專利名稱：用于帶輥套部件的不定輥的鑄材及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種制備合金鑄材，特別是用于不定輥(Indefinitewalze)工作區域，含有碳、硅、錳、鉻、鎳、鉬、釩元素及可能的周期表中第5族的其它元素，鋁，其余為鐵和加工所帶來的雜質的材料的方法。
此外，本發明還涉及含有上面列舉的元素的鑄材。
最后，本發明包括一個復合不定輥，特別是用于加工扁鋼條的加工輥，包括一個由對軋件有低粘附或焊接傾向的鑄造合金組成的工作或輥套部件，和一個由低合金化的鑄鐵，特別是球墨鑄鐵組成的韌性堅固的核件。
在其使用時經受不同要求的工具或機器部件要求有特別的性能曲線。由此出發，考慮可行性和經濟的制備以及部件在實際運行中的壽命，選擇總是最適合的材料和制備方法。
室溫以上改變溫度的情況下特別用于熱成形工件的部件，在許多應用情況下由鑄材構成。通過這種材料篩選，可以在有利的情況下基本上將因局部溫度不同引起的變形減到最小，使部件的制備經濟地進行，此外使材料性能基本上符合要求。
用作鋼熱軋的加工輥，例如在熱軋帶鋼軋機組中，特別是在Steckel軋機機架中和在成品軋機機架中的輥，一方面承受高機械和熱負荷，另一方面必須對軋件具有盡可能低粘附和焊接傾向。也就是熱軋帶鋼被軋得越薄，加工輥和軋件之間的比表面壓力越高，這樣借助成品機架的低的末端輥溫度，大大增強了帶鋼粘附輥表面的趨勢。這種輥上表面與帶鋼的粘附、焊接，可能導致材料從帶鋼中拖出，這本身和粘附到輥上導致其它輥偏差，這常常不可避免地引起加熱帶鋼的質量降低。
已知為滿足減小輥縫隙中的摩擦，減少帶鋼粘附到輥表面的傾向以及提高抗脫模阻力和材料的熱休克損壞(Thermoschockschaedigungen)等要求，在熱軋帶鋼軋機組中成品機架中輥的工作區域內使用不定鑄材。
不定品質由三種基本上不同的由鑄造狀態出發構成的結構組分組成，即由石墨，碳化物和類鋼基體組成。只有基體可通過熱處理大大加以改變。不定輥質量或合金化在快速凝固時在結構中形成大量碳化物和少量石墨，在較小的凝固速度下則比例相反，即生成了較少碳化物和更多石墨。結果是快速凝固的材料較硬，慢凝固的材料較軟。這樣對于不定輥的效果是，隨距鑄造表面的距離增加，碳化物組分降低，石墨組分增加，硬度同時變小。因為在這種情況下觀察不到確定的硬度突變，所以這種品質被稱作“不定”。
然而石墨析出物可能降低材料的硬度，特別是磨損性能，以致于為使這種缺陷降至最小，微結構應額外具有硬的碳化物。
專業人員經常通過合金技術措施制備含有石墨粒子和碳化物的鑄造結構，其中使促進石墨形成的元素，基本上為鎳和硅的含量與形成碳化物的元素，基本上為少量的鉻和鉬的濃度以及熔體中的碳含量彼此協調一致，以及考慮凝固過程中它們的相互作用。
根據現有技術，不定輥的組成為2.6-3.6重量％碳，0.6-1.1重量％硅，0.6-1.0重量％錳，1.5-2.1重量％鉻，4.1-4.6重量％鎳，0.3-0.5重量％鉬，其余為鐵，伴生元素和雜質。復合輥的工作體或輥套的結構基本上由含有28-40％低共熔碳化物和1.3-2.2體積％石墨，其中每mm2磨光面有5-20個石墨粒子的貝氏體和/或馬氏體構成。
為改善不定輥的使用性能，特別是提高其加工領域中的磨損阻力，已經嘗試(PCT/GB 93/02380)在為此擬定的熔體中引入優選表面涂層的較高硬度的碳化物粒子。對于專業人員，已知少量高強度的碳化物提高材料的耐磨損強度比較小硬度的典型特征的碳化物提高的程度大。目前，如果輥或輥套由這種熔體借助離心鑄造方法制備，則基于熔體和碳化物粒子間的不同比重和離心力，產生了不期望的熔析現象和非均勻度。此外，通過改變熔體可能妨礙必需的石墨的形成。
