CN106282752B - 一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法。包括原料配置、熔炼、铸造及粗加工、热处理和渗氮处理等过程。本发明通过以Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末和1Cr18Mn8Ni5N作为成分的主料，通过添加金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合金、稀土镁硅铁合金和钛铁在高温下整体熔化得到高硬度、高韧性的导轮，再经过渗氮处理，提高表面的耐摩擦性能，从而提高导轮的使用寿命，而且，高硬度、高韧性的性质提高了加工钢材时的精度。

Description

一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法
技术领域
本发明属于导卫导轮技术领域，特别是涉及一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法。
背景技术
随着轧制速度的提高，滑动导卫装置逐渐被导轮所取代。出于导轮工作条件恶劣，因此要求导轮既要有较高的韧性、抗热疲劳性、耐蚀以及抗氧化能力，又要具有高硬度和耐麽性。
导轮是在热轧棒材生产线中消耗量较大的重要备件，是轧钢导卫总成中的关键部件，影垧着轧机作业率等技术经济指标。使用的很多导卫件耐热性能不足，出现粘钢等现象，还有一些工艺件耐磨性、热疲劳性能不好，影响了使用寿命以及轧材质量。
硬度磨损的物理本质是一种特殊形式的断裂过程，发生在磨损件的表层和亚表层。在考虑硬度值时，不能简单认为硬度越高耐磨性越好，要充分考虑其在各种状态下的硬度。比如:工作过程中由于表面硬化或软化而改变了的硬度；由于与高温轧件接触而使表面温度升高，要考虑髙温硬度。
韧性滚动导轮的断裂一般为脆性断裂。为防止脆断的发生，要不断提高材料的抗断裂能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法，通过以Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末和1Cr18Mn8Ni5N作为成分的主料，通过添加金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合金、稀土镁硅铁合金和钛铁在高温下整体熔化得到高硬度、高韧性的导轮，再经过渗氮处理，提高表面的耐摩擦性能。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法，包括如下步骤：
步骤一，原料配置：该滚动导轮采用质量分数为40～45％的Cr12MoV冷作模具钢废料、10～15％的1Cr18Ni9Ti、2～5％的WC粉末、1～2％的陶瓷粉末、10～15％的1Cr18Mn8Ni5N、1.0～1.5％的金属铝、0.5～0.82％的RE、1.0～1.2％的硼铁、1.8～2.0％的氮化铬铁、1.6～1.8％的硅钙钡合金、0.6～0.8％的稀土镁硅铁合金和0.3～0.5％的钛铁配料，余量为Q235废钢；
步骤二，熔炼：将步骤一中的Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N和钛铁，在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置30-60min后，加入余下的金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合和稀土镁硅铁合金，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；
步骤三，铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；
步骤四，热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；
步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导轮表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃。
进一步地，所述的氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：50～53％，N：2.0～2.5％，C：≤0.1％，Si：≤2.5％，P：≤0.03％，S：≤0.04％，余量为Fe。
进一步地，所述的硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：30～35％，Ca：15～19％，Ba：13～18％，C：≤0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.06％，余量为Fe。
进一步地，所述的稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0％，Mg：7.0～9.0％，Ca：≤3.0％，Si：38～44％，Mn：≤2.0％，Ti：≤1.0％，余量为Fe。
进一步地，所述的钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42％，Al：3～6％，Si：2.0～4.5％，Mn：0.5～1.5％，C：≤0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.06％，余量为Fe。
进一步地，所述Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Si：≤0.40％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：1.00～2.50％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
进一步地，所述1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Ti：3.15～3.30％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：3.50～5.350％，Ni：1.5～2.10％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
进一步地，所述1Cr18Mn8Ni5N不锈钢的化学成分质量分数为：C：0.45～0.70％，Mn：2.15～2.30％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：5.50～8.50％，Ni：2.5～2.80％，Cu：≤0.30％，N：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的导轮以Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末和1Cr18Mn8Ni5N作为成分的主料，通过添加金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合金、稀土镁硅铁合金和钛铁在高温下整体熔化得到高硬度、高韧性的导轮。
2、本发明的导轮表面再经过渗氮处理，提高表面的耐摩擦性能，从而提高导轮的使用寿命，而且，高硬度、高韧性的性质提高了加工钢材时的精度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法，如下步骤：
步骤一，原料配置：该滚动导轮采用质量分数为40％的Cr12MoV冷作模具钢废料、10％的1Cr18Ni9Ti、2％的WC粉末、1％的陶瓷粉末、10％的1Cr18Mn8Ni5N、1.0％的金属铝、0.5％的RE、1.0％的硼铁、1.8％的氮化铬铁、1.6％的硅钙钡合金、0.6％的稀土镁硅铁合金和0.3％的钛铁配料，余量为Q235废钢。
其中，氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：50～53％，N：2.0～2.5％，C：≤0.1％，Si：≤2.5％，P：≤0.03％，S：≤0.04％，余量为Fe。
其中，硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：30～35％，Ca：15～19％，Ba：13～18％，C：≤0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.06％，余量为Fe。
