CN105750529B - 一种高钨高耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高钨高耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法,属于耐磨材料技术领域。由辊芯(球铁)、复合轧辊外层(高钨高速钢)和复合轧辊过渡层(球铁)3部分组成,首先将钨铁、铬铁、钼铁、钒铁、废钢和增碳剂在电炉内混合加热熔化,炉前调整钢水的化学组成及其质量分数为2.2~2.5%C,6.5~6.8%W,8.6~9.0%Cr,4.2~4.5%V,2.5~2.8%Mo,<0.45%Mn,<0.76%Si,<0.04%P,<0.04%S,并在离心机上浇注轧辊外层,然后浇入过渡层,最后填芯,得到复合轧辊,经淬火和回火处理后,具有优异的使用效果。

Description

一种高钨高耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明公开了一种高速钢复合乳辊及其制备方法,特别涉及一种高钨高耐磨高速 钢复合乳辊及其制备方法,属于耐磨材料技术领域。
背景技术
[0002] 随着先进乳机和高效乳制技术的问世,推动了乳钢工业迅速发展,同时也促进乳 辊制造业迈向新的技术领域,如何提高乳辊的使用寿命以适应乳机的需要是乳辊研制者面 临的新课题。近年来,在乳辊研制者努力下,将高速钢材料应用于乳辊制造上,取得了突破 性发展。由于高速钢具有很高的耐磨性和淬透性,尤其是在高温时的红硬性,使高速钢很适 合于用作制造乳辊的材料。高速钢乳辊最初被用在热带钢连乳机精乳前段,后来精乳后段 和粗乳机架也开始采用,现在,高速钢乳辊也向线、棒材乳机上发展。以往使用的乳辊工作 层组织多为基体上分布着M3C型共晶碳化物,组织粗大,硬度较低,而高速钢乳辊的工作层 一般采用高碳高钒类型高速钢,工作层基体上分布着高硬度的MC、M6C型碳化物,而且随着 钒含量的增加,高速钢铸态组织中的鱼骨状M6C型碳化物减少,而MC型碳化物增加,淬火后 的基体组织为回火马氏体和贝氏体。但是高碳高钒高速钢乳辊中,因钒含量过高,沿晶界易 出现龟裂,基体易优先磨损,乳材粘附于辊面,辊表面易粗糙,降低乳材表面质量,反而加快 了换辊周期。此外MC数量过多,硬度过高,导致乳辊磨削加工困难,同时随着钒含量的增加, 合金碳化物MC尺寸增大,高速钢乳辊的韧性和热疲劳性能下降。高速钢乳辊中钒含量超过 8%以后,共晶组织中出现低硬度的M3C型碳化物,降低高速钢乳辊的耐磨性。因此高速钢乳 辊中不宜加入过多的钒元素。
[0003] 为了提高高速钢乳辊的性能,中国发明专利CN105033227公开了一种适用于窄带 钢乳机用的高钒高速钢复合乳辊的制造方法。所述制造方法包括采用离心浇注方法浇注辊 身外层,浇注完辊身外层高钒高速钢水后,往辊身外层型腔内持续通入惰性气体,当高钒高 速钢外层温度达到1220〜1280°C时停止离心机转动,同时停止惰性气体吹入,然后合箱浇 注辊身芯部铁水。该发明明显提高了外层高钒高速钢与芯部铁水的结合率,结合率由40% 提高至100 %,结合强度由以前的350Mpa左右提升至450Mpa左右,使得高钒高速钢乳辊辊身 结合层抗剥落性大大提高;同时能够有效去除芯部铁水溶蚀外层的碳化物形成元素量,从 而改善了辊颈组织,提高了辊颈的抗拉强度,有效杜绝了使用中的断辊现象。中国发明专利 CN 104741585还公开了一种高硼高速钢乳辊的离心复合铸造方法,仅用两台电炉分别冶炼 钢水和铁水,分三次浇注,即先在离心机上浇注外层高硼高速钢,然后加入第一保护剂,继 续在离心机上浇注过渡层球墨铸铁铁水,再加入第二保护剂,在静态下浇注辊芯球墨铸铁 铁水,实现高硼高速钢复合乳辊的冶金结合。该发明生产的高硼高速钢乳辊,工艺简便,既 使外层高硼高速钢与过渡层球墨铸铁之间,实现了良好的冶金结合,同时也使过渡层球墨 铸铁与辊芯球墨铸铁之间实现了良好的冶金结合,使过渡层的抗拉强度达到680Mpa以上, 乳辊使用安全、可靠,推广应用效益良好。中国发明专利CN 104353798公开了用于热连乳精 乳后段的高速钢工作辊的制造方法,所述辊身工作层的化学成分及各成分的重量百分含量 为:C2 · OO〜3 · 50%,SiO · 40〜2 · OO %,MnO · 50〜I · 20%,Crl · 50〜4 · 50 %,Ni2 · OO〜5 · OO %, Mo+V+W+Nb2.00〜10.00%:
