專利名稱：一種高速鋼和含有該高速鋼的擠壓輥及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速鋼和含有該高速鋼的擠壓輥及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
輥壓機是80年代中期發(fā)展起來的新型節(jié)能粉磨設(shè)備，具有能耗低、效率高、重量小、噪音低的特點。擠壓輥是輥壓機的重要部件，物料通過50-300Mpa的高壓對輥后呈粉狀或破碎狀態(tài)，在新擠壓輥制造或?qū)εf擠壓輥修復(fù)時，一般在輥面上堆焊耐沖擊、耐磨的多層堆焊層和花紋，花紋層一般有一字型、人字形、菱形幾種形態(tài)。從目前擠壓輥的使用效果來看，主要存在以下四個問題
1)擠壓輥輥面耐磨性不高
擠壓輥輥面的耐磨層和花紋層厚度一般為6-9mm，遇到含硅量較高的物料，輥面磨損較為嚴重，影響擠壓輥使用壽命。

2)擠壓輥輥面剝落
由于耐磨層和花紋層堆焊后有較多的裂紋，且各不同成分堆焊層之間結(jié)合面易產(chǎn)生焊接缺陷，因此使用過程中極易造成剝落。3)擠壓輥圓整度差
由于擠壓輥是通過堆焊來提高耐磨性能，焊后硬度高達HRC60，輥面不加工，因此擠壓輥的圓整度是通過堆焊層的高度來控制的，對工人的技術(shù)要求水平高，易造成圓整度較差。4)擠壓輥輥體傷害大
擠壓輥輥體一般為鍛造調(diào)質(zhì)高強鋼，由于堆焊層與輥體結(jié)合處屬于異種金屬分界面， 組織成分復(fù)雜，止裂性差，因此擠壓輥在使用過程中，輥面處的裂紋由外向內(nèi)擴展至分界面處直至輥體，發(fā)現(xiàn)不及時會嚴重影響輥體的使用壽命。雖然在堆焊材料和工藝方面研究人員做了很多工作，但堆焊本身的特點決定了上述幾個問題難以取得突破性進展，因此從工藝和材料兩個方面入手，尋找代替堆焊的材料和工藝，是一種可行的思路。在軋鋼行業(yè)中，離心鑄造高速鋼軋輥技術(shù)已經(jīng)比較成熟，擠壓輥與高速鋼軋輥在使用工況方面有類似之處，均需輥面具備較好的耐磨損與抗剝落性能， 因此可用高速鋼軋輥代替堆焊軋輥。高速鋼之所以廣泛應(yīng)用于熱軋輥生產(chǎn)行業(yè)，是因為在550°C 620°C之間具有紅硬性，即高溫下仍具備很高的硬度，不易磨損。高速鋼的紅硬性是通過加入大量的W、Mo、 V、Co、Cr等合金元素來實現(xiàn)的，W、Mo、V、Co屬于貴重金屬元素，生產(chǎn)成本高。中國專利 CN1807671 公開了一種高速鋼材料，其成分是(重量 ％) 1. 5-3. 5 C, 2. 0-7. OCr, 2. 0-7. OMo ,4. 0-10. 0V, 4. 0-10. Off, 0-10. OCo, Ni<2.0，其余為鐵。采用該配方可以開發(fā)W、V含量高、 偏析小、耐磨性好的高速鋼軋輥。日本專利JP6330235公開了一種離心鑄造高速鋼材料，其化學成分為(重量 ％) 1. 4-2. 6C, 0. 2-1. 5Si，3-8Cr，6-14 (2Mo+ff), 4-8V, 0. 3-2. 5Ti，這種材料具有優(yōu)異的耐磨性。但上述兩個專利都存在貴重合金元素含量高，生產(chǎn)成本高的不足。 因此，結(jié)合輥壓機擠壓輥自身的使用工況，開發(fā)一種生產(chǎn)成本低、耐磨性好、適用于輥壓機擠壓輥的高速鋼材料，是輥壓機擠壓輥發(fā)展的一個新方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種生產(chǎn)成本低、耐磨性好的高速鋼及含有該高速鋼的擠壓輥及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的第一技術(shù)方案是一種高速鋼，該高速鋼的成分為(重量 ％) :1. 0-2. 0C, 0. 3-1. OSi，0. 3-1. 0 Mn，2. 0-5. OCr，
