CN109482654B - 用于Kocks轧机复合辊环及其制造方法 - Google Patents
用于Kocks轧机复合辊环及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
用于Kocks轧机复合辊环及其制造方法,属于轧钢技术领域,使用无缝钢管作为复合辊环的内层,外层使用高碳高钴耐磨钢,外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,当炉内温度达到1583‑1605℃时,加入铬铁和钼铁,钢水熔清后,化验并调整炉内钢水成分,外层金属液体和内层无缝钢管实现牢固的冶金结合,获得的复合辊环强韧性好,且工作层红硬性好,具有优异的抗高温磨损能力,在Kocks轧机使用,效果良好。
Description
技术领域
本发明公开了复合辊环及其制造方法,特别涉及用于Kocks轧机复合辊环及其制造方法,属于轧钢技术领域。
背景技术
高精度的KOCKS三辊减定径机组与传统二辊轧机相比,具有变形效率高、宽展系数小、能耗低、轧件断面变形均匀、孔型磨损小等较多优势,被广泛应用于棒线材生产上。减定径机组作为棒线材在线尺寸控制的精密轧制技术,已受到众多钢铁企业的关注。其主要特点是产品尺寸精度高、表面质量好;自由尺寸轧制;换辊时间短、容易操作;容易实现低温轧制和控制轧制。轧件在KOCKS辊环的辊缝处发生宽展,并且宽展是不均匀的,在靠近KOCKS辊环的区域宽展较小,在辊缝处宽展较大并产生鼓形。这主要是由于靠近KOCKS辊环,受辊环的约束作用较大所致。因此,KOCKS轧机辊环使用过程中,对其力学性能和耐磨性能要求较高。
为了提高辊环的综合性能,中国发明专利CN105755379A公开了用于kocks轧机的耐磨高速钢辊环及其制备方法,采用离心铸造方法,先在感应电炉内熔炼高速钢材料,当炉内钢水温度达到1620-1650℃、质量分数%为1.8-2.5C、3.9-5.0V、4.5-4.9Mo、5.1-5.5W、4.8-5.2Cr、0.04-0.09N、0.03-0.06Al、0.02-0.05Ca、0.04-0.08Ba、0.5-0.9Si、<0.6Mn、<0.035S、<0.040P、余量Fe,出炉到钢包,并在钢水出炉过程中,随钢水流加入复合孕育和变质剂,当温度降至1440-1480℃,将其浇入离心机上高速旋转的铸型内,退火、粗加工,进行淬火后回火。中国发明专利CN105420629A还公开了适用于高速线材轧制的高塑性硬质材料辊环及制造方法,该材料的化学组成按重量百分比为:C:4~5.5%,Re:0.04~0.1%,W:6~18%,Mo:3~5%,Cr:4~6%,Ni:0.5~2%,V:6~8%,S<0.035%,P<0.035%,其余为Fe。其制造方法采用电炉冶炼,离心铸造,球化退火+淬火+多次回火的热处理工艺。该种高塑性硬质材料辊环的技术创新点主要集中于材料创新和工艺创新两个方面,具有优异耐磨性,具有较高强韧性配合。主要用于取代目前国内冶金工业轧钢领域中广泛使用的普通铸铁辊环和WC辊环,延长辊环的使用寿命周期,提高高速线材轧机的作业率。中国发明专利CN104384470A还公开了一种双金属复合辊环的制造工艺,它的制作流程为:先制造离心模具,然后再将离心模具的两端加装端盖,将离心模具上涂刷涂料,进行覆膜后,采用高温烘烤,放置在离心机上转动,进行浇注准备;半钢的熔炼及芯部球墨铸铁材料的球化处理,完成后,工作层材料离心浇注,待工作层材料浇注完成,覆盖少量玻璃渣,防止工作层材料氧化,离心模具继续转动,工作层材料继续凝固,经过一定时间,浇注内层材料,浇注过程分两次完成。在制造过程中确定了辊身的化学成份,使浇注温度,冷却参数热处理的退火工艺、淬火工艺、回火工艺参数控制在一定范围内,能生产出大型的质量可靠的辊环,更加受到国内外市场欢迎。