CN111001792B - 一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法,包括以下步骤:1)将原料在熔炼炉中融化,得到配比为C 1.2~1.3%,Si 0.5~0.6%,Mn 0.45%,P<0.03%,S<0.02%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe的金属液;2)加入纳米Al2O3陶瓷颗粒,进行弥散强化处理;3)采用离心浇注方式制造工作层;4)制备标准球墨铸铁的成分的芯料金属液;5)对芯料球化处理;6)将球化的芯料金属液向轧辊工作层中浇填,制得轧辊毛坯件;7)对轧辊毛坯件经淬火和多次回火处理,制得轧辊成品。本发明整个制备过程所用的原料相对易取得,制得的轧辊机械性能优异,耐磨损性能极佳,硬度和抗拉强度均较好,能够用于高强度的螺纹钢的辊压。

Description

一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法
技术领域
本发明涉及特种钢材料技术领域,具体涉及一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法。
背景技术
随着新的轧制工艺和轧制技术的开发及应用,轧钢生产向着大型化、高速化和自动化的方向发展,同时对轧辊的使用性能和使用寿命提出了更高的要求。轧辊(尤其是工作辊)是轧钢设备中的主要消耗部件,其寿命和使用性能对轧机作业率和产品质量起着关键性的作用。传统单一材质的整体铸造轧辊已经不能满足要求。目前辊身工作层和辊身心部采用不同材质铸造的复合轧辊得到迅速的发展。复合轧辊的辊身工作层采用耐磨、耐剥落、耐糙化、耐热裂的合金材料,主要材质有镍铬钼球铁,高钒高钨高速钢,高钒高铌高速钢,半高速钢等,但这些合金材料仍存在成本过高,使用寿命不长的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题,提供一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法,整个制备过程所用的原料相对易取得,制得的轧辊机械性能优异,耐磨损性能极佳,硬度和抗拉强度均较好,能够用于高强度的螺纹钢的辊压。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法,包括以下步骤:
1)轧辊工作层熔炼:将原料在熔炼炉中融化,至原料升温到1500℃时,取样化验,依据化验结果调制成分使之达到目标配比,所述目标配比各成分及质量百分比含量为C1.2~1.3%,Si 0.5~0.6%,Mn 0.45%,P<0.03%,S<0.02%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe,得到工作层金属液;
2)弥散强化:向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒,利用金属间化合物融入金属液时发生的放热反应,让纳米Al2O3陶瓷颗粒均匀混入工作层金属液中,形成弥散相,所述投料量需确保纳米Al2O3陶瓷颗粒的加入量占工作层金属液总质量的0.1~0.4%,得到弥散强化的工作层金属液;
3)轧辊工作层的铸造:将步骤2)制得的弥散强化的工作层金属液在卧式离心机横向延伸盆腔内浇铸,而后经离心铸造制得呈圆筒形状的轧辊工作层;
4)芯料熔炼:将原料在熔炼炉中融化,至原料升温到1500℃时,取样化验,依据化验结果调制成分使之达到标准球墨铸铁的成分及配比,制得芯料金属液;
5)芯料球化处理:向步骤4)制得的芯料金属液中投入质量百分比1.6%的稀土镁球化剂和0.6%孕育剂,进行球化处理,制得球化的芯料金属液;
6)轧辊毛坯件的制备:将步骤5)制得的球化的芯料金属液控温至1450℃,向步骤3)制得的轧辊工作层中浇填,填实轧辊工作层的中空芯部并填至辊颈部分,制得轧辊毛坯件;
7)轧辊成品的制备:将步骤6)制得的轧辊毛坯件经淬火和多次回火处理,制得轧辊成品。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述步骤1)中,原料采用高纯生铁和优质的打包废钢,其中高纯生铁和优质的打包废钢的投料比为30:70。
进一步,所述步骤1)中,调制成分选用Ni含量为99.99%的镍板、Cr含量为60%的高碳铬铁和Mn含量为65%的高碳锰铁。