Figure CN105750529BD00041
其余为Fe和不可避免杂质。其制造方法 包括熔炼、孕育及球化处理、浇注、热处理步骤,该发明通过设计合理的合金成分和生产工 艺,得到了特殊的石墨与金相组织。热连乳精乳后段高碳高速钢乳辊能够有效控制了乳辊 下机后表面质量,同时提高了乳辊的耐磨性以及抗热裂性。中国发明专利CN 103014516还 公开了一种含硼低合金高速钢乳辊及其制造方法。所述乳辊包括辊身和辊芯两部分组成, 辊身的化学成分按照重量百分比计算为:C:0.7〜0.8,Cr: 1.3〜2.4,B: 2.50〜3.0,W: 1.0〜 1·5,ν:1·0〜1.5,
Figure CN105750529BD00042
Ti :0.09〜0.12,Mg:0.16〜0.19,RE:0.10〜0.12,Ρ:
Figure CN105750529BD00043
,余量为Fe和不可避免的微量杂质,辊芯为球墨铸铁。该发明的所述乳辊的 制造方法为熔炼-脱氧合金化-稀土镁复合变质处理后采用离心浇注,再经热处理后加工成 成品;该发明的主要优点是耐磨颗粒以硼化物颗粒为主,降低合金元素添加量,从而降低生 产成本,并且硬度高、耐磨性和抗热疲劳性能好,材质均匀后期抗事故性强。中国发明专利 CN 103305775还公开了一种高碳高速钢乳辊,包括按质量百分比组成的下列成分:(::1.8-2.8%,ff:3-5%,Cr:5-8%,Mo:3.5-4%,V:4-6%,Nb:0.8-1.5%,Co:l-3%,Ni:0.5-1.5%, Al:0.3-0.6%:
Figure CN105750529BD00044
,其余为Fe和不可避免的微量元素。通过上述方式,该发明的高 碳高速钢乳辊能够提高耐磨损和抗热疲劳性能,应用于棒材乳机精乳机架上,可以显著提 高乳钢机作业率,降低乳材生产成本,减轻工人劳动强度,提高使用寿命。中国发明专利CN 101705430—种高速钢乳辊及其在电磁场下离心复合制备方法,属于高速钢乳辊的制备技 术领域。高速钢乳辊的工作层材质成分为(重量%):C:1.5%〜2.5%,V:4.0〜6.0%,W: 4.0%〜6.0%,Mo:1.5%〜4.5%,Cr:2.0%〜4.0%,Zr:0.04%〜0.18%,B:0.001〜 0.003%:
Figure CN105750529BD00045
,余量为Fe及杂质元素,杂质中要求S<0.01%,P<0.01%, O<0.0010%。采用脉冲电磁场下离心复合方法浇铸乳辊,脉冲磁场的频率为0.1〜IOHz,铸 型中心磁场的峰值强度为1〜10T。该乳辊具有多种析出强化相,施加的脉冲磁场使强化相 及基体晶粒有效细化,并使强化相弥散分布,克服了合金元素的偏析,能大幅度提高乳辊的 性能。中国发明专利CN102274856—种离心复合高速钢乳辊及其浇注方法,乳辊包括高速钢 外层、中间过渡层、球墨铸铁芯部,所述的高速钢外层的化学成分重量百分比为:C: 1.8〜 2.6%、0:3〜10%、他:0.2〜1.0%、]«〇:4〜10%、¥:5〜10%、财〜10%、(:〇:2〜10%,其余 为Fe及不可避免的杂质,其工作步骤如下:1)中频炉熔炼;2)进行变质处理;3)离心铸造;4) 芯部浇铸;5)采用台车式差温炉进行热处理。与现有技术相比,该发明的有益效果是:1)能 显著提高高速钢外层的抗热疲劳和耐磨性能。2)高速钢外层和中间过渡层的结合强度达到 400Mpa以上,防止高速钢外层的剥落。中国发明专利CN 101403032—种乳钢行业中板带乳 机应用的高速钢复合乳辊的热处理工艺。热处理工艺分为退火、淬火和回火三个阶段,适用 于高速钢复合乳辊。其中,退火加热速度为10〜60°C/h,退火加热温度为600〜750°C,保温 时间8〜20h,退火冷却采用炉冷。本发明具有退火硬度低,利于切削加工,淬火回火后高速 钢乳辊硬度高、硬度均匀性好、径向硬度降小等优良的特点。中国发明专利CN 1999804公开 了一种新型高碳高钨高速钢乳辊及其制备方法,属于高速钢乳辊的制备技术领域。该发明 中高碳高钨高速钢乳辊含有:碳2.0%〜3.0%,钨6.0%〜18.0%,钒2.0%〜4.0%,钼 1.0%〜3.0%,铬3.0%〜9.0%,硅小于1.2%,锰小于1.2% ;制成的该高碳高钨高速钢乳 车昆含有1凡、妈系的MC型复合碳化物。