中国发明专利CN103962505B还公开了一种能保证辊环铸造质量的真空负压铸造工艺,用于提高轧钢加热炉炉底辊辊环的铸造质量。其技术方案是:使用水基铝矾土模型涂料包裹EPS泡沫塑料模型,在浇注钢水前先把埋在干砂中的EPS泡沫塑料模型烧除,使“实型”变为“涂料空壳”,避免实型模型中的碳元素在浇注过程中进入铸件体中,再进行钢水浇注,从而彻底解决了EPS泡沫塑料模型对低碳铸件的增碳问题,极大地减少了铸件的气孔和夹杂等缺陷。该发明具有高质量、高效率、低成本、易操作的优点,提高了铸件产品的质量,解决了长期困扰真空负压实型铸造技术中的难题,是生产高附加值合金铸件的一种新方法,具有巨大的商业价值,值得在行业内推广应用。中国发明专利CN101994050A还公开了一种轧钢帘线碳化钨辊环配方,包括以下组份,各组份重量百分比为:WC 90.5~92.5%、Co3.5~4.5%、Ni 3.5~4.5%、TiC 0.2~0.5%、CrC0.2~0.5%、VC 0.1~0.3%。该发明的优点是:改善了碳化钨辊环的原料组成和成分配比,使其具备了满足使用性能需要的内部组织结构形成的内在条件,应用在水质PH值为碱性、水温低于32℃冷却水的条件下,可大大提高轧辊单槽单次高碳钢的轧制量,与同行业使用的碳化钨轧辊相比,辊环的轧制量可提高一倍以上。中国发明专利CN1067443还公开了一种多元钨合金铸铁辊环及其制造方法,所述辊环的成分为(重量%):C2.5~3.5%,Si0.5~1.5%,Mn0.5~1.2%,W3.5~10%,RE0.05~0.2%,K0.03~0.2%,Na0.08~0.25%,Cr0.8~1.5%,Mo0.1~1.0%,Ni0.5~1.2%,Cu0.1~1.0%,S<0.05%,P<0.05%,Cr+Mo+Ni+Cu:2.5~3.5%,其余为Fe。所述制造方法为:按上述成分范围配料→冶炼→离心铸造→软化退火→粗加工→淬火→回火→精加工。该发明辊环辊面硬度高,硬度均匀性好,淬硬层深,耐磨性和抗粘钢性能好。
但是,目前开发成功的各种辊环产品,用于Kocks轧机上,普遍存在脆性大,使用中易开裂剥落,和高温硬度低,高温耐磨性差,导致Kocks轧机辊环寿命普遍偏短,无法满足Kocks轧机高速和连续生产的要求。
发明内容
本发明的目的通过使用无缝钢管,作为辊环的内层,外层使用高碳高钴耐磨钢,使外层金属液体和内层无缝钢管实现牢固的冶金结合,从而达到提高复合辊环综合性能的目标。本发明可以通过以下工艺步骤来实现:
一种用于Kocks轧机复合辊环的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
①先在中频感应电炉内熔炼复合辊环的外层材料,外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,当炉内温度达到1583-1605℃时,加入铬铁和钼铁,钢水熔清后,化验炉内钢水成分,并将炉内钢水的化学组成及其质量分数控制在1.78-1.96%C,4.87-5.05%Nb,10.77-10.96%Co,10.21-10.47%Mo,4.21-4.44%Cr,<0.80%Si,<0.50%Mn,<0.035%S,<0.038%P,余量为Fe和不可避免的杂质;当炉内钢水温度达到1622-1647℃时,向炉内加入多元铁合金颗粒;多元铁合金颗粒预先加热到183-199℃;多元铁合金颗粒尺寸为4-6mm;多元铁合金颗粒加入量占炉内钢水质量分数的3.0-3.2%;多元铁合金颗粒的化学组成及其质量分数为22.17-22.53%Si,2.69-2.90%B,3.54-3.77%Ti,3.11-3.42%K,1.08-1.37%N,2.16-2.43%Ca,0.61-0.74%Mg,<0.15%C,2.42-2.65%Ce,余量为Fe和不可避免的杂质;多元铁合金颗粒入炉4-5分钟后,立即将炉内钢水出炉到浇包;