其中，稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0％，Mg：7.0～9.0％，Ca：≤3.0％，Si：38～44％，Mn：≤2.0％，Ti：≤1.0％，余量为Fe。
其中，钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42％，Al：3～6％，Si：2.0～4.5％，Mn：0.5～1.5％，C：≤0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.06％，余量为Fe。
其中，Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Si：≤0.40％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：1.00～2.50％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
其中，1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Ti：3.15～3.30％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：3.50～5.350％，Ni：1.5～2.10％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
其中，1Cr18Mn8Ni5N不锈钢的化学成分质量分数为：C：0.45～0.70％，Mn：2.15～2.30％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：5.50～8.50％，Ni：2.5～2.80％，Cu：≤0.30％，N：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
步骤二，熔炼：将步骤一中的Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N和钛铁，在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置30-60min后，加入余下的金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合和稀土镁硅铁合金，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；
步骤三，铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；
步骤四，热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；
步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导轮表面进行渗氮，连续进行2次，每次渗氮温度降低5℃。
采用低含量的合金成分Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N、金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合金、稀土镁硅铁合金和钛铁配料，余量为Q235废钢；获得的导轮品质在进钢速度180-200m/s的范围，进行100h的测试，实验结果，导轮表面出现损伤。
实施例二
一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法，如下步骤：
步骤一，原料配置：该滚动导轮采用质量分数为42％的Cr12MoV冷作模具钢废料、12％的1Cr18Ni9Ti、2.5％的WC粉末、1.2％的陶瓷粉末、12％的1Cr18Mn8Ni5N、1.25％的金属铝、0.7％的RE、1.1％的硼铁、1.9％的氮化铬铁、1.7％的硅钙钡合金、0.7％的稀土镁硅铁合金和0.4％的钛铁配料，余量为Q235废钢。
其中，氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：50～53％，N：2.0～2.5％，C：≤0.1％，Si：≤2.5％，P：≤0.03％，S：≤0.04％，余量为Fe。
其中，硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：30～35％，Ca：15～19％，Ba：13～18％，C：≤0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.06％，余量为Fe。
其中，稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0％，Mg：7.0～9.0％，Ca：≤3.0％，Si：38～44％，Mn：≤2.0％，Ti：≤1.0％，余量为Fe。
其中，钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42％，Al：3～6％，Si：2.0～4.5％，Mn：0.5～1.5％，C：≤0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.06％，余量为Fe。
其中，Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Si：≤0.40％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：1.00～2.50％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
其中，1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Ti：3.15～3.30％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：3.50～5.350％，Ni：1.5～2.10％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
其中，1Cr18Mn8Ni5N不锈钢的化学成分质量分数为：C：0.45～0.70％，Mn：2.15～2.30％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：5.50～8.50％，Ni：2.5～2.80％，Cu：≤0.30％，N：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
步骤二，熔炼：将步骤一中的Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N和钛铁，在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置30-60min后，加入余下的金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合和稀土镁硅铁合金，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；
步骤三，铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；
步骤四，热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；
步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导轮表面进行渗氮，连续进行3次，每次渗氮温度降低5℃。
采用低含量的合金成分Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N、金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合金、稀土镁硅铁合金和钛铁配料，余量为Q235废钢；获得的导轮品质在进钢速度180-200m/s的范围，进行100h的测试，实验结果，导轮表面出现划痕。
实施例三
一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法，如下步骤：