该发明中尚碳尚妈尚速钢乳混的制备方法是,将尚碳尚 钨高速钢加热到1580°C〜1620°C后脱氧;在1400°C〜1500°C浇铸,同时对离心铸型施加 0.05T〜0.25T的稳恒磁场,并以600 — 1800转/分钟转速旋转至成型。中国发明专利 CN101037760公开了一种高碳高钒高速钢复合乳辊,制得的该高碳高钒高速钢乳辊外层的 化学成分及其重量百分比为:C: 1.8%〜3.0%,V: 3.0%〜6.0%,Cr :4.0%〜6.0 %,Mo: 3.0%〜6.0%,W:1.0%〜3.0%,Nb:1.0%〜5.0%,Co:1.0%〜5.0%,Si<1.0%,Mn< 1.5%,P<0.04%,S<0.04%,Y:0.05%〜0.20%,Ti:08%〜0.25%,Mg:0.03%〜0.12%, Zr:0.04%〜0.18%,Te:0.02%〜0.12%,余量为Fe,化学成分的总和为100%。其制备利用 电炉熔炼,采用离心铸造方法铸造成形,热处理包括淬火和回火处理。高速钢乳辊的硬度和 强度高、韧性和耐磨性好,且具有良好的抗热疲劳能力,使用中无断辊和剥落现象出现。应 用该发明制备的乳辊,可降低乳辊消耗,提高乳钢机作业率,延长换辊周期,改善乳材表面 质量,具有良好的经济和社会效益。
[0004] 但是,目前生产的离心铸造高速钢复合乳辊普遍存在合金元素偏析严重,乳辊使 用不稳定以及乳辊高温耐磨性不理想等问题,尽管在离心铸造的凝固过程中加入电磁场有 减轻元素偏析的效果,但电磁场的加入,使乳辊凝固组织出现疏松,反而降低乳辊耐磨性。
发明内容
[0005] 本发明适当提高乳辊中的钨含量来更有效提高乳辊红硬性,本发明在将高速钢乳 车昆中妈含量提尚至6%基础上,适当提尚络含量至8%以上。
[0006] —种高钨高耐磨高速钢复合乳辊的制备方法,由球铁辊芯、高钨高速钢外层和球 铁过渡层构成,具体制备工艺步骤包括如下:
[0007] ①将钨铁、铬铁、钼铁、钒铁、废钢和增碳剂在电炉内混合加热熔化,炉前调整钢水 的化学组成及其质量分数为2.2〜2.5%C,6.5〜6.8%W,8.6〜9.0%Cr,4.2〜4.5%V,2.5 〜2.8%]«〇,〈0.45%]\111,〈0.76%3丨,〈0.04%?,〈0.04%3,余量为?6及其不可避免的杂质元 素,当钢水温度升温至1603〜1628°C时,加入占炉内钢水质量分数0.42〜0.52%的硅锰钙 钡铝合金,硅锰钙钡铝合金的化学组成及其质量分数为15〜19%Si,20〜24%Mn,11.5〜 13.0%Ca,8.5〜10.0%Ba,25.5〜27.0%Al,
Figure CN105750529BD00051
,余量为 Fe 及其不可避免的杂质元素,硅锰钙钡铝合金入炉3〜4分钟后,将钢水出炉到钢包,当钢水温 度降至1440〜1480°C时,将钢水浇入转速为650〜950转/分钟的离心机上的铸型内,铸型材 质是锻造低合金钢,锻造低合金钢的化学组成及其质量分数为0.25〜0.33 % C,0.26〜 0.38%Si,0.43〜0.65%Mn,0.18〜0.25%Ni,0.41〜0.57%Cr,0.17〜0.23%Nb,0.08〜 0.15%V,0.03〜0.06%Ce,0.08〜0.15%W,0.08〜0.15%Ta,0.30〜0.45%Mo,S〈0.015%, P〈0.020 %,余量Fe,铸型壁厚100〜150mm,铸型预热温度为220〜280°C,并在此温度下喷刷 锆英粉涂料,涂料厚度1.2〜1.8_,浇注时铸型温度为130〜180°C ;
[0008] ②步骤①钢水进入铸型后,立即喷水冷却铸型,并使铸型内高钨高速钢钢水的凝 固冷却速度控制在18〜32°C/秒,钢水浇注完毕3〜5分钟后,用非接触式测温仪测量高钨高 速钢外层内表层温度,当温度为1220〜1280 °C时,停止铸型的喷水冷却,并浇入过渡层球铁 铁水,过渡层球铁铁水的化学组成及其质量分数为3.5〜3.9 %C,2.1〜2.4% Si, 0.3〜 0.6%Mn,0.40〜0.48%Ni,0.05〜0.10%V,0.20〜0.35%Cu,0.04〜0.07%Mg,0.025〜 0 · 042 % Ce,S〈0 · 008 %,P〈0 · 030 %,余量Fe,过渡层球铁铁水浇注温度为1370〜1392 °C,过 渡层浇注厚度为15〜20mm,过渡层球铁铁水在离心机上旋转2〜3分钟后,用非接触式测温 仪测量过渡层内表面温度,当温度为1145〜1190 °C时,停离心机,并在静态下顶铸辊芯球铁 铁水,优选辊芯球铁铁水的化学组成及其质量分数和过渡层球铁铁水一致,辊芯球铁铁水 浇注温度为1330〜1365°C,辊芯球铁铁水浇注完毕12〜18小时后,取出高钨高速钢复合乳 辊进缓冷坑,然后进行粗加工;