0.5-1. ONi, 2.0-4.0 Mo，1. 0-3. 0 V，0. 5-1. 5 W，余量為 Fe。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的第二技術(shù)方案是一種擠壓輥，包括輥軸和通過過盈配合固定在其上的復(fù)合輥套；所述復(fù)合輥套設(shè)有內(nèi)外兩層；所述復(fù)合輥套內(nèi)層是由石墨鋼制成的；所述復(fù)合輥套外層是由高速鋼制成；所述高速鋼的成分為(重量 ％) :1. 0-2. 0C，0. 3-1. OSi，0.3-1.0 Mn，2. 0-5. OCr，0. 5-1. ONi，2. 0-4. 0 Mo,
1.0-3. 0 V,0. 5-1. 5 W，余量為 Fe。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的第三技術(shù)方案是上述擠壓輥的生產(chǎn)方法包括以下步驟
一)將復(fù)合輥套外層材料和內(nèi)層材料分別熔煉；
二)將熔煉后的復(fù)合輥套外層材料和內(nèi)層材料依次澆注入離心澆注機進行復(fù)合輥套鑄
造；
三)鑄造成型后的復(fù)合輥套冷卻至室溫；
四)進行回火處理；
五)對回火處理后的復(fù)合輥套進行機加工，將機加工后的復(fù)合輥套熱裝在輥軸上。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是
一)與堆焊擠壓輥相比，具有以下顯著特點
1)堆焊的抗磨損層厚為6-9mm，而高速鋼輥套抗磨損層厚為50-80mm，抗磨損厚度增加。2)高速鋼輥套外層是一個整體，無裂紋，相比堆焊擠壓輥，抗剝落性能大大提升。3)因為冷型的圓整度可以做得很精確，因此不存在輥體圓整度差的問題。4)采用輥軸外固裝復(fù)合輥套的結(jié)構(gòu)，輥軸與復(fù)合輥套之間為過盈配合，復(fù)合輥套外層高速鋼使用過程中產(chǎn)生的缺陷不至于延伸至輥軸。二)與用于軋鋼行業(yè)的高速鋼擠壓輥相比具有以下顯著特點
1)用于輥壓機擠壓輥的高速鋼與用于熱軋鋼行業(yè)軋輥的高速鋼最大不同是不需要具備紅硬性，常溫狀態(tài)下具備良好的硬度和韌性即可，因此本發(fā)明通過適當降低擠壓輥中貴重金屬元素的含量，降低了生產(chǎn)成本。另外，較低的合金元素含量有利于減小輥套的偏析， 改善了高速鋼擠壓輥的韌性。2)輥套熱處理工藝簡單，不做淬火處理，只做回火處理，減小了脆裂傾向，節(jié)省了電能，降低了生產(chǎn)成本。綜上所述，本發(fā)明參考用于軋鋼行業(yè)的熱軋高速鋼軋輥材料與工藝，開發(fā)的高速鋼材料生產(chǎn)成本低、耐磨性好；含有該高速鋼的擠壓輥及其生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)堆焊擠壓輥存在的問題。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、輥軸，2、復(fù)合輥套內(nèi)層，3、復(fù)合輥套外層。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下
請參見圖1。實施例1
一種擠壓輥，包括輥軸3和通過過盈配合固定在其上的復(fù)合輥套，復(fù)合輥套設(shè)有內(nèi)外兩層，復(fù)合輥套內(nèi)層2由石墨鋼制成，制成復(fù)合輥套內(nèi)層2的石墨鋼成分為(重量％):1. 1C， 1.4Si，0.7 Mn，0.02P，0.02S，余量為Fe ；復(fù)合輥套外層1由高速鋼制成，制成復(fù)合輥套外層 1 的高速鋼成分為(重量 ％):1. 2C，0. 4Si，0. 7 Mn, 3. 2Cr,0. 6Ni,2. 8 Mo, 1. 9 V, 1. 1 W，其余為Fe，復(fù)合輥套外層1表面設(shè)有用于增大喂料摩擦力的花紋。上述擠壓輥的生產(chǎn)方法
一)將復(fù)合輥套外層材料和內(nèi)層材料分別采用中頻感應(yīng)電爐熔煉；
二)將熔煉后的復(fù)合輥套外層材料和內(nèi)層材料依次澆注入離心澆注機中進行復(fù)合輥套鑄造；澆注過程中加入稀土合金進行變質(zhì)處理；復(fù)合輥套外層材料的澆注溫度為1400°C， 澆注壁厚為60mm，內(nèi)層材料澆注溫度為1450°C，根據(jù)加工余量調(diào)整內(nèi)層壁厚；
三)鑄造成型后的復(fù)合輥套保留在離心澆注機中，自然冷卻至室溫；