②浇包内的钢水经扒渣、静置后,当温度降至1527-1542℃时,将钢水浇入到金属铸型内,金属铸型预先加热到140-180℃;金属铸型内预先安放了壁厚12-15mm的无缝钢管,无缝钢管预先加热到850-950℃;无缝钢管长度比复合辊环的长度增加3.5-4.0mm,无缝钢管内径比复合辊环内径小2.5-3.5mm;无缝钢管的化学成分及质量分数为:0.22-0.28%C,0.37-0.52%Si,1.69-1.85%Mn,0.21-0.34%Mo,0.66-0.73%Cr,≤0.033%P,≤0.038%S,余量为Fe和不可避免的杂质,钢水被浇注到金属铸型与无缝钢管之间的型腔中;
③钢水浇注2-3小时后,开箱取出铸造复合辊环,入加热炉随炉加热至1050-1065℃,保温1小时,炉冷至950-970℃,保温4-5小时,然后炉冷至700-740℃,保温2-3小时,继续炉冷至温度低于200℃后空冷至室温,然后对铸造复合辊环进行粗加工,粗加工后的复合辊环随炉加热至1075-1085℃,保温2.0-2.5小时,出炉喷雾冷却复合辊环的工作辊面,将复合辊环辊面冷却速度控制在20-25℃/分钟;当复合辊环的辊面温度降至380-420℃时,将复合辊环停止喷雾冷却,并立即入炉加热至550-575℃,保温6-8小时后,炉冷至250-270℃后,重新加热至525-540℃,保温10-12小时后,炉冷至温度低于120℃后出炉空冷至室温,最后精加工至规定尺寸和精度,即可获得用于Kocks轧机的复合辊环。
本发明用于Kocks轧机的复合辊环,使用无缝钢管,作为辊环的内层,外层使用高碳高钴耐磨钢,使外层金属液体和内层无缝钢管实现牢固的冶金结合。本发明先在中频感应电炉内熔炼复合辊环的外层材料。外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,主要是铌铁熔点高,熔化困难。将熔点较低的生铁、废钢和金属钴,与铌铁一起混合加热,可以促进铌铁的熔化。当炉内温度达到1583-1605℃时,加入铬铁和钼铁,这样可以减少铬和钼元素的烧损,提高铬、钼元素熔化收得率。
钢水熔清后,化验炉内钢水成分,并将炉内钢水的化学组成及其质量分数控制在1.78-1.96%C,4.87-5.05%Nb,10.77-10.96%Co,<0.80%Si,10.21-10.47%Mo,4.21-4.44%Cr,<0.50%Mn,<0.035%S,<0.038%P,余量为Fe和不可避免的杂质。钢水中加入1.78-1.96%C,主要是利用碳与铌、铬、钼元素结合,生成高熔点的碳化物硬质相,有利于提高辊环的硬度和耐磨性。此外,加入4.87-5.05%Nb,可以生成高硬度的MC型碳化物,提高辊环耐磨性。加入10.21-10.47%Mo和4.21-4.44%Cr,除了可以生成高硬度的碳化物外,部分铬和钼固溶于基体,有利于提高辊环的回火稳定性和抗氧化能力,此外铬和钼的加入,还可以提高辊环淬透性。加入10.77-10.96%Co,可以大幅度提高钢的红硬性,促进辊环高温耐磨性的明显提高。