进一步,所述步骤1)中,调制成分后,金属液需要在1580℃时出铁液,经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化,而后制得工作层金属液。
进一步,所述步骤2)中,所述金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒采用Ni粉和纳米Al2O3陶瓷颗粒按照2:1的体积比经研磨后制得,所述纳米Al2O3陶瓷颗粒为40~80nm。
进一步,所述步骤3)中,浇铸温度控制在1500℃~1520℃。
进一步,所述步骤3)中,浇铸时离心机的转速控制在680转/分钟,浇注时间控制在64-97s。
进一步,所述步骤7)中,淬火和回火处理采用以下步骤:
第一步,将成品轧辊冷淬至室温;
第二步,将冷却至室温的成品轧辊逐步加温,在300℃~320℃、650℃~680℃和940℃±10℃三个温度区间进行回火处理;
第三步,强喷急冷淬火,将成品轧辊急冷淬火至450℃;
第四步,将急冷淬火后的成品轧辊升温至550℃±10℃回火处理;
第五步,将回火处理后的成品轧辊逐步降温至50℃~70℃,而后再次升温至515℃±5℃回火处理;
第六步,将回火处理的成品轧辊冷却至室温,完成整个淬火和回火处理。
优选的,所述第二步中,先以不大于8℃/h的升温速度升温至300℃~320℃,然后以不大于10℃/h的升温速度升温至650℃~680℃,最后以大于10℃/h的升温速度升温至940℃±10℃;所述第五步中,以不大于10℃/h的升温速度升温至515℃±5℃;所述第六步中,冷却至室温以小于80℃/h的降温速度。
本发明还要求保护采用上述方法制备的轧辊。
本发明的有益效果是:本发明制备出来的轧辊使用效果明显优于其他材质工作层轧辊,以棒材直径12的螺纹钢为例,高镍铬钼贝氏体轧辊过钢量120吨,高钒高铌高速钢轧辊过钢量480吨,而本发明的高镍高铬轧辊过钢量达到了520吨,有效提高了单位产量,增加了经济效益;同时,本发明采用的原料较易获取,制作材料成本也相对较低,材料费用能够较现有轧辊降低18%,大大的提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图;
图2为轧辊工作层的金相形态(腐蚀前)100倍的电镜图;
图3为高纯球墨铸铁基体组织(腐蚀后)100倍的电镜图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明设计的一种高镍高铬钢轧辊的制备方法,包括以下步骤:
1)轧辊工作层熔炼:将原料在熔炼炉中融化,至原料升温到1500℃时,取样化验,依据化验结果调制成分使之达到目标配比,所述目标配比各成分及质量百分比含量为C1.2~1.3%,Si 0.5~0.6%,Mn 0.45%,P<0.03%,S<0.02%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe,得到工作层金属液;
2)弥散强化:向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒,利用金属间化合物融入金属液时发生的放热反应,让纳米Al2O3陶瓷颗粒均匀混入工作层金属液中,形成弥散相,所述投料量需确保纳米Al2O3陶瓷颗粒的加入量占工作层金属液总质量的0.1~0.4%,得到弥散强化的工作层金属液;
3)轧辊工作层的铸造:将步骤2)制得的弥散强化的工作层金属液在卧式离心机横向延伸盆腔内浇铸,而后经离心铸造制得呈圆筒形状的轧辊工作层;
4)芯料熔炼:将原料在熔炼炉中融化,至原料升温到1500℃时,取样化验,依据化验结果调制成分使之达到标准球墨铸铁的成分及配比,制得芯料金属液;
5)芯料球化处理:向步骤4)制得的芯料金属液中投入质量百分比1.6%的稀土镁球化剂和0.6%孕育剂,进行球化处理,制得球化的芯料金属液;
6)轧辊毛坯件的制备:将步骤5)制得的球化的芯料金属液控温至1450℃,向步骤3)制得的轧辊工作层中浇填,填实轧辊工作层的中空芯部并填至辊颈部分,制得轧辊毛坯件;
7)轧辊成品的制备:将步骤6)制得的轧辊毛坯件经淬火和多次回火处理,制得轧辊成品。
优选的,本发明所述步骤1)中,原料采用高纯生铁和优质的打包废钢,其中高纯生铁和优质的打包废钢的投料比为30:70。
高纯生铁的成分(%):C:4.30;Si:0.50;Mn:0.2;P:0.022;S:0.012;其余为Fe。