[0009] ③粗加工后的高钨高速钢复合乳辊随炉加热至1050〜1080°C,保温2〜3小时后出 炉风冷至温度低于280°C,继续入炉加热至520〜540°C,保温8〜16小时后炉冷至温度低于 180 °C,继续在炉内重新加热至500〜520 °C,保温16〜24小时后,炉冷至温度低于120 °C,出 炉空冷至室温,精加工至规定尺寸和精度,即可获得高钨高耐磨高速钢复合乳辊。
[00 10]本发明尚妈尚耐磨尚速钢复合乳混外层尚妈尚速钢米用妈铁、络铁、钥铁、I凡铁、 废钢和增碳剂做原料,在电炉内混合加热熔化,炉前调整钢水的化学组成及其质量分数为 2.2〜2.5%C,6.5〜6.8%W,8.6〜9.0%Cr,4.2〜4.5%V,2.5〜2.8%Mo,〈0.45%Mn,〈 0.76%31,〈0.04%?,〈0.04%3,余量为?6及其不可避免的杂质元素。其中加入6.5〜6.8% 的W,主要是为了提高复合乳辊工作层高温硬度和高温耐磨性,而加入8.6〜9.0 %的Cr,主 要是为了提高复合乳辊工作层的抗氧化性和淬透性。另外,对外层钢水的中的硅、锰含量进 行严格限制,防止乳辊使用中出现疲劳裂纹。当钢水温度升温至1603〜1628Γ时,加入占炉 内钢水质量分数〇. 42〜0.52 %的硅锰钙钡铝合金,硅锰钙钡铝合金的化学组成及其质量分 数为15〜19%Si ,20〜24%Mn, 11.5〜13.0%Ca,8.5〜10.0%Ba,25.5〜27.0%Al
Figure CN105750529BD00061
0.40%C,
Figure CN105750529BD00062
,余量为Fe及其不可避免的杂质元素。加入硅锰钙钡铝合金 除了脱氧、脱硫外,还有改善夹杂物形态和分布的作用,有利于提高复合乳辊工作层的强韧 性和抗疲劳性能。
[0011] 硅锰钙钡铝合金入炉3〜4分钟后,将钢水出炉到钢包,当钢水温度降至1440〜 1480°C时,将钢水浇入转速为650〜950转/分钟的离心机上的铸型内,铸型材质是锻造低合 金钢,锻造低合金钢的化学组成及其质量分数为0.25〜0.33 % C,0.26〜0.38 % Si,0.43〜 0.65%Mn,0.18〜0.25%Ni,0.41〜0.57%Cr,0.17〜0.23%Nb,0.08〜0.15%V,0.03〜 0.06%〇6,0.08〜0.15%¥,0.08〜0.15%丁&amp;,0.30〜0.45%]«〇,5〈0.015%,?〈0.020%,余量 Fe,铸型壁厚100〜150_,铸型预热温度为220〜280 °C,并在此温度下喷刷锆英粉涂料,涂 料厚度1.2〜1.8mm,浇注时铸型温度为130〜180°C。选用锻造低合金钢铸型的主要目的是 为了提高铸型强度,防止铸型在随后的水冷过程中出现开裂事故。
[0012] 钢水进入铸型后,立即喷水冷却铸型,并使铸型内高钨高速钢钢水的凝固冷却速 度控制在18〜32°C/秒,加速高钨高速钢钢水的凝固,防止高钨高速钢在离心铸造过程中发 生元素和组织偏析,且水冷铸型可以实现复合乳辊工作层凝固组织的细化,有利于提高其 强韧性和疲劳性能。钢水浇注完毕3〜5分钟后,用非接触式测温仪测量高钨高速钢外层内 表层温度,当温度为1220〜1280 °C时,停止铸型的喷水冷却,并浇入过渡层球铁铁水,过渡 层球铁铁水的化学组成及其质量分数为3.5〜3.9%C,2.1〜2.4% Si, 0.3〜0.6 %Mn,0.40 〜0.48%Ni,0.05〜0.10%V,0.20〜0.35%Cu,0.04〜0.07%Mg,0.025〜0.042%Ce,S〈 0.008 %,P〈0.030 %,余量Fe,过渡层球铁铁水浇注温度为1370〜1392°C,过渡层浇注厚度 为15〜20_。过渡层的浇入,可以防止外层高钨高速钢中的铬、钒、钨、钼等强碳化物形成元 素进入辊芯,防止辊芯中出现碳化物,有利于确保辊芯具有良好的强韧性。过渡层球铁铁水 在离心机上旋转2〜3分钟后,用非接触式测温仪测量过渡层内表面温度,当温度为1145〜 1190°C时,停离心机,并在静态下顶铸辊芯球铁铁水,辊芯球铁铁水的化学组成及其质量分 数和过渡层球铁铁水一致,辊芯球铁铁水浇注温度为1330〜1365°C,可以确保辊芯和过渡 层实现牢固的冶金结合。辊芯球铁铁水浇注完毕12〜18小时后,取出高钨高速钢复合乳辊 进缓冷坑,然后进行粗加工。