当炉内钢水温度达到1622-1647℃时,向炉内加入多元铁合金颗粒;多元铁合金颗粒预先加热到183-199℃,多元铁合金颗粒尺寸为4-6mm,多元铁合金颗粒加入量占炉内钢水质量分数的3.0-3.2%,多元铁合金颗粒的化学组成及其质量分数为22.17-22.53%Si,2.69-2.90%B,3.54-3.77%Ti,3.11-3.42%K,1.08-1.37%N,2.16-2.43%Ca,0.61-0.74%Mg,<0.15%C,2.42-2.65%Ce,余量为Fe和不可避免的杂质。加入上述多元铁合金颗粒可以,主要是为了细化辊环工作层的凝固组织,尤其是细化共晶碳化物,并改善碳化物的形态和分布,促进辊环工作层综合力学性能和热疲劳性能的大幅度提高。多元铁合金颗粒入炉4-5分钟后,立即将炉内钢水出炉到浇包。浇包内的钢水经扒渣、静置后,当温度降至1527-1542℃时,将钢水浇入到金属铸型内,金属铸型预先加热到140-180℃,金属铸型内预先安放了壁厚12-15mm的无缝钢管,无缝钢管预先加热到850-950℃。选择外层钢水浇注温度1527-1542℃和内层无缝钢管的预热温度850-950℃,可以确保外层钢水与内层无缝钢管实现牢固的冶金结合。无缝钢管长度比复合辊环的长度增加3.5-4.0mm,便于无缝钢管在金属铸型中的固定。无缝钢管内径比复合辊环内径小2.5-3.5mm,可以确保复合辊环内孔精加工后尺寸。
无缝钢管的化学成分及质量分数为:0.22-0.28%C,0.37-0.52%Si,1.69-1.85%Mn,0.21-0.34%Mo,0.66-0.73%Cr,≤0.033%P,≤0.038%S,余量为Fe和不可避免的杂质,钢水被浇注到金属铸型与无缝钢管之间的型腔中。无缝钢管中加入1.69-1.85%Mn,0.21-0.34%Mo和0.66-0.73%Cr,可以提高辊环内层强度,防止辊环在随后的热处理过程中和使用过程中发生变形。钢水浇注2-3小时后,开箱取出铸造复合辊环,入加热炉随炉加热至1050-1065℃,保温1小时,基体完全实现奥氏体化。炉冷至950-970℃,保温4-5小时,可以从高温奥氏体中析出大量二次碳化物,降低高温奥氏体稳定性。随后炉冷至700-740℃,保温2-3小时,继续炉冷至温度低于200℃后出炉空冷至室温,可以确保辊环基体组织为珠光体基体上,镶嵌大量二次碳化物,使复合辊环具有良好的机械加工性能。
在此基础上,对铸造复合辊环进行粗加工,粗加工后的复合辊环随炉加热至1075-1085℃,保温2.0-2.5小时,可以确保基体组织完全实现奥氏体化,且高温奥氏体中含有较多的碳和合金元素,出炉后喷雾冷却复合辊环的工作辊面,将复合辊环辊面冷却速度控制在20-25℃/分钟,既可以确保辊面淬火组织中不出现低硬度的珠光体,还可以确保辊环淬火冷却过程中不开裂;当复合辊环的辊面温度降至380-420℃时,将复合辊环停止喷雾冷却,并立即入炉加热至550-575℃,防止辊环淬火开裂。保温6-8小时后,炉冷至250-270℃,可以确保辊环外层基体组织为回火马氏体。随后重新加热至525-540℃,保温10-12小时后,炉冷至温度低于120℃后出炉空冷至室温,可以消除辊环内应力,稳定组织。最后精加工至规定尺寸和精度,即可获得用于Kocks轧机的复合辊环。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1)本发明复合辊环外层红硬性好,650℃的红硬性超过62HRC;
2)本发明复合辊环外层高碳高钴耐磨钢与内层无缝钢管实现了牢固的冶金结合,且内孔加工量小;
3)本发明复合辊环外层(工作层)抗拉强度超过750MPa,冲击韧性大于18J/cm2,确保复合辊环使用中安全可靠;
4)本发明复合辊环具有优异的抗高温磨损能力,在Kocks轧机使用,使用寿命比高速钢辊环提高1倍以上。
附图说明
图1复合辊环铸造成形示意图;
图2复合辊环结构示意图。
1-金属铸型上箱,2-浇口,3-铸型型腔,4-复合辊环内层(无缝钢管),5-金属铸型下箱,6-冒口,7-外层(工作层)。
具体实施方式
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。
实施例1:
用于Kocks轧机的复合辊环,使用无缝钢管作为复合辊环的内层,外层使用高碳高钴耐磨钢,外层金属液体和内层无缝钢管实现牢固的冶金结合,具体制备工艺步骤如下:
①先在500公斤中频感应电炉内熔炼复合辊环的外层材料,外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,当炉内温度达到1583℃时,加入铬铁和钼铁,钢水熔清后,化验炉内钢水成分,并将炉内钢水的化学组成及其质量分数控制在1.78%C,5.05%Nb,10.77%Co,10.47%Mo,4.21%Cr,0.66%Si,0.31%Mn,0.029%S,0.034%P,余量为Fe和不可避免的杂质;当炉内钢水温度达到1622℃时,向炉内加入多元铁合金颗粒;多元铁合金颗粒预先加热到199℃;多元铁合金颗粒尺寸为4-6mm;多元铁合金颗粒加入量占炉内钢水质量分数的3.0%;多元铁合金颗粒的化学组成及其质量分数为22.53%Si,2.69%B,3.77%Ti,3.11%K,1.37%N,2.16%Ca,0.74%Mg,0.11%C,2.65%Ce,余量为Fe和不可避免的杂质;多元铁合金颗粒入炉5分钟后,立即将炉内钢水出炉到浇包;
②浇包内的钢水经扒渣、静置后,当温度降至1527℃时,将钢水浇入到金属铸型内,金属铸型预先加热到180℃;金属铸型内预先安放了壁厚12mm的无缝钢管,无缝钢管预先加热到850℃;无缝钢管长度比复合辊环的长度增加3.5mm,无缝钢管内径比复合辊环内径小2.5mm;无缝钢管的化学成分及质量分数为:0.28%C,0.37%Si,1.85%Mn,0.21%Mo,0.73%Cr,0.030%P,0.032%S,余量为Fe和不可避免的杂质,钢水被浇注到金属铸型与无缝钢管之间的型腔中;
③钢水浇注2小时后,开箱取出铸造复合辊环,入加热炉随炉加热至1050℃,保温1小时,炉冷至970℃,保温4小时,然后炉冷至700℃,保温3小时,继续炉冷至温度低于200℃后,出炉空冷至室温,然后对铸造复合辊环进行粗加工,粗加工后的复合辊环随炉加热至1075℃,保温2.5小时,出炉喷雾冷却复合辊环的工作辊面,将复合辊环辊面冷却速度控制在20-22℃/分钟;当复合辊环的辊面温度降至380-400℃时,将复合辊环停止喷雾冷却,并立即入炉加热至550℃,保温8小时后,炉冷至250℃后,重新加热至540℃,保温10小时后,炉冷至温度低于120℃后出炉空冷至室温,最后精加工至规定尺寸和精度,即可获得用于Kocks轧机的复合辊环,力学性能见表1。
实施例2:
用于Kocks轧机的复合辊环,使用无缝钢管作为复合辊环的内层,外层使用高碳高钴耐磨钢,外层金属液体和内层无缝钢管实现牢固的冶金结合,具体制备工艺步骤如下:
①先在1500公斤中频感应电炉内熔炼复合辊环的外层材料,外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,当炉内温度达到1605℃时,加入铬铁和钼铁,钢水熔清后,化验炉内钢水成分,并将炉内钢水的化学组成及其质量分数控制在1.96%C,4.87%Nb,10.96%Co,10.21%Mo,4.44%Cr,0.70%Si,0.46%Mn,0.033%S,0.035%P,余量为Fe和不可避免的杂质;当炉内钢水温度达到1647℃时,向炉内加入多元铁合金颗粒;多元铁合金颗粒预先加热到183℃;多元铁合金颗粒尺寸为4-6mm;多元铁合金颗粒加入量占炉内钢水质量分数的3.2%;多元铁合金颗粒的化学组成及其质量分数为22.17%Si,2.90%B,3.54%Ti,3.42%K,1.08%N,2.43%Ca,0.61%Mg,0.13%C,2.42%Ce,余量为Fe和不可避免的杂质;多元铁合金颗粒入炉4分钟后,立即将炉内钢水出炉到浇包;