优质的打包废钢成分(%):C:0.021;Si:0.25;Mn:0.13;P:0.011;S:0.014;Ti:0.015,其余为Fe。
以30:70的投料比,能够保证熔炼的金属液成分接近本发明设计的成分配比。同时,采用上述原料可以极大降低材料成本。
优选的,本发明所述步骤1)中,调制成分选用Ni含量为99.99%的镍板、Cr含量为60%的高碳铬铁和Mn含量为65%的高碳锰铁。
优选的,所述步骤1)中,调制成分后,金属液需要在1580℃时出铁液,经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化,而后制得工作层金属液。
优选的,本发明所述步骤2)中,所述金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒采用Ni粉和纳米Al2O3陶瓷颗粒按照2:1的体积比经研磨后制得,所述纳米Al2O3陶瓷颗粒为40~80nm。
采用上述方式制备金属间化合物投料,能够保证陶瓷颗粒能够均匀混入到金属液中,形成较佳的弥散相形态。陶瓷颗粒密度小,重量轻,直接投料会漂浮在金属液表面,根本无法融入到金属液中。采用研磨的方式制成金属间化合物后,密度明显增大,投料后能够悬浮在金属液里,而投料后,由于金属液的高温作用,金属间化合物会分离,重新变为金属和陶瓷颗粒,分离过程中,会放出大量的热,放热反应会使陶瓷颗粒在金属液中高速窜动,从而较好的分散,而且上述窜动力也能够保证陶瓷颗粒不会浮至金属液表面。
优选的,所述步骤3)中,浇铸温度控制在1500℃~1520℃。
优选的,所述步骤3)中,浇铸时离心机的转速控制在680转/分钟,浇注时间控制在64-97s。
本发明的转速可以采用以下公式计算:
Figure BDA0002352039540000061
G为重力系数60-110,取80
r为芯部半径M为托轮半径
Figure BDA0002352039540000062
dZ为电机转速,Z为模型转速
本发明的浇铸时间可以采用以下公式计算:
t—浇注时间(s)。
GL—型内金属液总重量(kg);该铸件所需的铁液重量为1250kg。
S2—壁厚系数,当铸件壁厚40~80mm,S2取1.9。
同时钢件件浇注时间按重型铸钢件浇注时间计算方法确定,然后按1/3~2/3计算。
Figure BDA0002352039540000071
Figure BDA0002352039540000072
所述步骤7)中,淬火和回火处理采用以下步骤:
第一步,将成品轧辊冷淬至室温;
第二步,将冷却至室温的成品轧辊逐步加温,在300℃~320℃、650℃~680℃和940℃±10℃三个温度区间进行回火处理;
第三步,强喷急冷淬火,将成品轧辊急冷淬火至450℃;
第四步,将急冷淬火后的成品轧辊升温至550℃±10℃回火处理;
第五步,将回火处理后的成品轧辊逐步降温至50℃~70℃,而后再次升温至515℃±5℃回火处理;
第六步,将回火处理的成品轧辊冷却至室温,完成整个淬火和回火处理。
优选的,所述第二步中,先以不大于8℃/h的升温速度升温至300℃~320℃,然后以不大于10℃/h的升温速度升温至650℃~680℃,最后以大于10℃/h的升温速度升温至940℃±10℃;所述第五步中,以不大于10℃/h的升温速度升温至515℃±5℃;所述第六步中,冷却至室温以小于80℃/h的降温速度。
淬火主要作用:提高奥氏体的合金度,淬火后得到高合金的马氏体,为材质的红硬性创造条件。淬火组织:马氏体+碳化物+残余奥氏体。
回火主要消除淬火应力,稳定组织,减少奥氏体数量,达到要求性能。回火组织:回火马氏体+(颗粒状)碳化物+少量残余奥氏体。
实施例1
将原材料高纯生铁和优质打包废钢重量比按3:7的投料比,加入3吨感应电炉熔化制作工作层铁液,按将标准球墨铸铁加入6吨感应电炉中同时熔化制造芯部铁液。待工作层铁液熔化成液态温度升到1500℃时,取样化验,根据化验结果,加入镍板,铬铁,锰铁,至铁水成分为C1.2%,Si 0.5%,Mn 0.45%,P 0.02%,S 0.01%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe。工作层铁液温度升到1580℃时,出铁液经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化。
净化后的铁液加入0.1%的陶瓷颗粒,进行弥散强化处理。
