CN103741061A - 一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-0.9、钨0.5-0.8、钼1.0-1.2、钒1.2-1.5、铬2.7-3.2、铌0.05-0.10、钆0.05-0.1、锰2.6-2.8、镍0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。

Description

一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料及其制备方法。
背景技术
泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性，为高精尖技术发展提供保障，为社会发展提供动力，任务还很艰巨。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有高断裂韧性、高耐磨性和高的接触疲劳强度的优点。
本发明的技术方案如下：
一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料，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0.5-0.8、钼1.0-1.2、钒1.2-1.5、铬2.7-3.2、铌0.05-0.10、钆0.05-0.1、锰2.6-2.8、镍0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的轧辊用高断裂韧性合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：1-2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）铬、镍、铌；（2）钨、钒、钆；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以220-230℃/小时速率升温至500-510℃，保温60-70分钟，再以220-230℃/小时速率升温至750-770℃，再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃，再以220-230℃/小时速率升温至950-960℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，再以150-160℃/小时速率降温至480-500℃，保温50-60分钟；再以150-160℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以180-190℃/小时速率升温至500-510℃，保温2-3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
本发明提供的合金钢不仅具有高的硬度、高断裂韧性，耐磨性能好的特点；还具有接触疲劳强度高的优点，淬硬层深度可达15mm；适用于铸造冷轧辊，不易出现裂纹、沾辊、剥落等现象。本发明使用部分废铁作为原料，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，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，明显提高了成品率。
具体实施方式
一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-0.9、钨0.5-0.8、钼1.0-1.2、钒1.2-1.5、铬2.7-3.2、铌0.05-0.10、钆0.05-0.1、锰2.6-2.8、镍0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的轧辊用高断裂韧性合金钢材料的生产方法如下：
（1）、准备生铁与废铁按1：1.5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）铬、镍、铌；（2）钨、钒、钆；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以225℃/小时速率升温至505℃，保温65分钟，再以225℃/小时速率升温至760℃，再以155℃/小时速率降温至605℃，再以225℃/小时速率升温至955℃，保温3.5小时；再以155℃/小时速率降温至505℃，再以155℃/小时速率降温至490℃，保温55分钟；再以155℃/小时速率降温至225℃，保温2.5小时；再以185℃/小时速率升温至505℃，保温2.5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。
本发明轧辊用高断裂韧性合金钢材料的机械性能为：拉伸强度947MPa，屈服强度846MPa，延伸率15％，断面收缩率33％，冲击吸收功51J，冲击韧性62J/cm2，硬度283HB。

Claims (4)

1.一种轧辊用高断裂韧性合金钢材料，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0.5-0.8、钼1.0-1.2、钒1.2-1.5、铬2.7-3.2、铌0.05-0.10、钆0.05-0.1、锰2.6-2.8、镍0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的轧辊用高断裂韧性合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：1-2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）铬、镍、铌；（2）钨、钒、钆；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的轧辊用高断裂韧性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220-230℃/小时速率升温至500-510℃，保温60-70分钟，再以220-230℃/小时速率升温至750-770℃，再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃，再以220-230℃/小时速率升温至950-960℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，再以150-160℃/小时速率降温至480-500℃，保温50-60分钟；再以150-160℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以180-190℃/小时速率升温至500-510℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的轧辊用高断裂韧性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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