[0013] 粗加工后的高钨高速钢复合乳辊随炉加热至1050〜1080 °C,保温2〜3小时,实现 奥氏体化,然后出炉风冷至温度低于280°C,确保奥氏体转变成马氏体。继续入炉加热至520 〜540°C,保温8〜16小时后炉冷至温度低于180°C,继续在炉内重新加热至500〜520°C,保 温16〜24小时后,炉冷至温度低于120°C,出炉空冷至室温,可以稳定组织,消除淬火内应 力,确保复合乳辊的安全使用。复合乳辊精加工至规定尺寸和精度,即可获得高钨高耐磨高 速钢复合乳辊。
[00M] 1-$昆芯(球铁),2-复合乳辊外层(高钨高速钢),3-复合乳辊过渡层(球铁)。
[0015] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0016] 1)本发明高钨高耐磨高速钢复合乳辊外层(工作层)硬度高,大于84HSD,耐磨性 好;
[0017] 2)本发明高钨高耐磨高速钢复合乳辊辊芯强度高,大于650MPa,且外层高钨高速 钢与过渡层以及过渡层与辊芯球铁是良好的冶金结合,确保复合乳辊的安全使用;
[0018] 3)本发明高钨高耐磨高速钢复合乳辊使用安全、可靠,使用中无断辊、剥落和开裂 现象出现,用于棒材乳机和板带乳机上,使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁乳辊提高6倍以 上,推广应用具有良好的经济和社会效益。
附图说明
[0019] 图1高钨高耐磨高速钢复合乳辊示意图。
具体实施方式
[0020] 以下结合实施例对本发明做进一步详述,但本发明并不限于以下实施例。
[0021] 实施例1:
[0022] 一种高钨高耐磨高速钢复合乳辊,由辊芯(球铁)1,复合乳辊外层(高钨高速钢)2 和复合乳辊过渡层(球铁)3组成,具体制备工艺步骤是:
[0023] ①将钨铁、铬铁、钼铁、钒铁、废钢和增碳剂在1000公斤中频感应电炉内混合加热 熔化,炉前调整钢水的化学组成及其质量分数为2.21 % C,6.77 % W,8.96 % Cr,4.20 % V, 2.53%Mo,0.40%Mn,0.49%Si,0.033%P,0.028%S,余量为 Fe 及其不可避免的杂质元素, 当钢水温度升温至1627Γ时,加入占炉内钢水质量分数0.52%的硅锰钙钡铝合金,硅锰钙 钡铝合金的化学组成及其质量分数为15.70 % Si ,23.89 %Mn,l 1.57 %Ca,9.70 % Ba, 25.59 % Al,0.17 % C,0.026 % P,0.011 % S,余量为Fe及其不可避免的杂质元素,硅锰钙钡铝 合金入炉4分钟后,将钢水出炉到钢包,当钢水温度降至1475°C时,将钢水浇入转速为850〜 950转/分钟的离心机上的铸型内,铸型材质是锻造低合金钢,锻造低合金钢的化学组成及 其质量分数为〇.29%(:,0.31%51,0.54%]\111,0.21%附,0.50%0,0.19%恥,0.11%¥, 0.042%〇6,0.12%¥,0.11%了3,0.38%]«〇,0.013%5,0.015%?,余量?6,铸型壁厚130臟,铸 型预热温度为262°C,并在此温度下喷刷锆英粉涂料,涂料厚度1.5mm,浇注时铸型温度为 148 °C;
[0024] ②钢水进入铸型后,立即喷水冷却铸型,并使铸型内高钨高速钢钢水的凝固冷却 速度控制在18〜32°C/秒,钢水浇注完毕4分钟后,用非接触式测温仪测量高钨高速钢内表 层温度,当温度为1220〜1280 °C时,停止铸型的喷水冷却,并浇入过渡层3球铁铁水,过渡层 3球铁铁水的化学组成及其质量分数为3.69%C,2.30%Si,0.41%Mn,0.44%Ni,0.08%V, 0.29%〇1,0.046%]\%,0.032%06,0.005%3,0.021%?,余量?6,过渡层3球铁铁水浇注温度 为1382Γ,过渡层3浇注厚度为18mm,过渡层3球铁铁水在离心机上旋转3分钟后,用非接触 式测温仪测量过渡层3内表面温度,当温度为1145〜1190Γ时,停离心机,并在静态下顶铸 辊芯1球铁铁水,辊芯1球铁铁水的化学组成及其质量分数和过渡层3球铁铁水一致,辊芯1 球铁铁水浇注温度为1348°C,辊芯1球铁铁水浇注完毕15小时后,取出高钨高速钢复合乳辊 进缓冷坑,然后进行粗加工;