根據PCT/US 96/09181建議，向用于不定輥的具有恰當的組成的熔體中添加0.3-6.0重量％鈮，根據要形成的鈮碳化物化學計量地提高碳含量。通過這種方式，雖然提高了材料的碳化物組分和磨損阻力，但是較高的鈮含量導致形成一次碳化物，這可能使碳化物晶粒和石墨粒子變粗。
在不定輥加工領域的離心鑄造過程中，在鑄模中的合金在凝固過程中受到高離心加速度，例如在80-180G范圍內。因為熔體中形成的一次釩的單碳化物具有比液態金屬的密度更低的密度，鈮的這種化合物具有比液態金屬的密度更高的密度，所以可能產生熔析現象或離析。為減少這種熔析已經建議(US 5738734)，熔體同樣用釩和鈮這類合金化，使得在凝固中生成的單碳化物是混合碳化物(VNb)C，基本上具有同熔體一樣的密度。在按照上述的US專利說明書高至17重量％的盡可能高的構成單碳化物的元素含量基礎上，碳濃度也必須根據已知的關系調節。但是，這種合金可能具有帶局部離析和大石墨粒子的不利的凝固結構，這一方面使得較短使用時間之后已經引起輥的表面質量降低，另一方面增強了軋件的粘附傾向。
從現有技術出發，本發明的任務是，提供一種新的改進的方法，借此，不定輥的工作區域的材料對軋件具有低得多的粘附或焊接傾向且在整個使用范圍的厚度上具有恒定的高耐磨損強度。
此外，本發明的目的還有，制備一種鑄材，其具有精細分散，均勻分布的低體積份數的石墨析出物，有同樣均勻分布在基體材料中有一律小的碳化物粒徑的特別碳化物以及具有磨損過程中性能基本上不變的加工表面。
最后，本發明的目的是提供復合不定輥，其使用性能大大得到改善，減小了輥的斷裂、脫殼和向核的過渡區域內產生裂紋的危險。
此任務通過這樣一種方法得以解決，A.制備化學組成如下的熔體，以重量％計2.0-3.5 C1.0-2.0 Si0.5-2.0 Mn1.0-3.0 Cr
3.5-4.9 Ni0.2-2.9 Mo其余是鐵和雜質和B.添加多于0.5重量％，最高至5.9重量％釩，并在其中溶解和C.熔體的組成由合金技術通過確定鎳存在下碳及硅的濃度和形成碳化物的元素的有效總和來這樣調節，以致在其凝固過程中形成一種微結構，其具有1.0-3.0體積％石墨且要求每mm2金相學磨光的觀察面上有多于20，但少于100的石墨粒子，其余基本上由馬氏體，8-35體積％低共溶碳化物和至少1體積％精細分布的積碳化物，然后D.熔體在模具中，優選在離心鑄模中鑄造，使其凝固成一物體，優選為輥的工作體，并且任選地將鑄造體進一步加工為例如復合輥，將這樣制備的物體或這種輥E.經歷包括至少一次加熱至處理溫度，保持在此溫度和冷卻至室溫的熱處理過程。
用本發明實現的優點基本上在于有利地改變調節熔體的凝固動力學和材料的結構形態。這種改變通過給定濃度的合金元素的協同作用來實現，這里高數目的小石墨粒子通過與技術狀況相比，在鎳存在下在狹隘的范圍內很少地提高硅和任選的鋁的含量而成為可能。但是在此形成碳化物的元素的有效總和在低共熔的凝固過程中非常重要，這里發現預先確定濃度的鉻和鉬是決定性的影響參數。因為釩碳化物至少部分在低共熔的凝固過程前析出直到釩在液態合金中的溶解極限，所以單碳化物具有小粒子尺寸，及其在熔體中在凝固過程不會通過作用于它的離心加速度而熔析這一點很重要。根據目前的知識狀況，原始分散的碳化物析出物的細顆粒度一方面通過碳、硅以及鎳，另一方面通過鉻、鉬以及釩的相互作用來實現。