CN1080666A - 一种低碳高铬铸铁耐磨材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种适用于冶金机械,特别是轧钢
机械耐磨工艺件——矫直辊,轧辊用低碳高铬铸铁新
材料,其铸态性能为:σb=500—600MPa;σbb=600—
800MPa;αK=12—20J/cm2;HRC=50—60。该材
料且具有良好的铸造、机加工性能和焊接性能。本发
明可采用整体铸造,镶嵌复合铸造、离心铸造等方法
制成矫直辊、轧辊等,使用寿命可比冷硬铸铁材料提
高10—50倍,比锻钢淬火材料提高3—10倍。
Description
本发明涉及一种适用于冶金机械,特别是轧钢机械耐磨工艺件-矫直辊,轧辊用低碳高铬铸铁新材料。
矫直辊是钢材生产不可缺少的耐磨工艺备件,其表面加工成一定的孔型,在矫直钢材时,孔型表面与钢材直接接触,在压力的作用下,承受滚动和滑动摩擦,磨损严重。目前,我国型钢和钢管矫直辊选用的材料一般为三种:
1、冷硬铸铁
2、锻钢,如:45#,9CrSi,9Cr2,9Cr2MoV等
3、合金铸钢
使用上述材质的局限和不足是:冷硬铸铁矫直辊耐磨性差,同时因其高硬度白口层厚度有限,当这层白口层加工掉或磨掉后硬度就大大降低,一般只能修复1-2次,有的甚至使用一次便报废,所以使用寿命低,而且由于白口层无法焊接,给铸造及修复带来困难。合金锻钢矫直辊生产工艺复杂,成本高,淬火硬度不易均匀且不易保证一定的深度,同时很难焊接,故常常造成废品,修复再用也很困难,当淬火层磨掉后,耐磨性下降,影响寿命;合金铸钢矫直辊情况与合金锻钢矫直辊基本相同。
轧辊的情况与矫直辊基本相似。
由于上述原因,造成目前我国轧钢工艺备件,如矫直辊、轧辊等寿命低,更换频繁,消耗量大,严重影响轧机作业率,也增加了工人劳动强度。
本发明的目的就是要解决上述问题,特别是为轧钢耐磨工艺件如矫直辊、轧辊等提供一种适用的新材料,这种材料应具备良好的综合性能,即同时具备高强度、高硬度、高耐磨性,可加工性和可焊性。
高铬铸铁是一种成分范围较宽的高合金白口铁,实践证明,一般牌号的高铬铸铁不能满足需要,必须设计一种新成分的高铬铸铁来达到本发明的目的。
通过大量试验和试用,我们确定了低碳高铬铸铁的成分为:
C 1.6-2.2%、Cr 16-21%、Mo 1-2%、Ni 0.5-2%、
Cu 0.8-1.2%、Mn 0.6-0.9%、Si 0.4-0.9%,其余为Fe和不可避免的杂质。
碳是最基本,最重要的元素,其含量多少直接影响到高铬铸铁的金相组织,从而决定了材料的强度、硬度、韧性、耐磨性能和焊接性能。提高含碳量可提高材料的硬度和强度,从而提高材料的耐磨性能,但是含碳量太高韧性大大降低,引起材料脆化,同时影响焊接性能,当含碳量大于2.2%时,焊接性能就会逐渐变坏。综合考虑新材料的要求以低碳为佳。
铬是最主要的合金化元素,在决定材料的组织和性能方面起关键作用。为了保证有足够数量的耐磨的(Cr、Fe)7C3型碳化物,必须控制铬的含量,当铬低于12%时,导致渗碳体碳化物的形成,降低耐磨性;若铬含量高于30%,则基体变成铁素体,其耐蚀性较好,但耐磨性差,同时考虑Cr/c比,将含Cr量确定为16-21%。
镍、钼、铜是通过强化基体来改善材料的综合性能,特别是强度和韧性。强化基体后,使高硬度的碳化物镶嵌在高强度的基体上,从而提高材料的耐磨性。但是钼含量大于2%时会增加材料裂纹敏感性,铜含量大于1.2%,镍含量大于2%时,会降低基体的硬度,所以将钼含量确定为1-2%;镍含量确定为0.5-2%;铜含量确定为0.3-1.2%。