经弥散强化处理的铁液在模型腔体进行覆膜砂挂砂后进行离心浇铸,浇铸温度控制在1500~1520℃,离心速度为680转/分钟,浇铸时间为65s。铸型材质是灰铸铁,壁厚120mm,模型用红外线测温仪实测温度达到1050℃时,即停离心机,合箱后,芯部铁液采用稀土镁球化剂1.6%,孕育剂0.6%球化处理后,在1450℃填芯部合辊颈部分,完成整个轧辊毛坯工件。
毛坯工件经本发明的淬火和回火工艺处理后制造出轧辊。
实施例2
将原材料高纯生铁和优质打包废钢重量比按3:7的投料比,加入3吨感应电炉熔化制作工作层铁液,按将标准球墨铸铁加入6吨感应电炉中同时熔化制造芯部铁液。待工作层铁液熔化成液态温度升到1500℃时,取样化验,根据化验结果,加入镍板,铬铁,锰铁,至铁水成分为C1.3%,Si 0.6%,Mn 0.45%,P 0.03%,S 0.02%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe。工作层铁液温度升到1580℃时,出铁液经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化。
净化后的铁液加入0.2%的陶瓷颗粒,进行弥散强化处理。
经弥散强化处理的铁液在模型腔体进行覆膜砂挂砂后进行离心浇铸,浇铸温度控制在1500~1520℃,离心速度为680转/分钟,浇铸时间为82s。铸型材质是灰铸铁,壁厚180mm,模型用红外线测温仪实测温度达到1050℃时,即停离心机,合箱后,芯部铁液采用稀土镁球化剂1.6%,孕育剂0.6%球化处理后,在1450℃填芯部合辊颈部分,完成整个轧辊毛坯工件。
毛坯工件经本发明的淬火和回火工艺处理后制造出轧辊。
实施例3
将原材料高纯生铁和优质打包废钢重量比按3:7的投料比,加入3吨感应电炉熔化制作工作层铁液,按将标准球墨铸铁加入6吨感应电炉中同时熔化制造芯部铁液。待工作层铁液熔化成液态温度升到1500℃时,取样化验,根据化验结果,加入镍板,铬铁,锰铁,至铁水成分为C1.2%,Si 0.5%,Mn 0.45%,P<0.01%,S<0.01%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe。工作层铁液温度升到1580℃时,出铁液经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化。
净化后的铁液加入0.4%的陶瓷颗粒,进行弥散强化处理。
经弥散强化处理的铁液在模型腔体进行覆膜砂挂砂后进行离心浇铸,浇铸温度控制在1500~1520℃,离心速度为680转/分钟,浇铸时间为76s。铸型材质是灰铸铁,壁厚180mm,模型用红外线测温仪实测温度达到1050℃时,即停离心机,合箱后,芯部铁液采用稀土镁球化剂1.6%,孕育剂0.6%球化处理后,在1450℃填芯部合辊颈部分,完成整个轧辊毛坯工件。
毛坯工件经本发明的淬火和回火工艺处理后制造出轧辊。
实施例4
将原材料高纯生铁和优质打包废钢重量比按3:7的投料比,加入3吨感应电炉熔化制作工作层铁液,按将标准球墨铸铁加入6吨感应电炉中同时熔化制造芯部铁液。待工作层铁液熔化成液态温度升到1500℃时,取样化验,根据化验结果,加入镍板,铬铁,锰铁,至铁水成分为C1.3%,Si 0.6%,Mn 0.45%,P 0.02%,S<0.02%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe。工作层铁液温度升到1580℃时,出铁液经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化。
净化后的铁液加入0.3%的陶瓷颗粒,进行弥散强化处理。
经弥散强化处理的铁液在模型腔体进行覆膜砂挂砂后进行离心浇铸,浇铸温度控制在1500~1520℃,离心速度为680转/分钟,浇铸时间为94s。铸型材质是灰铸铁,壁厚220mm,模型用红外线测温仪实测温度达到1050℃时,即停离心机,合箱后,芯部铁液采用稀土镁球化剂1.6%,孕育剂0.6%球化处理后,在1450℃填芯部合辊颈部分,完成整个轧辊毛坯工件。
毛坯工件经本发明的淬火和回火工艺处理后制造出轧辊。
分别测试实施例1~4制造的轧辊的辊身工作层和辊芯的肖氏硬度、抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等数据。并且对轧辊工作层和芯料的金相形态进行了电镜观测。
本发明实施例1的电镜观测结果如图2、图3所示。