這種元素活性的相互作用在科學上還不完全清楚，但是可以推測的是，凝固過程中實現了有利的析出動力學，在剩余熔體中相應的硅含量和鎳濃度條件下延緩了石墨和低共熔的碳化物的析出，在實現較大程度的過冷之后進行細微粒子的殘余凝固。這里，熔體組成應調節為凝固材料中的石墨含量占1.0-3.0體積％。更低的石墨含量在每mm2多于20個的高石墨粒子密度下也提高了軋件粘附輥表面的傾向。石墨含量超過3.0體積％時增大了輥磨損。此外，按合金技術調節低共熔碳化物含量為8-35體積％，特別碳化物或單碳化物含量至少1體積％。少于8和1體積％的碳化物含量導致材料較低的磨損阻力，多于35體積％低共熔碳化物提高裂紋形成的危險或斷裂危險。
運行中在輥磨損小的情況下實現特別優異的耐燒裂性能以及表面質量在如下情形下可以達到，即熔體組成按合金技術這樣調節，使得在凝固過程中形成的微結構具有1.2-2.5體積％，優選1.25-1.95體積％石墨，并要求每mm2磨光觀察面有多于22個，但最高90個石墨粒子，其余基本上由馬氏體，10-25體積％低共熔碳化物和2-20細分布的單碳化物組成。
按本發明優選的其它構成，熔體組成調節為在鎳存在下，碳與硅的濃度比小于/等于2.6，優選小于/等于2.0，這時可高準確性，在窄范圍內獲得希望范圍內的材料的石墨析出或石墨含量。碳與硅含量的比超過2.6時，不僅構成較粗的初級單碳化物，而且不利于石墨形成。
在優化材料性能和材料質量方面有利的是，調節熔體的碳含量為2.2-3.1重量％，優選2.6-2.95重量％。
考慮凝固過程中石墨和碳化物分布的特殊意義以及為了進一步改善輥的使用性能，已證明規定硅的最終含量多于1.2-1.95重量％，優選1.4-1.75重量％是有利的。
鋁元素一方面促進石墨形成的趨勢，但另一方面也引起特別碳化物的細粒析出。鋁也能在作用動力學上部分替換硅，用于恰當的石墨/碳化物析出的控制元素，以致可在按合金技術調節熔體的組成時添加0.002-0.65重量％鋁并在其中溶解。優選鋁含量為0.005-0.04重量％。
對于窄范圍內調節高材料質量，當調節熔體的鎳含量為3.51-4.7重量％，優選4.15-4.6重量％時是有利的。
在凝固動力學方面，但也考慮高數量石墨粒子的形成，已證明當鉬與鉻的濃度比小于1.0，優選小于0.8時有利。
Mo/Cr＜1.0，優選＜0.8
此比值超過1.0時，在復合輥的冷卻和熱處理過程中可能產生高轉變應力，由此可能產生材料分離。對于較小的輥，這種危險更高，因為涉及裂紋形成，不論如何預先規定鉻與鉬的含量比小于0.8是有利的。
考慮到有目的性地形成低共熔的碳化物，并由此減小撞擊負荷過程中輥材料的斷裂危險，已經強調當調節熔體中鉻和鉬的含量為鉻1.2-2.6w重量％，優選1.5-2.01重量％，鉬0.20-2.6重量％，優選0.3-0.9重量％時有利。
錳首先用于結合硫，這里熔體的錳含量調節為0.6-1.6重量％，優選0.7-1.45重量％是有利的。
為進一步促進精細分散的石墨粒子的分布，保持特別碳化物的粒子尺寸均勻地小，并借此改善甚至多次磨損過程下不定輥的使用性能，此外向熔體中添加1.8-3.9重量％，優選1.9-2.9重量％釩并在其中溶解可能有利。
也會有利的是，釩部分由周期表第5族的其它元素以低于0.6重量％的量取代，形成混合碳化物。最后通過熱處理引入材料的預定性能。在本發明方法中已表明鑄造體或輥經歷包括至少一次由室溫加熱至400℃-500℃的處理溫度，優選460℃-480℃的處理溫度，保持在此溫度至少兩小時，優選至少8小時，冷卻至室溫，任選的低溫處理的熱處理過程是有利的。
