CN103741043A - 一种含硼轧辊用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种含硼轧辊用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-0.9、钨2.5-3、钼0.5-1.0、钒1.5-2.5、铬2.5-3.0、铌0.05-0.10、镝0.1-0.15、钛0.2-0.5、铝0.1-0.15、铜0.07-0.09、硼0.15-0.19、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过在高碳钢的基础上添加硼、铌、钨等多种合金元素，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使得合金钢具有高速钢的特性，耐高温，红硬高、刚度和韧性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剥落性好、冷脆性低，适合用于线材机的轧辊，由于合金元素较低，成本较低。

Description

一种含硼轧辊用合金钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及轧辊技术领域，尤其涉及一种含硼轧辊用合金钢材料及其制备方法。
背景技术
轧辊是线材机的中心部件，对钆件进行钆制加工，使金属产生塑性变形的主要工具。轧辊工作载荷大，承受很大的钆制压力和扭转力矩，并有很强的冲击载荷和很大的惯性力；另外，轧辊的工作环境严酷，要承受很高的温度，又有冷却水，是在冷热交加下工作，磨损严重。
高碳高铬铸钢，普通钢和硬质合金等几种类型。高碳高铬铸钢由于有一定的耐磨性，而且价格便宜，因此得到广泛的应用，高碳高铬辊轮用钢常用的材料有13Cr13WMoV和18Cr20WMoV。由于这两种钢硬度和耐磨性主要依靠铬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，热稳定性较差，一般在450℃以上开始聚集长大而逐渐软化。在550℃时，硬度要降至HRC50以下。而线材辊轮在运行下的温度可达到550℃左右，这就使辊轮使用寿命明显降低。普通钢的二次硬化温度在550℃左右，硬度维持在HRC62~64，可显著地提高辊轮的使用寿命；硬质合金也有很好的高温硬度和耐磨性。但由于普通钢和硬质合金的制造成本太高，在高线辊轮材料的使用上受到限制。因此研究性能优异，成本更加低廉的轧辊材料就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含硼轧辊用合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨性好，刚度和韧性配合好、耐高温的优点。
本发明的技术方案如下：
一种含硼轧辊用合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-0.9、钨2.5-3、钼0.5-1.0、钒1.5-2.5、铬2.5-3.0、铌0.05-0.10、镝0.1-0.15、钛0.2-0.5、铝0.1-0.15、铜0.07-0.09、硼0.15-0.19、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的含硼轧辊用合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）钒、铬、铌；（2）钨、钼、镝；（3）铝、铜；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-23分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以180-190℃/小时速率升温至680-690℃，保温50-60分钟，再以220-230℃/小时速率升温至950-960℃，保温4-5小时；再以180-190℃/小时速率降温至680-690℃，保温50-60分钟；再以180-190℃/小时速率降温至220-230℃，保温3-4小时；再以100-110/小时速率升温至530-550℃，保温3-4小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉3-5、粘土10-12、氟硅酸钠3-4、碳酸钠2-3、四硼酸钠1-2、秸秆灰烬4-5、钾长石36-40、玉石粉3-4、白土6-8、白云石粉3-4；制备方法是将各原料混合，加热至2600-2900℃至熔融状态，搅拌10-15分钟，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗涤数次，烘干即得。
本发明的有益效果
本发明通过在高碳钢的基础上添加硼、铌、钨等多种合金元素，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使得合金钢具有高速钢的特性，耐高温，红硬高、刚度和韧性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剥落性好、冷脆性低，适合用于线材机的轧辊，由于合金元素较低，成本较低。本发明使用部分废铁作为原料，使合金品质更稳定均一，提高综合力学性能。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。
具体实施方式
一种含硼轧辊用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-0.9、钨2.5-3、钼0.5-1.0、钒1.5-2.5、铬2.5-3.0、铌0.05-0.10、镝0.1-0.15、钛0.2-0.5、铝0.1-0.15、铜0.07-0.09、硼0.15-0.19、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的含硼轧辊用合金钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）钒、铬、铌；（2）钨、钼、镝；（3）铝、铜；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以185℃/小时速率升温至685℃，保温55分钟，再以225℃/小时速率升温至955℃，保温4.5小时；再以185℃/小时速率降温至685℃，保温55分钟；再以185℃/小时速率降温至225℃，保温3.5小时；再以105/小时速率升温至540℃，保温3.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：工具钢粉3、粘土10、氟硅酸钠4、碳酸钠2、四硼酸钠1、秸秆灰烬4、钾长石36、玉石粉3、白土6、白云石粉3；制备方法是将各原料混合，加热至2600-2900℃至熔融状态，搅拌10-15分钟，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗涤数次，烘干即得。
本发明含硼轧辊用合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1318MPa，屈服强度909MPa，延伸率15％，断面收缩率34％，冲击吸收功52J，冲击韧性62J/cm2，硬度290HB。

Claims (4)

1.一种含硼轧辊用合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-0.9、钨2.5-3、钼0.5-1.0、钒1.5-2.5、铬2.5-3.0、铌0.05-0.10、镝0.1-0.15、钛0.2-0.5、铝0.1-0.15、铜0.07-0.09、硼0.15-0.19、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的含硼轧辊用合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）钒、铬、铌；（2）钨、钼、镝；（3）铝、铜；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-23分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的含硼轧辊用合金钢材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以180-190℃/小时速率升温至680-690℃，保温50-60分钟，再以220-230℃/小时速率升温至950-960℃，保温4-5小时；再以180-190℃/小时速率降温至680-690℃，保温50-60分钟；再以180-190℃/小时速率降温至220-230℃，保温3-4小时；再以100-110/小时速率升温至530-550℃，保温3-4小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的含硼轧辊用合金钢材料的生产方法，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉3-5、粘土10-12、氟硅酸钠3-4、碳酸钠2-3、四硼酸钠1-2、秸秆灰烬4-5、钾长石36-40、玉石粉3-4、白土6-8、白云石粉3-4；制备方法是将各原料混合，加热至2600-2900℃至熔融状态，搅拌10-15分钟，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗涤数次，烘干即得。
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