C：1.8～2.2%，Si：0.2～1.2%，Cr：26～28%，V：0.6～1.2%，Mo：1.8～5.2%，Ni：4.0～6.8%，Ti：0.8～1.2%，Nb：0.8～1.2%，稀土：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；
在该铁基高温合金导辊的表面以下1～2mm的横截面处，其Ni3（Ti，Al，Nb）相的含量为总面积的4～8%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3（Ti，Al，Nb）相的含量为总面积的6～12%。
作为优选，在该铁基高温合金导辊的表面以下1mm的横截面处，其Ni3（Ti，Al）相的含量为总面积的1～4%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3（Ti，Al）相的含量为总面积的2～6%。
本发明所述的一种精密铸造的导辊的制造方法，包括以下步骤：
1）精密铸造，按照铁基高温合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1000～1100℃，保温2.5～3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1600～1630℃，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊；
2）对得到的导辊进行热等静压，温度为为1200～1250℃，压力为160～200MPa，保压时间为3～6小时。
3）退火：将热等静压后得到的导辊加热至865～885℃保温2～4h，然后将温度降至600～680℃保温1～1.8h，再降至580～595℃出炉，出炉后自然冷却至室温；
4）精加工：将经退火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。
作为优选，在退火之后和精加工之前还进行淬火和回火热处理，所述淬火为：将导辊加热至1080～1120℃保温1～2h，然后出炉以油淬；所述回火为：将淬火后的导辊加热至220～280℃保温2～3h，然后出炉空冷至室温。
作为优选，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.8～4.2：1：0.0004～0.001：0.0006～0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
作为优选，所述退火的加热步骤先加热到380～420℃，保温0.8～1.5h，然后再加热至865～885℃。
本发明的效果在于：通过特定的精密铸造以及退火温度的选取，使得Ni3（Ti，Al，Nb）相和Ni3（Ti，Al）相的强化相在导辊表面和内部得到合理的分布，从而使得导辊强度和耐用性得到了大幅度的提升。
具体实施方式
实施例1
一种精密铸造的导辊，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为：C：1.9%，Si：1.0%，Cr：27%，V：1.0%，Mo：4.2%，Ni：5.8%，Ti：0.9%，Nb：1.1%，稀土：0.09%，余量为Fe和不可避免的杂质；
在该铁基高温合金导辊的表面以下1.5mm的横截面处，其Ni3（Ti，Al，Nb）相的含量为总面积的6%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3（Ti，Al，Nb）相的含量为总面积的8%。在该铁基高温合金导辊的表面以下1mm的横截面处，其Ni3（Ti，Al）相的含量为总面积的3%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3（Ti，Al）相的含量为总面积的5%。
实施例2：
精密铸造的导辊的制造方法，包括以下步骤：
1）精密铸造，按照铁基高温合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出；所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.9：1：0.0005：0.0008的配比通过搅拌、静置而得到的。然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1050℃，保温2.6h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1628℃，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊；
2）对得到的导辊进行热等静压，温度为为1230℃，压力为190MPa，保压时间为5小时。
3）退火：将热等静压后得到的导辊先加热到380～420℃，保温0.8～1.5h，然后再加热至865～885℃保温3.5h，然后将温度降至605℃保温1.6h，再降至585℃出炉，出炉后自然冷却至室温；
3.1）淬火和回火热处理，所述淬火为：将导辊加热至1100℃保温1.8h，然后出炉以油淬；所述回火为：将淬火后的导辊加热至260℃保温2.8h，然后出炉空冷至室温；
4）精加工：将经退火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。

Claims (6)

1.一种精密铸造的导辊，其特征在于，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为：C：1.8～2.2%，Si：0.2～1.2%，Cr：26～28%，V：0.6～1.2%，Mo：1.8～5.2%，Ni：4.0～6.8%，Ti：0.8～1.2%，Nb：0.8～1.2%，稀土：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；
在该铁基高温合金导辊的表面以下1～2mm的横截面处，其Ni3（Ti，Al，Nb）相的含量为总面积的4～8%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3（Ti，Al，Nb）相的含量为总面积的6～12%。
2.根据权利要求1所述的精密铸造的导辊，其特征在于，在该铁基高温合金导辊的表面以下1mm的横截面处，其Ni3（Ti，Al）相的含量为总面积的1～4%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3（Ti，Al）相的含量为总面积的2～6%。
3.一种权利要求1所述精密铸造的导辊的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）精密铸造，按照权利要求1所述的铁基高温合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1000～1100℃，保温2.5～3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1600～1630℃，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊；
2）对得到的导辊进行热等静压，温度为为1200～1250℃，压力160～200MPa，保压时间为3～6小时。
3）退火：将热等静压后得到的导辊加热至865～885℃保温2～4h，然后将温度降至600～680℃保温1～1.8h，再降至580～595℃出炉，出炉后自然冷却至室温；
4）精加工：将经退火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在退火之后和精加工之前还进行淬火和回火热处理，所述淬火为：将导辊加热至1080～1120℃保温1～2h，然后出炉以油淬；所述回火为：将淬火后的导辊加热至220～280℃保温2～3h，然后出炉空冷至室温。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.8～4.2：1：0.0004～0.001：0.0006～0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述退火的加热步骤先加热到380～420℃，保温0.8～1.5h，然后再加热至865～885℃。
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