本发明实施例1~4的工作层肖氏硬度能够达到75HS,抗拉强度Rm能够达到420Mpa以上,屈服强度Rp0.2能够达到280Mpa以上,断后伸长率超过25.5%,常温冲击功在20.6J左右。铸件表面100%超声波探伤和磁粉探伤,未发现有缩松、缩孔、夹渣和夹砂等铸造缺陷。
本发明实施例1~4的芯部:抗拉强度Rm能够达到450Mpa以上,屈服强度Rp0.2能够达到320Mpa以上,断后伸长率超过26%,常温冲击功在12.6J左右。铸件表面100%超声波探伤和磁粉探伤,未发现有缩松、缩孔、夹渣和夹砂等铸造缺陷。
超声波探伤纵波声速5895m/s。
以高镍铬钼贝氏体轧辊和高钒高铌高速钢轧辊为对比例,以本发明实施例1~4的轧辊进行过钢量的测试。选用棒材直径12的螺纹钢。经测试,高镍铬钼贝氏体轧辊过钢量120吨,高钒高铌高速钢轧辊过钢量480吨。而本发明实施例1~4的过钢量能够达到520~550吨。
将本发明实施例1~4与高镍铬钼贝氏体轧辊和高钒高铌高速钢轧辊进行耐磨损对比实验。经48小时高速磨损,检测磨损前后轧辊的重量,计算出磨损度。经测试,本发明的实施例1~4的轧辊的耐磨损性能是对比例的1.5倍以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)轧辊工作层熔炼:将原料在熔炼炉中融化,至原料升温到1500℃时,取样化验,依据化验结果调制成分使之达到目标配比,所述目标配比各成分及质量百分比含量为C 1.2~1.3%,Si 0.5~0.6%,Mn 0.45%,P<0.03%,S<0.02%,Mo 0.3%,Ni 10%,Cr 20%,余量为Fe,得到工作层金属液;
2)弥散强化:向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒,利用金属间化合物融入金属液时发生的放热反应,让纳米Al2O3陶瓷颗粒均匀混入工作层金属液中,形成弥散相,所述投料量需确保纳米Al2O3陶瓷颗粒的加入量占工作层金属液总质量的0.1~0.4%,得到弥散强化的工作层金属液;
3)轧辊工作层的铸造:将步骤2)制得的弥散强化的工作层金属液在卧式离心机横向延伸盆腔内浇铸,而后经离心铸造制得呈圆筒形状的轧辊工作层;
4)芯料熔炼:将原料在熔炼炉中融化,至原料升温到1500℃时,取样化验,依据化验结果调制成分使之达到标准球墨铸铁的成分及配比,制得芯料金属液;
5)芯料球化处理:向步骤4)制得的芯料金属液中投入质量百分比1.6%的稀土镁球化剂和0.6%孕育剂,进行球化处理,制得球化的芯料金属液;
6)轧辊毛坯件的制备:将步骤5)制得的球化的芯料金属液控温至1450℃,向步骤3)制得的轧辊工作层中浇填,填实轧辊工作层的中空芯部并填至辊颈部分,制得轧辊毛坯件;
7)轧辊成品的制备:将步骤6)制得的轧辊毛坯件经淬火和多次回火处理,制得轧辊成品;
所述步骤7)中,淬火和回火处理采用以下步骤:
第一步,将成品轧辊冷淬至室温;
第二步,将冷却至室温的成品轧辊逐步加温,在300℃~320℃、650℃~680℃和940℃±10℃三个温度区间进行回火处理;
第三步,强喷急冷淬火,将成品轧辊急冷淬火至450℃;
第四步,将急冷淬火后的成品轧辊升温至550℃±10℃回火处理;
第五步,将回火处理后的成品轧辊逐步降温至50℃~70℃,而后再次升温至515℃±5℃回火处理;
第六步,将回火处理的成品轧辊冷却至室温,完成整个淬火和回火处理。
2.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,原料采用高纯生铁和优质的打包废钢,其中高纯生铁和优质的打包废钢的投料比为30:70。
3.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,调制成分选用Ni含量为99.99%的镍板、Cr含量为60%的高碳铬铁和Mn含量为65%的高碳锰铁。
4.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,调制成分后,金属液需要在1580℃时出铁液,经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化,而后制得工作层金属液。
5.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中,所述金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒采用Ni粉和纳米Al2O3陶瓷颗粒按照2:1的体积比经研磨后制得,所述纳米Al2O3陶瓷颗粒为40~80nm。