本發明的另一個目的就開始提到的那種鑄材而言是這樣實現的，即合金中含有以重量％計的0.5-5.9 V1.0-2.0 Si0.5-2.0 Mn1.0-3.0 Cr3.5-4.9 Ni0.20-2.9 Mo2.0-3.5碳，并要求1.0-3.0體積％以石墨粒子形式存在，且每mm2材料的金相學磨光面分布有多于20但少于100個粒子。
這樣形成的材料的優點是特別適于制成不定輥，基本上表現在，與現有技術相比，具有同樣的材料性能曲線的同時達到很恒定的石墨含量。其中，通過合金技術導致的高石墨粒子密度大大減小了軋件焊接或粘附到輥表面的傾向。但是，每mm2觀察面上低于20個粒子數沒有顯出足夠的效果。這同樣適用于每mm2石墨粒子數高于100個的情況，因為各個粒子的直徑太小，不能以所需程度降低粘附傾向。對于高石墨粒子數和小的特別碳化物的細微低共熔的凝固，要求釩含量高于0.5重量％，因為較小的濃度不能起到完全有效的結構精美化作用。對于精細分散的石墨粒子形成以及得到期望的材料的凝固和組織結構，在要求的碳含量下還預先規定當鎳以及鉻和鉬各自以窄濃度范圍存在下的元素硅，因為這些元素有動力學相互作用。當然，高釩含量導致粗的類型為MC的一次碳化物析出物，能引起斷裂危險提高和由加工面折掉大的碳化物，以致于材料中該元素的濃度不應超過5.9重量％。
輥的使用性能可以有利地進一步提高，當合金中含有周期表釩組元素為1.8-4.8重量％，碳為2.2-3.1重量％，并要求1.2-2.5體積％為粒子態石墨，且每mm2金相學磨光面分布多于22個粒子，但最高為90個粒子時。當石墨含量為1.8體積％時，如果每mm2結構面石墨粒子數超過100，會大大就提高軋件在輥表面的粘附傾向。
特別當考慮到材料的轉變行為時，高質量安全可以如下實現，即合金含有以重量％計的2.0-3.5 碳1.0-2.0 硅0.5-2.0 錳1.0-3.0 鉻3.5-4.9 鎳0.2-2.9 鉬1.5-4.9 釩其余為鐵和雜質。
此外表明，對于按本發明的材料組成的構成，考慮到均勻且精細分散的石墨粒子形成以及改善的使用性能，不定輥在當合金具有碳與硅的濃度比小于/等于2.6，優選小于/等于2.0，這里預先規定有鎳存在，是有利的。
不僅對特別細的石墨和碳化物結構，而且對恰當的低共熔的石墨/碳化物析出，已強調當合金含有硅多于1.2-1.85重量％，優選1.4-1.75重量％時有利。
鋁含量為0.002-0.65重量％，優選0.005-0.04重量％時，可有利地保證期望的石墨以及碳化物構成和鑄造體的精細的凝固結構。
考慮控制的石墨含量和預先規定的材料的硬度采納，而在合金中優選含有3.5-4.9重量％，優選4.15-4.6重量％鎳。
為結合硫有利地是可在合金中含有0.6-1.6重量％，優選0.7-1.4重量％錳。
當合金中鉬與鉻的濃度比小于1.0，優選小于0.8時，不僅可以改善輥套材料的凝固形態，還可改善其轉變形為，且復合輥的裂紋危險降低。由此決定性地減小輥的內部應力。這同樣適用于釩含量最高5.9重量％，只有低含量的周期表中第5族的其它元素的情況。通過含有1.5-2.01重量％鉻和濃度為0.3-0.9重量％鉬，特別是在碳含量為2.6-2.95重量％的情況下，輥材料的低共熔碳化物組份可有利地形成。
當合金中含有1.8-4.0重量％，優選1.9-2.95重量％釩時，同時實現了高材料硬度下有利的磨損阻力和材料的改善的組織轉變性能。
也可將釩含量部分由周期表中第5族的其它單碳化物的元素以低于0.6重量％的量替代。在合金中有0.6重量％以及形成更高濃度的鈮或鉭時，可能在結構中形成破壞加工輥的性能和軋件的表面質量的粗相。