[0025] ③粗加工后的高钨高速钢复合乳辊随炉加热至1060°C,保温3小时后出炉风冷至 温度低于280°C,继续入炉加热至530°C,保温12小时后炉冷至温度低于180°C,继续在炉内 重新加热至510°C,保温20小时后,炉冷至温度低于120°C,出炉空冷至室温,精加工至规定 尺寸和精度,即可获得高钨高耐磨高速钢复合乳辊,高钨高耐磨高速钢复合乳辊力学性能 见表1。
[0026] 实施例2:
[0027] 一种高钨高耐磨高速钢复合乳辊,由辊芯(球铁)1,复合乳辊外层(高钨高速钢)2 和复合乳辊过渡层(球铁)3组成,具体制备工艺步骤是:
[0028] ①将钨铁、铬铁、钼铁、钒铁、废钢和增碳剂在750公斤中频感应电炉内混合加热熔 化,炉前调整钢水的化学组成及其质量分数为2.48%C,6.53 %W,8.63 %Cr,4.49% V, 2.76%Mo,0.38%Mn,0.60%Si,(h038%P,0.035%S,余量为 Fe 及其不可避免的杂质元素, 当钢水温度升温至1604°C时,加入占炉内钢水质量分数0.42%的硅锰钙钡铝合金,硅锰钙 钡铝合金的化学组成及其质量分数为18.74% Si ,20.61 %Mn,12.73 %Ca,8.59 % Ba, 26.69%A1,0.22%C,0.030%P,0.014%S,余量为Fe及其不可避免的杂质元素,硅锰钙钡铝 合金入炉3分钟后,将钢水出炉到钢包,当钢水温度降至1445°C时,将钢水浇入转速为650〜 750转/分钟的离心机上的铸型内,铸型材质是锻造低合金钢,锻造低合金钢的化学组成及 其质量分数为〇.32%(:,0.29%51,0.44%]\111,0.18%附,0.55%0,0.22%恥,0.14%¥, 0.032%〇6,0.13%¥,0.09%了&amp;,0.33%]«〇,0.012%5,0.016%?,余量?6,铸型壁厚150臟,铸 型预热温度为270°C,并在此温度下喷刷锆英粉涂料,涂料厚度1.8mm,浇注时铸型温度为 171 °C;
[0029] ②钢水进入铸型后,立即喷水冷却铸型,并使铸型内高钨高速钢钢水的凝固冷却 速度控制在18〜32°C/秒,钢水浇注完毕5分钟后,用非接触式测温仪测量高钨高速钢内表 层温度,当温度为1220〜1280 °C时,停止铸型的喷水冷却,并浇入过渡层3球铁铁水,过渡层 3球铁铁水的化学组成及其质量分数为3.77 % C,2.15 % Si,0.59 %Mn,0.40 % Ni,0.09 % V, 0.34%(:11,0.051%]\%,0.038%06,0.006%3,0.026%?,余量?6,过渡层3球铁铁水浇注温度 为1390Γ,过渡层3浇注厚度为20mm,过渡层3球铁铁水在离心机上旋转2分钟后,用非接触 式测温仪测量过渡层3内表面温度,当温度为1145〜1190Γ时,停离心机,并在静态下顶铸 辊芯1球铁铁水,辊芯1球铁铁水的化学组成及其质量分数和过渡层3球铁铁水一致,辊芯I 球铁铁水浇注温度为1362°C,辊芯1球铁铁水浇注完毕18小时后,取出高钨高速钢复合乳辊 进缓冷坑,然后进行粗加工;
[0030] ③粗加工后的高钨高速钢复合乳辊随炉加热至1050°C,保温3小时后出炉风冷至 温度低于280°C,继续入炉加热至520°C,保温16小时后炉冷至温度低于180°C,继续在炉内 重新加热至520°C,保温16小时后,炉冷至温度低于120°C,出炉空冷至室温,精加工至规定 尺寸和精度,即可获得高钨高耐磨高速钢复合乳辊,高钨高耐磨高速钢复合乳辊力学性能 见表1。
[0031] 实施例3:
[0032] 一种高钨高耐磨高速钢复合乳辊,由辊芯(球铁)1,复合乳辊外层(高钨高速钢)2 和复合乳辊过渡层(球铁)3组成,具体制备工艺步骤是:
[0033] ①将钨铁、铬铁、钼铁、钒铁、废钢和增碳剂在1000公斤中频感应电炉内混合加热 熔化,炉前调整钢水的化学组成及其质量分数为2.31%C,6.65%W,8.74%Cr,4.38%V, 2.67%Mo,0.36%Mn,0.71%Si,(h029%P,0.032%S,余量为 Fe 及其不可避免的杂质元素, 当钢水温度升温至1617Γ时,加入占炉内钢水质量分数0.48%的硅锰钙钡铝合金,硅锰钙 钡铝合金的化学组成及其质量分数为16.84% Si,22. 10 %Mn,12.09 %Ca,8.97 % Ba, 26.30 % Al,0.15 % C,0.032 % P,0.009 % S,余量为Fe及其不可避免的杂质元素,硅锰钙钡铝 合金入炉4分钟后,将钢水出炉到钢包,当钢水温度降至1459 °C时,将钢水浇入转速为750〜 850转/分钟的离心机上的铸型内,铸型材质是锻造低合金钢,锻造低合金钢的化学组成及 其质量分数为0.27%(:,0.38%510.48%]\111,0.23%附,0.43%〇,0.18%恥,0.09%¥, 0.057%〇6,0.09%¥,0.15%了&amp;,0.45%]«〇,0.011%5,0.017%?,余量?6,铸型壁厚110臟,铸 型预热温度为230°C,并在此温度下喷刷锆英粉涂料,涂料厚度1.3mm,浇注时铸型温度为 137〇C;
[0034] ②钢水进入铸型后,立即喷水冷却铸型,并使铸型内高钨高速钢钢水的凝固冷却 速度控制在18〜32°C/秒,钢水浇注完毕3分钟后,用非接触式测温仪测量高钨高速钢内表 层温度,当温度为1220〜1280 °C时,停止铸型的喷水冷却,并浇入过渡层3球铁铁水,过渡层 3球铁铁水的化学组成及其质量分数为3.58 % C,2.39 % Si,0.37 %Mn,0.46 % Ni,0.06 % V, 0.23%Cu,0.048%Mg,0.029%Ce,0.007%S,(h025%P,余量 Fe,过渡层 3 球铁铁水浇注温度 为1371Γ,过渡层3浇注厚度为16mm,过渡层3球铁铁水在离心机上旋转3分钟后,用非接触 式测温仪测量过渡层3内表面温度,当温度为1145〜1190Γ时,停离心机,并在静态下顶铸 辊芯1球铁铁水,辊芯1球铁铁水的化学组成及其质量分数和过渡层3球铁铁水一致,辊芯1 球铁铁水浇注温度为1334°C,辊芯1球铁铁水浇注完毕12小时后,取出高钨高速钢复合乳辊 进缓冷坑,然后进行粗加工;
[0035] ③粗加工后的高钨高速钢复合乳辊随炉加热至1080°C,保温2小时后出炉风冷至 温度低于280°C,继续入炉加热至540°C,保温8小时后炉冷至温度低于180°C,继续在炉内重 新加热至500°C,保温24小时后,炉冷至温度低于120°C,出炉空冷至室温,精加工至规定尺 寸和精度,即可获得高钨高耐磨高速钢复合乳辊,高钨高耐磨高速钢复合乳辊力学性能见 表1。
[0036] 表1高钨高耐磨高速钢复合乳辊力学性能
[0037]
Figure CN105750529BD00101
[0038] 本发明高钨高耐磨高速钢复合乳辊工作层硬度高,大于84HSD,耐磨性好,外层高 钨高速钢与过渡层以及过渡层与辊芯球铁是良好的冶金结合,确保复合乳辊的安全使用。 本发明高钨高耐磨高速钢复合乳辊使用安全、可靠,使用中无断辊、剥落和开裂现象出现, 用于棒材乳机和板带乳机上,使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁乳辊提高6倍以上,推广应用 本发明乳辊,可以提高乳机作业率,改善乳材表面质量,降低乳材生产成本,减轻工人劳动 强度,具有良好的经济和社会效益。

Claims (3)

  1. I · 一种尚妈尚耐磨尚速钢复合乳棍的制备方法,由球铁棍芯、尚妈尚速钢外层和球铁 过渡层构成,其特征在于,具体制备工艺步骤包括如下: ① 将钨铁、铬铁、钼铁、钒铁、废钢和增碳剂在电炉内混合加热熔化,炉前调整钢水的化 学组成及其质量分数为2.2〜2.5%C,6.5〜6.8%W,8.6〜9.0%Cr,4.2〜4.5%V,2.5〜 2.8%Mo,〈0.45%Mn,〈0.76%Si,〈0.04%P,〈0.04%S,余量为 Fe 及其不可避免的杂质元素, 当钢水温度升温至1603〜1628 °C时,加入占炉内钢水质量分数0.42〜0.52 %的硅锰钙钡铝 合金,硅锰钙钡铝合金的化学组成及其质量分数为15〜19%Si,20〜24%Mn,11.5〜13.0% 〇&amp;,8.5〜10.0%8&amp;,25.5〜27.0%厶1,彡0.40%(:,彡0.04%?,彡0.02%5,余量为卩6及其不 可避免的杂质元素,硅锰钙钡铝合金入炉3〜4分钟后,将钢水出炉到钢包,当钢水温度降至 1440〜1480 °C时,将钢水浇入转速为650〜950转/分钟的离心机上的铸型内,铸型材质是锻 造低合金钢,锻造低合金钢的化学组成及其质量分数为0.25〜0.33 % C,0.26〜0.38 % Si,