②浇包内的钢水经扒渣、静置后,当温度降至1542℃时,将钢水浇入到金属铸型内,金属铸型预先加热到140℃;金属铸型内预先安放了壁厚15mm的无缝钢管,无缝钢管预先加热到950℃;无缝钢管长度比复合辊环的长度增加4.0mm,无缝钢管内径比复合辊环内径小3.5mm;无缝钢管的化学成分及质量分数为:0.22%C,0.52%Si,1.69%Mn,0.34%Mo,0.66%Cr,0.031%P,0.035%S,余量为Fe和不可避免的杂质,钢水被浇注到金属铸型与无缝钢管之间的型腔中;
③钢水浇注3小时后,开箱取出铸造复合辊环,入加热炉随炉加热至1065℃,保温1小时,炉冷至950℃,保温5小时,然后炉冷至740℃,保温2小时,继续炉冷至温度低于200℃后,出炉空冷至室温,然后对铸造复合辊环进行粗加工,粗加工后的复合辊环随炉加热至1085℃,保温2.0小时,出炉喷雾冷却复合辊环的工作辊面,将复合辊环辊面冷却速度控制在23-25℃/分钟;当复合辊环的辊面温度降至405-420℃时,将复合辊环停止喷雾冷却,并立即入炉加热至575℃,保温6小时后,炉冷至270℃后,重新加热至525℃,保温12小时后,炉冷至温度低于120℃后出炉空冷至室温,最后精加工至规定尺寸和精度,即可获得用于Kocks轧机的复合辊环,力学性能见表1。
实施例3:
用于Kocks轧机的复合辊环,使用无缝钢管作为复合辊环的内层,外层使用高碳高钴耐磨钢,外层金属液体和内层无缝钢管实现牢固的冶金结合,具体制备工艺步骤如下:
①先在750公斤中频感应电炉内熔炼复合辊环的外层材料,外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,当炉内温度达到1596℃时,加入铬铁和钼铁,钢水熔清后,化验炉内钢水成分,并将炉内钢水的化学组成及其质量分数控制在1.84%C,4.92%Nb,10.80%Co,10.35%Mo,4.29%Cr,0.61%Si,0.28%Mn,0.031%S,0.036%P,余量为Fe和不可避免的杂质;当炉内钢水温度达到1638℃时,向炉内加入多元铁合金颗粒;多元铁合金颗粒预先加热到188℃;多元铁合金颗粒尺寸为4-6mm;多元铁合金颗粒加入量占炉内钢水质量分数的3.1%;多元铁合金颗粒的化学组成及其质量分数为22.49%Si,2.82%B,3.64%Ti,3.17%K,1.20%N,2.26%Ca,0.67%Mg,0.08%C,2.55%Ce,余量为Fe和不可避免的杂质;多元铁合金颗粒入炉5分钟后,立即将炉内钢水出炉到浇包;
②浇包内的钢水经扒渣、静置后,当温度降至1534℃时,将钢水浇入到金属铸型内,金属铸型预先加热到160℃;金属铸型内预先安放了壁厚14mm的无缝钢管,无缝钢管预先加热到900℃;无缝钢管长度比复合辊环的长度增加3.8mm,无缝钢管内径比复合辊环内径小2.9mm;无缝钢管的化学成分及质量分数为:0.27%C,0.45%Si,1.73%Mn,0.28%Mo,0.69%Cr,0.028%P,0.018%S,余量为Fe和不可避免的杂质,钢水被浇注到金属铸型与无缝钢管之间的型腔中;
③钢水浇注2.5小时后,开箱取出铸造复合辊环,入加热炉随炉加热至1060℃,保温1小时,炉冷至960℃,保温4.5小时,然后炉冷至720℃,保温2.5小时,继续炉冷至温度低于200℃后,出炉空冷至室温,然后对铸造复合辊环进行粗加工,粗加工后的复合辊环随炉加热至1080℃,保温2.0小时,出炉喷雾冷却复合辊环的工作辊面,将复合辊环辊面冷却速度控制在22-24℃/分钟;当复合辊环的辊面温度降至390-410℃时,将复合辊环停止喷雾冷却,并立即入炉加热至565℃,保温7小时后,炉冷至260℃后,重新加热至530℃,保温11小时后,炉冷至温度低于120℃后出炉空冷至室温,最后精加工至规定尺寸和精度,即可获得用于Kocks轧机的复合辊环,力学性能见表1。