最后，當它具有8-35體積％，優選10-25體積％低共熔碳化物和1-15重量％，優選2-10重量％周期表中第5族，釩族元素的碳化物時，在改善鑄材的磨損性能的情況下實現了高斷裂強度和低脫殼傾向。
本發明的另一目的，即按類別地說明了的，是用離心鑄造方法制備的具有大大改善的使用性能和低的輥斷裂，脫殼，燒裂紋形成和向核的過渡區域中的裂紋形成的危險的復合不定輥如下得以實現，即工作區域或輥套具有10-150mm厚度，輥套材料有基本上由1.0-2.5體積％石墨，其中該石墨細分散，其中每mm2金相學磨光面存在多于20個粒子的石墨粒子數，由8-35體積％低共熔碳化物，由1-20體積％均勻分布，特別是沿輥套厚度方向均勻分布的釩碳化物，其余基本上為馬氏體和雜質或制備造成的存在的組分組成，并具有70和90ShC之間的硬度。
本發明的輥的優點基本上表現在，與高強度的核金屬連接的輥套具有高石墨粒子數，這特別有效地防止了輥運行中軋件的粘附或焊接。這種均勻的石墨結構以及小的釩特別碳化物的均勻分布是通過合金技術影響凝固動力學來實現的，以致于不會發生由于離心鑄造方法中所謂的離心熔析而出現的離析。借此，同樣有利的是在必不可少的徑向剝蝕過程中，組織構成和輥效率在加工表面的修整后基本上相同。每次輥效率直至必要的表面的修整都有利地提高，因為高石墨粒子密度引起耐燒裂性能提高以及通過特殊碳化物增強耐磨損的輥套的改善了的表面質量。
當工作區域或輥套材料具有含1.0-2.5體積％石墨且要求其分布密度為每mm2金相學磨光面上至少22個粒子，但最高為100個粒子，含10-25體積％低共熔碳化物，2-10體積％周期表第5族元素的特殊碳化物的結構時，可以保證實現本發明的輥的提高的性能水平。
當按照優選的材料方案，工作或輥套材料具有以重量％計的C＝2.0-3.5，優選2.21-3.1，特別是2.6-2.95Si＝1.0-2.0， 優選大于1.2-1.85，特別是1.4-1.75Mn＝0.5-2.0， 優選0.6-1.6， 特別是0.7-1.4Cr＝1.0-3.0， 優選1.3-2.5， 特別是1.5-2.01Ni＝3.5-4.9， 優選3.5-4.7， 特別是4.15-4.6Mo＝0.2-2.9， 優選0.25-1.3，特別是0.3-0.9Al＝0.002-0.65，優選0.005-0.1， 特別是0.005-0.04V＝0.5-5.9，優選1.8-3.9， 特別是1.9-2.9及任選的低于0.6的Nb和/或Ta，其余為鐵和雜質的組成，輥核由球墨鑄鐵構成，一方面提供了高耐磨損性能，降低了裂縫形成和裂紋傳播的危險，提供了輥的工作區域的高硬度。
當輥套或工作部件和輥核之間的連接區域由低合金化的鑄鐵，優選由球墨鑄鐵組成，沿徑向具有大于600N/mm2的抗彎曲強度(3點彎曲樣品)時，可實現抗裂紋引發的高安全性。
借助試驗確定結果的圖表和圖畫以及一個表格進一步闡述本發明。


圖1顯示C/Si圖表圖2顯示Mo/Cr圖表圖3和圖4顯示未侵蝕的顯微圖表1顯示輥材料及其在實際使用的效率圖1中描寫了硅和碳的濃度，其中按本發明的范圍通過點α，β，γ，δ說明。優選的范圍其特征為比C/Si＝2.6(范圍A)(α，β，γ，δ1，α1)和C/Si比≤2.0(范圍B)(α，β，γ，δ2)。
圖2表明了鉬和鉻的圖表，其中描寫了按本發明的含量的比例范圍(α，β，γ，δ)。
優選的范圍具有比例Mo/Cr≤1.0(范圍A)(α，β，γ，δ1，α2)和比例Mo/Cr＝0.8(范圍B)(α，β，δ2，α1)如圖1可識別。
