CN109762966A

CN109762966A - 高铬铁基铸造合金导辊及其铸造方法

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Publication number: CN109762966A
Application number: CN201910128932.7A
Authority: CN
Inventors: 娄霆; 李运强
Original assignee: Hefei Baisheng Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Hefei Baisheng Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明属于合金铸造技术领域，具体涉及一种高铬铁基铸造合金导辊及其铸造方法。所述高铬铁基铸造合金包括以下组分及含量：碳2.10～2.30％、硅0.45～0.50％、锰0.45～0.50％、铬20～22％、镍0.20～0.30％、钼0.10～0.30％、钒0.6～0.8％、钨1.40～1.50％，不可避免的杂质≤1％，余量为铁。所述高铬铁基铸造合金导辊的铸造方法，包括：熔炼调质、制模→浇铸→凝固脱模→第一次热处理→表面处理→检验出货→机加工→第二次热处理→机加工→检验出货。采用上述方案，各组分配比科学合理，所得导辊具有良好的抗磨能力和抗热疲劳性能；通过合理改进铸造方法，硬质相碳化物均匀地分布于基体组织中，导辊硬度达到最佳，以保证导辊具有高硬度和高强韧性的良好配合，大大延长了导辊的使用寿命。

Description

高铬铁基铸造合金导辊及其铸造方法

技术领域

本发明属于合金铸造技术领域，具体涉及一种高铬铁基铸造合金导辊及其铸造方法。

背景技术

导卫是指在型钢轧制过程中，安装在轧辊孔型前后帮助轧件按既定的方向和状态准确地、稳定地进入和导出轧辊孔型的装置。

导辊是棒线材、横钢、工字钢等型材导卫中的关键零件和主要消耗件，其市场需求量很大。目前，国内外采用的导辊材质主要有热作模具钢、冷作模具钢和碳化钛及碳化钨等，前两类导辊通常由棒料加工而成，浪费材料且使用寿命短；后两类使用寿命长，但加工昂贵，性价比不高。

发明内容

本发明目的在于提供一种使用寿命长的高铬铁基铸造合金导辊。

为实现上述目的，本发采用的技术方案为：一种高铬铁基铸造合金导辊，所述高铬铁基铸造合金包括以下组分及含量：碳2.10～2.30％、硅0.45～0.50％、锰0.45～0.50％、铬20～22％、镍0.20～0.30％、钼0.10～0.30％、钒0.6～0.8％、钨1.40～1.50％，不可避免的杂质≤1％，余量为铁。

优选的，所述不可避免的杂质中，按照合金质量为100％计，磷元素的含量≤0.030％，硫元素含量≤0.030％。

采用上述方案，通过科学合理地设计导辊合金的各组分配比，所得导辊基体硬度得到提高，硬质相的相对量增加，提高了导辊工作面的整体硬度，使导辊具有良好的抗磨能力和抗热疲劳性能。

本发明的另一目的在于提供一种上述高铬铁基铸造合金导辊的铸造方法，该铸造方法相比于棒料加工所得导辊，节省材料且使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种上述高铬铁基铸造合金导辊的铸造方法，包括：熔炼调质、制模→浇铸→凝固脱模→第一次热处理→表面处理→检验出货→机加工→第二次热处理→机加工→检验出货。