步骤一，原料配置：该滚动导轮采用质量分数为45％的Cr12MoV冷作模具钢废料、15％的1Cr18Ni9Ti、5％的WC粉末、2％的陶瓷粉末、15％的1Cr18Mn8Ni5N、1.5％的金属铝、0.82％的RE、1.2％的硼铁、2.0％的氮化铬铁、1.8％的硅钙钡合金、0.8％的稀土镁硅铁合金和0.5％的钛铁配料，余量为Q235废钢。
其中，氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：50～53％，N：2.0～2.5％，C：≤0.1％，Si：≤2.5％，P：≤0.03％，S：≤0.04％，余量为Fe。
其中，硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：30～35％，Ca：15～19％，Ba：13～18％，C：≤0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.06％，余量为Fe。
其中，稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0％，Mg：7.0～9.0％，Ca：≤3.0％，Si：38～44％，Mn：≤2.0％，Ti：≤1.0％，余量为Fe。
其中，钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42％，Al：3～6％，Si：2.0～4.5％，Mn：0.5～1.5％，C：≤0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.06％，余量为Fe。
其中，Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Si：≤0.40％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：1.00～2.50％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
其中，1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Ti：3.15～3.30％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：3.50～5.350％，Ni：1.5～2.10％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
其中，1Cr18Mn8Ni5N不锈钢的化学成分质量分数为：C：0.45～0.70％，Mn：2.15～2.30％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：5.50～8.50％，Ni：2.5～2.80％，Cu：≤0.30％，N：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
步骤二，熔炼：将步骤一中的Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N和钛铁，在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置30-60min后，加入余下的金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合和稀土镁硅铁合金，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；
步骤三，铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；
步骤四，热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；
步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导轮表面进行渗氮，连续进行3次，每次渗氮温度降低5℃。
采用低含量的合金成分Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N、金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合金、稀土镁硅铁合金和钛铁配料，余量为Q235废钢；获得的导轮品质在进钢速度180-200m/s的范围，进行100h的测试，实验结果，导轮表面出现损伤，而且出现粘钢现象。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种高精度导卫总成的滚动导轮制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，原料配置：该滚动导轮采用质量分数为40～45％的Cr12MoV冷作模具钢废料、10～15％的1Cr18Ni9Ti、2～5％的WC粉末、1～2％的陶瓷粉末、10～15％的1Cr18Mn8Ni5N、1.0～1.5％的金属铝、0.5～0.82％的RE、1.0～1.2％的硼铁、1.8～2.0％的氮化铬铁、1.6～1.8％的硅钙钡合金、0.6～0.8％的稀土镁硅铁合金和0.3～0.5％的钛铁配料，余量为Q235废钢；
步骤二，熔炼：将步骤一中的Cr12MoV、1Cr18Ni9Ti、WC粉末、陶瓷粉末、1Cr18Mn8Ni5N和钛铁，在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置30-60min后，加入余下的金属铝、RE、硼铁、氮化铬铁、硅钙钡合和稀土镁硅铁合金，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；
步骤三，铸造及粗加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导轮毛坯，导轮毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；
步骤四，热处理：将粗加工后的导轮继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；
步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导轮表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃；
所述的氮化铬铁的化学成分质量分数为：Cr：50～53％，N：2.0～2.5％，C：≤0.1％，Si：≤2.5％，P：≤0.03％，S：≤0.04％，余量为Fe；
所述的硅钙钡合金的化学成分质量分数为：Si：30～35％，Ca：15～19％，Ba：13～18％，C：≤0.8％，P：≤0.04％，S：≤0.06％，余量为Fe；
所述的稀土镁硅铁合金的化学成分质量分数为：Re：6.0～8.0％，Mg：7.0～9.0％，Ca：≤3.0％，Si：38～44％，Mn：≤2.0％，Ti：≤1.0％，余量为Fe；
所述的钛铁的化学成分质量分数为：Ti：38～42％，Al：3～6％，Si：2.0～4.5％，Mn：0.5～1.5％，C：≤0.1％，P：≤0.1％，S：≤0.06％，余量为Fe；
所述Cr12MoV冷作模具钢废料的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Si：≤0.40％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：1.00～2.50％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe；
所述1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分质量分数为：C：1.45～1.70％，Ti：3.15～3.30％，Mn：≤0.40％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：3.50～5.350％，Ni：1.5～2.10％，Cu：≤0.30％，V：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe；
所述1Cr18Mn8Ni5N不锈钢的化学成分质量分数为：C：0.45～0.70％，Mn：2.15～2.30％，S：≤0.030％，P：≤0.030％，Cr：5.50～8.50％，Ni：2.5～2.80％，Cu：≤0.30％，N：0.15～0.30％，Mo：0.40～0.60％，余量为Fe。
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