本发明可采用整体铸造、镶嵌复合铸造,离心铸造等方法制成轧钢机械用耐磨工艺件,如矫直辊、轧辊等,且可用常规方法对铸造缺陷进行焊补或将本发明与其它可焊材料如:20#、45#、40Cr等钢材焊接成一体。
本发明为铸态机加工,铸态使用,其铸态性能为:
σb=500-600MPa、σbb=600-800MPa、αk=12-20J/cm2
HRC=50-60
下面以实施例进一步说明本发明的高铬铸铁的性能和效果。
实施例1:本发明的试样已制成角钢矫直辊在济南钢铁总厂试用,矫直3#-5#角钢比低铬钼冷硬铸铁矫直辊提高寿命52倍。其成分和性能为:C 2.1%、Cr 20.5%、Mo 1.8%、Ni 1.5%、
Cu 0.95%、Mn 0.8%、Si 0.6%、σb=589MPa、σbb=780MPa、αk=14J/cm2;HRc=55
实施例2:本发明试样已制成角钢矫直辊,在烟台钢厂、天津轧钢三厂试用,矫直3#-4#角钢一次性使用寿命比冷硬铸铁矫直辊提高寿命10倍。其成分和性能为:C 1.7%、Cr 18.2%、Mo 1.2%、Ni 1.0%、Cu 1.0%、Mn 0.85%、Si 0.64%、σb=512MPa、σbb=620MPa、αk=18J/cm2、HRc=50。其中天津轧钢三厂使用的部分矫直辊工作面有铸造缺陷进行焊补,在使用中并没有脱落,没有影响使用寿命。
实施例3:本发明的试样已制成钢管矫直辊,在张店钢厂试用,矫直焊管,使用寿命是45#锻钢矫直辊的10倍,是QT60-2球墨铸铁矫直辊的20倍;在宝钢集团鲁宝钢管厂试用。矫直φ159×5-18无缝钢管7万多吨,比9Cr2MOV锻钢矫直辊提高寿命1倍并仍在装机使用中,该套试样工作面有部分铸造缺陷经焊补在使用中没发生脱落现象,也没影响使用寿命,其成分和性能为:C 1.98%、Cr 18.6%、Mo 1.05%、Ni 1.0%、Cu 1.1%、Mn 0.75%、Si 0.5%、σb=525MPa、σbb=650MPa、αk=16J/cm2、HRc=53
实施例4:本发明的试样已制成焊管机组用轧辊,比3Cr2W8V和GCr15锻钢轧辊提高寿命3倍,其成分和性能为:C 2.2%、Cr 17%、Mo 1.5%、Ni 1%、Cu 0.90%、Mn 0.88%、Si 0.76%、σb=598MPa、σbb=778MPa、αk=12J/cm2、HRc=58。
通过上述实验和试用证明新材料具有高强度、高硬度、高耐磨性,可加工性和可焊性等良好的综合性能,是一种理想的耐磨材料,特别适合轧钢机械用耐磨工艺件-矫直辊,轧辊使用。
本发明经新颖性检索,国内外专利,尚未发现与本发明成分完全相同的高铬铸铁材料。
本发明的实施应用,将可节约大量金属材料,可使用户备件费节省50%以上,提高轧机作业率,增加产量,减轻工人劳动强度,将产生良好的经济效益和社会效益。
Claims (1)
- 一种适用于冶金机械,特别是轧钢机械耐磨件-矫直辊,轧辊采用的低碳高铬铸铁材料,其特征在于,化学成份为(重量%):C1.6-2.2%、 Cr16-21%、 Mo1~2%、Ni0.5-2%、 Cu0.8-1.2%、Mn0.6-0.9%、Si0.4-0.9%、其余为Fe和不可避免的杂质。
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