所述第一次热处理为铸件退火。

所述第二次热处理为铸件淬火、回火，其具体工艺如下：

1)装炉预热：将工件置入温度为800～900℃的加热炉中，保温2～3小时；

2)淬火：将炉内温度升至950～1000℃，保温1.5～2小时，将合金出炉后油淬，油温为40～80℃，工件冷却到150℃±10℃时出油、空气冷却。

3)回火：将工件置入温度为200℃±10℃的回火炉中，保温2小时，出炉空气冷却。

采用上述方案，通过合理改进铸造方法，使硬质相碳化物均匀地分布于基体组织中，导辊硬度达到最佳，以保证导辊具有高硬度和高强韧性的良好配合，大大提高了导辊的使用寿命。

作为优选方案，所述第二次热处理工艺过程中，炉温在800℃以上时，用甲醇、煤油保护炉内气氛，其中甲醇滴量为120±10滴/min，煤油滴量为50±5滴/min。

优选的，所述第二次热处理工艺过程中，回火步骤工件冷却至室温后，再重复步骤3)进行第二次回火。

本发明方案所得高铬铁基铸造合金导辊与现有技术制作的模具钢导辊相比，在相同使用环境下，例如在型钢精轧区域，模具钢导辊在生产量为1000吨左右时即需要更换新导辊，而本发明方案所得导辊则可以在生产量为2000～3000吨后才需要更换导辊，即本发明技术方案所得导辊的使用寿命是模具钢导辊的2～3倍，而制作成本却与模具钢导辊相当，降低了导辊的更换频率，提高了生产线的可持续性，节约了生产成本。

附图说明

图1为热处理过程中预热和淬火步骤工件温度随时间变化示意图；

图2为热处理过程中回火步骤工件温度随时间变化示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步详述。

实施例1

按照各组分及含量为碳2.10％、硅0.45％、锰0.45％、铬21.0％、镍0.30％、钼0.20％、钒0.80％、钨0.45、铁73.5％的比例熔炼，其中不可避免的杂质含量中磷含量不大于0.030％，硫含量不大于0.030％。

按照“熔炼调质、制模→浇铸→凝固脱模→第一次热处理→表面处理→检验出货→机加工→第二次热处理→机加工→检验出货”的铸造工艺铸造导辊，其中第二次热处理的具体工艺步骤如下：

准备：核对零件名称，图号，材料，技术要求，工序，数量；装料罐时轻取轻放，可摆放整齐，也可散装。

1)装炉预热：将工件装进温度升至800℃的井式加热炉中，保温3小时，当炉温升到800℃时，用甲醇、煤油保护炉内气氛，甲醇滴量120±10滴/min，煤油滴量50±5滴/min。

2)淬火：将炉内温度升至950℃，保温2小时，甲醇滴量120±10滴/min，煤油滴量50±5滴/min，将工件出炉后油淬，同时启动搅拌系统及控制系统，油温为80℃，工件冷却到150℃±10℃时出油、空气冷却，及时回火。

3)回火：将工件装至温度升至200℃±10℃的井式回火炉中，保温2小时，出炉空气冷却，待工件冷到室温后再进行第二次回火，其工艺温度仍为200℃±10℃，保温2小时。

对制作完成的导辊进行硬度检测，并安装在生产线上，记录生产量作为使用寿命数据，硬度及生产量数据记入表1。

实施例2～9

采用与实施例1相同的铸造工艺，实施例2～9的合金组分及含量见表1，制作完成的导辊硬度和生产量数据见表1。

表1各实施例中合金组分和含量以及制作成导辊后的使用性能

	C/％	Si/％	Mn/％	Cr/％	Ni/％	Mo/％	V/％	W/％	Fe/％	硬度/HRC	生产量/吨
												实施例1	2.10	0.45	0.45	21.0	0.30	0.20	0.80	0.45	73.5	60	2500
实施例2	2.20	0.45	0.50	22.0	0.25	0.10	0.60	0.45	73.0	61	2700
												实施例3	2.30	0.45	0.48	20.0	0.20	0.30	0.70	0.45	74.5	59	2600
实施例4	2.10	0.48	0.45	21.0	0.30	0.20	0.80	0.50	73.5	62	2600
												实施例5	2.20	0.48	0.50	22.0	0.25	0.10	0.60	0.50	73.0	58	2400
实施例6	2.30	0.48	0.48	20.0	0.20	0.30	0.70	0.50	74.5	61	2500
												实施例7	2.10	0.50	0.45	21.0	0.30	0.20	0.80	0.40	73.5	60	2800
实施例8	2.20	0.50	0.50	22.0	0.25	0.10	0.60	0.40	73.0	62	2900
												实施例9	2.30	0.50	0.48	20.0	0.20	0.30	0.70	0.40	74.5	59	2700