表1复合辊环力学性能
本发明复合辊环外层高碳高钴耐磨钢与内层无缝钢管实现了牢固的冶金结合,且内孔加工量小;本发明复合辊环外层红硬性好,650℃的红硬性超过62HRC具有优异的高温耐磨性;本发明复合辊环外层(工作层)抗拉强度超过750MPa,冲击韧性大于18J/cm2,确保复合辊环使用中安全可靠;本发明复合辊环具有优异的抗高温磨损能力,在Kocks轧机使用,使用寿命比高速钢辊环提高1倍以上。本发明辊环在Kocks轧机使用无剥落和碎裂现象出现,且轧材表面质量好,尺寸精度高,Kocks轧机推广使用本发明复合辊环,具有良好的经济和社会效益。
Claims (2)
1.一种用于Kocks轧机复合辊环的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
①先在中频感应电炉内熔炼复合辊环的外层材料,外层材料熔炼过程中,先将铌铁、生铁、废钢和金属钴在炉内混合加热熔化,当炉内温度达到1583-1605℃时,加入铬铁和钼铁,钢水熔清后,化验炉内钢水成分,并将炉内钢水的化学组成及其质量分数控制在1.78-1.96%C,4.87-5.05%Nb,10.77-10.96%Co,10.21-10.47%Mo,4.21-4.44%Cr,<0.80%Si,<0.50%Mn,<0.035%S,<0.038%P,余量为Fe和不可避免的杂质;当炉内钢水温度达到1622-1647℃时,向炉内加入多元铁合金颗粒;多元铁合金颗粒预先加热到183-199℃;多元铁合金颗粒尺寸为4-6mm;多元铁合金颗粒加入量占炉内钢水质量分数的3.0-3.2%;多元铁合金颗粒的化学组成及其质量分数为22.17-22.53%Si,2.69-2.90%B,3.54-3.77%Ti,3.11-3.42%K,1.08-1.37%N,2.16-2.43%Ca,0.61-0.74%Mg,<0.15%C,2.42-2.65%Ce,余量为Fe和不可避免的杂质;多元铁合金颗粒入炉4-5分钟后,立即将炉内钢水出炉到浇包;
②浇包内的钢水经扒渣、静置后,当温度降至1527-1542℃时,将钢水浇入到金属铸型内,金属铸型预先加热到140-180℃;金属铸型内预先安放了壁厚12-15mm的无缝钢管,无缝钢管预先加热到850-950℃;无缝钢管长度比复合辊环的长度增加3.5-4.0mm,无缝钢管内径比复合辊环内径小2.5-3.5mm;无缝钢管的化学成分及质量分数为:0.22-0.28%C,0.37-0.52%Si,1.69-1.85%Mn,0.21-0.34%Mo,0.66-0.73%Cr,≤0.033%P,≤0.038%S,余量为Fe和不可避免的杂质,钢水被浇注到金属铸型与无缝钢管之间的型腔中;
③钢水浇注2-3小时后,开箱取出铸造复合辊环,入加热炉随炉加热至1050-1065℃,保温1小时,炉冷至950-970℃,保温4-5小时,然后炉冷至700-740℃,保温2-3小时,继续炉冷至温度低于200℃后,出炉空冷至室温,然后对铸造复合辊环进行粗加工,粗加工后的复合辊环随炉加热至1075-1085℃,保温2.0-2.5小时,出炉喷雾冷却复合辊环的工作辊面,将复合辊环辊面冷却速度控制在20-25℃/分钟;当复合辊环的辊面温度降至380-420℃时,将复合辊环停止喷雾冷却,并立即入炉加热至550-575℃,保温6-8小时后,炉冷至250-270℃后,重新加热至525-540℃,保温10-12小时后,炉冷至温度低于120℃后出炉空冷至室温,最后精加工至规定尺寸和精度,即可获得用于Kocks轧机的复合辊环。
2.按照权利要求1所述的方法制备得到的用于Kocks轧机复合辊环。
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