圖3在放大50倍的顯微圖中表明了按現有技術在輥材料中的石墨構成。輥套具有以重量％計的下列組成C＝3.09，Si＝0.91，Mn＝0.84，Cr＝1.79，Ni＝4.51，Mo＝0.38，Al＝0.003，石墨含量3.9體積％，每mm218個石墨粒子。
圖4在具有同樣放大50倍的顯微圖中表明了按本發明組成的輥的工作區域內高數量，均勻分布的石墨粒子。工作區域的化學組成是以重量％計C＝3.02，Si＝1.42，Mn＝0.9，Cr＝1.8，Ni＝4.36，Mo＝0.52，V＝2.9，Al＝0.008，石墨含量2.8體積％，每mm242個石墨粒子。
與按現有技術的材料相比，盡管本發明的合金具有低碳含量和低石墨含量，但其石墨粒子數量高出2倍多，測量釩碳化物為3.2體積％。
表1中分別編排了10對輥的輥套的化學組成，結構形成和在實際使用中達到的輥效率。標記為A-E的輥，來源于按現有技術的制備，即不用釩合金，標記F至J的輥用按本發明合金化的輥套材料制造。
通過將釩加入合金(輥F至N)，在減小低共熔碳化物的含量時形成了具有小粒子尺寸的硬的釩碳化物并基本上均勻分布于材料中，由此大大提高了材料的耐磨損性能并最后大大提高了輥效率。通過元素Cr，Si，Ni，Mo，C和V的活性的相互作用實現的每mm2高的石墨粒子數也在低石墨含量的條件下抑制了軋件在或與輥表面上的粘附或焊接。添加鈮和鉭，以及周期表第5族的其它元素使得在含量低于0.6重量％時稍微提高運行中的耐磨損性能或輥效率。值得注意的是，大大減少了按本發明的輥套材料的裂紋形成和裂紋發展以及脫殼，這大概歸因于高數量的石墨粒子。微觀驗證已表明，單碳化物MC具有小粒徑且基本上細分散地分布排列。因為目前一方面釩碳化物在室溫的密度為5.82g/cm3，另一方面沒有觀察到通過離心鑄造引起的離心熔析，所以可以下結論，特殊碳化物析出和細的石墨析出基本上在低共熔的凝固過程中產生或一次析出基本上被抑制。
*)特別困難的輥條件F，G，H，I，J，K，L，M，N按本發明的輥表權利要求
1.制備和加工用于不定輥的工作區域的合金鑄材的方法，此鑄材含有碳，硅，錳，鉻，鎳，鉬，釩元素，任選的周期表第5族的其它元素，鋁，其余為鐵，伴生元素和制備造成的雜質，其特征為A.制備化學組成如下的熔體，以重量％計2.0-3.5C1.0-2.0Si0.5-2.0Mn1.0-3.0Cr3.5-4.9Ni0.20-2.9 Mo其余為鐵和雜質和B.添加多于0.5重量％，最高5.9重量％釩，并溶于其中且C.熔體的組成按合金技術通過確定在鎳存在下碳及硅的濃度和生成碳化物的元素的有效總和這樣調節，以使在其凝固過程中生成含有1.0-3.0體積％石墨并要求每mm2金相學磨光的觀察面上有多于20，但少于100個石墨粒子，并且其余基本上由馬氏體，8-35體積％低共熔碳化物和至少1體積％精細分布的釩碳化物組成的微結構，然后D.熔體在模具中，優選在離心鑄模中鑄造，使其凝固成一物體，優選為輥的工作體，并且任選地將鑄造體進一步加工為例如復合輥，將這樣制成的物體或這種輥E.經歷包括至少一次加熱至處理溫度，保持在此溫度，冷卻至室溫的熱處理。
2.權利要求1的方法，其特征為，熔體組成按合金技術通過確定在鎳存在下碳及硅的濃度，和生成碳化物的元素的有效總和這樣調節，以使在其凝固過程中形成含有1.2-2.5體積％，優選1.25-1.95體積％石墨并要求每mm2金相學磨光的觀察面上有多于22，但最高為100的石墨粒子，并且其余基本上由馬氏體，10-25體積％低共熔的碳化物和2-20％精細分布的周期表第5族的元素的碳化物組成的微結構。