对比例1

选用现有技术中模具钢制作的导辊作为对比，采用与实施例1～9相同的方法检测其硬度和使用寿命，其平均硬度为HRC58，平均生产量1000吨。

可见，虽然市售模具钢导辊与本发明导辊硬度相差不大，但本发明技术方案制作的导辊使用寿命是模具钢导辊的2～3倍。

实施例10

采用与实施例1相同的合金组分和含量，采用与实施例1相同铸造工艺铸造导辊，其中第二次热处理工艺为：

1)装炉预热：将工件装进温度升至850℃的井式加热炉中，保温2.5小时，当炉温升到800℃时，用甲醇、煤油保护炉内气氛，甲醇滴量120±10滴/min，煤油滴量50±5滴/min。

2)淬火：将炉内温度升至980℃，保温1.5小时，甲醇滴量120±10滴/min，煤油滴量50±5滴/min，将工件出炉后油淬，同时启动搅拌系统及控制系统，油温为80℃，工件冷却到150℃±10℃时出油、空气冷却，及时回火。

检测制作完成的导辊平均硬度为HRC62，将其安装在生产线上，以生产量作为使用寿命的数据，平均生产量为3000吨。

实施例11

1)装炉预热：将工件装进温度升至900℃的井式加热炉中，保温2小时，当炉温升到800℃时，用甲醇、煤油保护炉内气氛，甲醇滴量120±10滴/min，煤油滴量50±5滴/min。

2)淬火：将炉内温度升至1000℃，保温1.5小时，甲醇滴量120±10滴/min，煤油滴量50±5滴/min，将工件出炉后油淬，同时启动搅拌系统及控制系统，油温为80℃，工件冷却到150℃±10℃时出油、空气冷却，及时回火。

检测制作完成的导辊平均硬度为HRC61，将其安装在生产线上，以生产量作为使用寿命的数据，平均生产量为2900吨。

可见，本发明的高铬铁基铸造合金，配合本发明的铸造工艺，尤其配合本发明的热处理工艺，导辊使用寿命得到极大提升。

Claims

1.一种高铬铁基铸造合金导辊，其特征在于：所述高铬铁基铸造合金包括以下组分及含量：碳2.10～2.30％、硅0.45～0.50％、锰0.45～0.50％、铬20～22％、镍0.20～0.30％、钼0.10～0.30％、钒0.6～0.8％、钨1.40～1.50％，不可避免的杂质≤1％，余量为铁。

2.根据权利要求1所述的高铬铁基铸造合金导辊，其特征在于：所述不可避免的杂质中，按照合金质量为100％计，磷元素的含量≤0.030％，硫元素含量≤0.030％。

3.一种权利要求1-2任一种高铬铁基铸造合金导辊的铸造方法，其特征在于，包括：熔炼调质、制模→浇铸→凝固脱模→第一次热处理→表面处理→检验出货→机加工→第二次热处理→机加工→检验出货。

4.根据权利要求3所述高铬铁基铸造合金导辊的铸造方法，其特征在于：所述第一次热处理为铸件退火。

5.根据权利要求3所述高铬铁基铸造合金导辊的铸造方法，其特征在于：所述第二次热处理为铸件淬火、回火，其具体工艺为：

6.根据权利要求5所述铸造方法，其特征在于：所述第二次热处理工艺过程中，炉温在800℃以上时，用甲醇、煤油保护炉内气氛，其中甲醇滴量为120±10滴/min，煤油滴量为50±5滴/min。

7.根据权利要求5所述铸造方法，其特征在于：所述第二次热处理工艺过程中，回火步骤工件冷却至室温后，再重复步骤3)进行第二次回火。