    0.43〜0.65%Mn,0.18〜0.25%Ni,0.41〜0.57%Cr,0.17〜0.23%Nb,0.08〜0.15%V,
    0.03〜0.06%Ce,0.08〜0.15%W,0.08〜0.15%Ta,0.30〜0.45%Mo,S〈0.015%,P〈 0.020%,余量Fe,铸型壁厚100〜150mm,铸型预热温度为220〜280 °C,并在此温度下喷刷锆 英粉涂料,涂料厚度1.2〜1.8_,浇注时铸型温度为130〜180°C ; ② 步骤①钢水进入铸型后,立即喷水冷却铸型,并使铸型内高钨高速钢钢水的凝固冷 却速度控制在18〜32°C/秒,钢水浇注完毕3〜5分钟后,用非接触式测温仪测量高钨高速钢 外层内表层温度,当温度为1220〜1280 °C时,停止铸型的喷水冷却,并浇入过渡层球铁铁 水,过渡层球铁铁水的化学组成及其质量分数为3.5〜3.9%C,2.1〜2.4 % Si, 0.3〜0.6% Mn,0.40〜0.48%Ni,0.05〜0.10%V,0.20〜0.35%Cu,0.04〜0.07%Mg,0.025〜0.042% Ce,S〈0.008 %,P〈0.030 %,余量Fe,过渡层球铁铁水浇注温度为1370〜1392 °C,过渡层浇注 厚度为15〜20mm,过渡层球铁铁水在离心机上旋转2〜3分钟后,用非接触式测温仪测量过 渡层内表面温度,当温度为1145〜1190 °C时,停离心机,并在静态下顶铸辊芯球铁铁水,辊 芯球铁铁水浇注温度为1330〜1365°C,辊芯球铁铁水浇注完毕12〜18小时后,取出高钨高 速钢复合乳辊进缓冷坑,然后进行粗加工; ③ 粗加工后的高钨高速钢复合乳辊随炉加热至1050〜1080 °C,保温2〜3小时后出炉风 冷至温度低于280°C,继续入炉加热至520〜540°C,保温8〜16小时后炉冷至温度低于180 °C,继续在炉内重新加热至500〜520°C,保温16〜24小时后,炉冷至温度低于120°C,出炉空 冷至室温,精加工至规定尺寸和精度,即可获得高钨高耐磨高速钢复合乳辊。
  2. 2. 按照权利要求1的一种高钨高耐磨高速钢复合乳辊的制备方法,其特征在于,辊芯球 铁铁水的化学组成及其质量分数为3.5〜3.9%C, 2.1〜2.4%Si ,0.3〜0.6 %Mn ,0.40〜
    0.48%Ni ,0.05〜0· 10%V,0.20〜0.35%Cu,0.04〜0.07%Mg,0.025〜0.042%Ce,S〈 0.008%,Ρ〈0·030%,余量Fe。
  3. 3. 按照权利要求1-2任一项方法制备得到的高钨高耐磨高速钢复合乳辊。
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Denomination of invention: High-tungsten high-abrasion-resistant high-speed steel composite roller and preparation method thereof

Effective date of registration: 20190909

Granted publication date: 20171031

Pledgee: Zaozhuang New Town Branch of Agricultural Bank of China Limited

Pledgor: Zaozhuang Rui Xing Machinery Manufacturing Co., Ltd.

Registration number: Y2019370000031

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Date of cancellation: 20200709

Granted publication date: 20171031

Pledgee: Zaozhuang New Town Branch of Agricultural Bank of China Ltd.

Pledgor: ZAOZHUANG XUECHENG RUIXING MACHINERY MANUFACTURE Co.,Ltd.

Registration number: Y2019370000031