3.權利要求1或2的方法，其特征為，熔體組成調節為碳與硅的濃度比小于/等于2.6，優選小于/等于2.0。C/Si≤2.6，優選＝2.0
4.權利要求1至3之一的方法，其特征為，熔體的碳含量調節為2.2-3.1重量％，優選2.6-2.95重量％。
5.權利要求1至4之一的方法，其特征為，硅的最終含量規定為1.2-1.85重量％，優選1.4-1.75重量％。
6.權利要求1至5之一的方法，其特征為，在按合金技術調節熔體組成時添加以重量％計為0.002-0.65，優選0.005-0.04的鋁，并溶在其中。
7.權利要求1至7之一的方法，其特征為，熔體的鎳含量調節為3.51-4.7重量％，優選4.15-4.6重量％。
8.權利要求1至7之一的方法，其特征為，熔體組成調節為鉬與鉻的濃度比小于1.0，優選小于0.8。Mo/Cr＜1.0，優選＜0.8
9.權利要求1至8之一的方法，其特征為，熔體中鉻和鉬的含量調節為鉻1.5-1.9重量％鉬0.3-0.9重量％。
10.權利要求1至9之一的方法，其特征為，向熔體中添加1.8-3.9重量％，優選1.9-2.9重量％的釩，并溶在其中。
11.權利要求1至10之一的方法，其特征為，釩由周期表中第5族的其它元素以低于0.6重量％的量替代，并形成混合碳化物。
12.權利要求1至11之一的方法，其特征為，鑄造體或輥經歷了包括由室溫加熱至400℃～500℃，優選460℃～480℃的熱處理溫度，保持在此溫度下至少2小時，優選至少8小時，冷卻至室溫，任選的低溫處理的熱處理過程。
13.用于不定輥的工作區域的鑄材，含有碳，硅，錳，鉻，鎳，鉬，釩元素，其余為鐵元素，伴生元素和制備造成的雜質，其特征為，合金含有以重量％計的多于0.5-5.9 釩1.0-2.0 硅0.5-2.0 錳1.0-3.0 鉻3.5-4.9 鎳0.20-2.9 鉬2.0-3.5 碳并要求1.0-3.0體積％作為粒子態石墨以在每mm2材料的磨光面上分布多于20，但少于100個粒子的形式分布。
14.權利要求13的鑄材，其特征為，合金含有1.8-4.9重量％釩2.2-3.1重量％碳并要求1.2-2.5體積％粒子態石墨以在每mm2磨光面上分布多于22個，但最高為90個粒子的形式分布。
15.權利要求13或14的鑄材，其特征為，合金含有以重量％計的2.0-3.5 碳1.0-2.0 硅0.5-2.0 錳1.2-2.5 鉻3.5-4.9 鎳0.5-2.1 鉬1.5-4.9 釩其余為鐵和雜質
16.權利要求13至15之一的鑄材，其特征為，合金具有碳與硅的濃度比小于/等于2.6，優選小于/等于2.0。C/Si≤2.6，優選≤2.0
17.權利要求13至16之一的鑄材，其特征為，合金含有碳為2.6-2.95重量％。
18.權利要求13至17之一的鑄材，其特征為，合金含有硅為1.2-1.85重量％，優選1.4-1.75重量％。
19.權利要求13至18之一的鑄材，其特征為，合金含有鋁為0.002-0.65重量％，優選0.005-0.04重量％。
20.權利要求13至19之一的鑄材，其特征為，合金含鎳為3.5-4.9重量％，優選4.15-4.6重量％。
21.權利要求13至20之一的鑄材，其特征為，合金具有鉬與鉻的濃度比小于1.0，優選小于0.8。Mo/Cr＜1.0，優選＜0.8
22.權利要求13至21之一的鑄材，其特征為，合金含有以重量％計的鉻1.5-2.01鉬0.3-0.9。