6.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述步骤3)中,浇铸温度控制在1500℃~1520℃。
7.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述步骤3)中,浇铸时离心机的转速控制在680转/分钟,浇注时间控制在64-97s。
8.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法,其特征在于:所述第二步中,先以不大于8℃/h的升温速度升温至300℃~320℃,然后以不大于10℃/h的升温速度升温至650℃~680℃,最后以大于10℃/h的升温速度升温至940℃±10℃;所述第五步中,以不大于10℃/h的升温速度升温至515℃±5℃;所述第六步中,冷却至室温以小于80℃/h的降温速度。
9.一种以权利要求1~8中任一项所述的制备方法制备的高镍高铬钢轧辊。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112030072A (zh) * 2020-08-24 2020-12-04 宜兴市鑫源辊业有限公司 高耐酸碱挤干辊
CN114888090B (zh) * 2022-05-16 2024-05-07 湖北腾升科技股份有限公司 高硬度高镍铬钼复合轧辊结构

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59129720A (ja) * 1983-01-17 1984-07-26 Kubota Ltd 高硬度高クロムロ−ルの製造法
JPH084896B2 (ja) * 1987-12-07 1996-01-24 株式会社クボタ セラミックス・金属複合体の製造方法
DE10109983A1 (de) * 2000-03-07 2001-12-13 Klug Karl H Elektrokatalytischer Reformer für die Synthesegaserzeugung
CN1137273C (zh) * 2000-07-27 2004-02-04 钢铁研究总院 陶瓷相弥散强化合金及颗粒增强金属基复合材料制备方法
CN100485075C (zh) * 2007-04-03 2009-05-06 西安交通大学 一种高碳高钒高速钢复合轧辊及其热处理方法
MX357864B (es) * 2011-11-21 2018-07-25 Hitachi Metals Ltd Rodillo compuesto fundido centrífugamente y su método de producción.
CN103170598B (zh) * 2011-12-24 2016-08-10 北京航空航天大学 铝热反应合成纳米Al2O3颗粒增强复合材料及其制备方法
CN105274425A (zh) * 2015-10-28 2016-01-27 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊及其制备方法
CN106884126B (zh) * 2016-12-30 2019-09-24 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 一种高铬钢轧辊及其制造方法
CN108330385B (zh) * 2018-03-15 2020-03-20 邢台德龙机械轧辊有限公司 两层复合高铬铁轧辊及其制造方法
CN108796352A (zh) * 2018-06-25 2018-11-13 湖北金标通用轧辊有限公司 一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法
CN108723091B (zh) * 2018-06-25 2020-01-14 湖北金标通用轧辊有限公司 一种化工用高铬铸铁轧辊及其制备方法
CN109759450A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 一种用于轧钢的组合辊及其制造方法

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