23.權利要求13至22之一的鑄材，其特征為合金含有以重量％計的釩為1.8-3.9，優選1.9-2.95。
24.權利要求13至23之一的鑄材，其特征為，釩含量部分由周期表中第5族的其它元素以低于0.6重量％的量替代。
25.權利要求13至24之一的鑄材，其特征為，材料包括以體積％計的8-35，優選10-25的低共熔的碳化物和1-15，優選2-10的周期表中第5族元素的碳化物。
26.復合不定輥，特別用于帶鋼軋機組以及Steckel和坯鋼板(Grobblech)設備的成品機架的復合不定輥，其優選按權利要求1至12之一的方法制備，包括優選按權利要求13至25的具有對軋件的低粘附或焊接傾向的鑄造合金制成的工作或輥套部件和由球墨鑄鐵構成的韌性堅固核件，其特征為，工作區域或輥套具有厚度為10-150mm，輥套材料由基本上由1.0-2.5體積％石墨，其中該石墨細分散，其中每mm2金相學的磨光面上石墨粒子數多于20個粒子，8-35體積％低共熔的碳化物，1-20體積％均勻分布的釩碳化物，其余基本上為馬氏體和雜質或制備造成的組份組成的結構組成，硬度為70-90ShC。
27.權利要求26的復合不定輥，其特征為，工作區域或輥套材料具有含有1.0-2.5體積％石墨并要求其分布密度為每mm2金相學的磨光面上至少有22個粒子，但最多100個粒子，含有10-25體積％低共熔的碳化物和2-10體積％周期表中第5族元素的特別碳化物的結構。
28.權利要求26或27的復合不定輥，其特征為，工作或輥套材料以重量％計的組成為C＝2.0-3.5，優選2.21-3.1，特別是2.6-2.95Si＝1.0-2.0，優選高于1.2-1.85，特別是1.4-1.75Mn＝0.5-2.0，優選0.6-1.6，特別是0.7-1.4Cr＝1.0-3.0，特別是1.5-2.01Ni＝3.5-4.9，優選3.5-4.7，特別是4.15-4.6Mo＝0.20-2.9，特別是0.3-0.9Al＝0.002-0.65，優選0.005-0.1，特別是0.005-0.04V＝0.5-5.9，優選1.8-3.9，特別是1.9-2.9其余為鐵和雜質，并且輥核由球墨鑄鐵構成。
29.權利要求26至28的復合不定輥，其特征為，工作或輥套材料具有以重量％計的V＝3.1-3.9，優選3.3-3.75和Nb+Ta＝小于0.6其余為鐵和雜質。
30.權利要求26至29之一的復合不定輥，其特征為，輥套或工作部件與低合金化的鑄鐵，優選球墨鑄鐵制成的輥核之間的連接區域在徑向方向具有的抗彎曲強度(3點彎曲樣品)高于600N/mm2。
全文摘要
本發明涉及一種制備和加工用于帶輥套的不定輥的鑄材的方法。為對鑄件,特別是帶鋼軋機組的成品機架中的輥,改善其使用性能和其壽命,按本發明規定,(A)制備化學組成如下的熔體,以重量%計:2.0－3.5的C,110－2.0的Si,0.5－2.0的Mn,1.0－3.0的Cr,3.5－4.9的Ni,0.2－2.9的Mo,其余為鐵和雜質和(B)添加多于0.5重量%,最高至5.9重量%的釩,并溶于其中和(C)熔體組成通過確定碳,硅,鎳的濃度和生成碳化物的元素的有效總和,按合金技術這樣調節,以使在其凝固過程中形成包括1.0－3.0重量%石墨并要求每mm
文檔編號C22C37/10GK1347463SQ00805250
公開日2002年5月1日 申請日期2000年4月20日 優先權日1999年4月22日
發明者B·菲斯特里策爾, K－H·施羅德, M·溫德哈杰, K－H·澤亨伯格 申請人:蘇薩－維芬R.&.E維恩伯格鋼鐵廠股份公司