四)進行回火處理，使其達到擠壓輥使用工況的需求。在本實施例中，回火處理做了兩次，第一次回火加熱速度12°C/h，加熱溫度520°C，保溫7小時。第二次回火加熱速度15°C / h,加熱溫度230°C，保溫7小時。五)將熱處理完畢后的復(fù)合輥套，按圖紙精加工至規(guī)定尺寸和精度后，熱裝在已經(jīng)制成的輥軸上，輥軸采用調(diào)質(zhì)處理后的42CrMo，鍛造而成。上述輥套外徑F1400mm，長度1000mm，外層壁厚60mm，內(nèi)層壁厚190mm。經(jīng)檢測，該實施例公開的擠壓輥輥套外層高速鋼硬度為HSD80. 2，沖擊韌性為 16. 4/J. cm2。應(yīng)用本實施例的輥壓機，在水泥粉磨過程中無斷輥、剝落的現(xiàn)象，抗磨損性能比堆焊擠壓輥提高1. 6倍，提高了作業(yè)率，延長了換輥周期，改善水泥粉磨質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟效益。實施例2
與實施例1的不同之處在于
1)復(fù)合輥套外層高速鋼成分為(重量％) :1. 0C，0. 3Si，0. 8 Mn, 3. 8Cr, 1. ONi, 2. 0 Mo， 2.5 V，0. 5W，其余為 Fe。內(nèi)層石墨鋼成分為(重量 ％) :1. 3C，2. OSi，0.5 Μη,Ο. 02Ρ,0. 02S,
余量為Fe。2)復(fù)合輥套外層材料的澆注溫度為1400°C，內(nèi)層材料澆注溫度為1500°C。3)第一次回火加熱速度20°C /h，加熱溫度500°C，保溫6小時。第二次回火加熱速度20°C /h,加熱溫度240°C，保溫6小時。4)復(fù)合輥套外徑F1200mm，長度800mm，外層壁厚80mm，內(nèi)層壁厚170mm。5)經(jīng)檢測，該實施例公開的擠壓輥輥套外層高速鋼硬度為HSD79. 8，沖擊韌性為 17. 7/J. cm2。5)應(yīng)用本實施例的輥壓機抗磨損性能比堆焊擠壓輥提高1. 6倍。實施例3 與實施例1的不同之處在于
1)復(fù)合輥套外層高速鋼成分為(重量％) :2. 0C，0. 8Si，1.0 Mn, 2. 0Cr,0. 5Ni,4. 0 Mo， 3.0 V，0. 5W，其余為 Fe。內(nèi)層石墨鋼成分為(重量 ％) :1. 0C，1. 4Si，0.5 Mn，0. 02P，0. 02S，
余量為Fe。2)復(fù)合輥套外層材料的澆注溫度為1500°C，內(nèi)層材料澆注溫度為1470°C。3)第一次回火加熱速度10°C /h，加熱溫度600°C，保溫10小時。第二次回火加熱速度12°C /h，加熱溫度300°C，保溫8小時。4)復(fù)合輥套外徑F1200mm，長度800mm，外層壁厚50mm，內(nèi)層壁厚200mm。5)經(jīng)檢測，該實施例公開的擠壓輥輥套外層高速鋼硬度為HSD82. 7，沖擊韌性為 14. 7/J. cm2。5)應(yīng)用本實施例的輥壓機抗磨損性能比堆焊擠壓輥提高1. 9倍。實施例4
與實施例1的不同之處在于
1)復(fù)合輥套外層高速鋼成分為(重量％) :1.8C，1.0Si，0. 3 Mn, 5. OCr, 1. ONi, 3. 4 Mo， 1.0 V，l. 5W，其余為 Fe。內(nèi)層石墨鋼成分為(重量 ％) :2. 0C，1. OSi，1.0 Mn，0. 02P，0. 02S，
余量為Fe。2)復(fù)合輥套外層材料的澆注溫度為1450°C，內(nèi)層材料澆注溫度為1450°C。3)第一次回火加熱速度20°C /h，加熱溫度600°C，保溫6小時。第二次回火加熱速度IO0C /h，加熱溫度200°C，保溫10小時。4)復(fù)合輥套外徑F1200mm，長度800mm，外層壁厚75_，內(nèi)層壁厚175_。5)經(jīng)檢測，該實施例公開的擠壓輥輥套外層高速鋼硬度為HSD82. 0，沖擊韌性為 14. 4/J. cm2。5)應(yīng)用本實施例的輥壓機抗磨損性能比堆焊擠壓輥提高1. 8倍。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高速鋼，其特征在于，該高速鋼的成分為(重量％) :1.0-2. 0C,0. 3-1. OSi, 0. 3-1. 0 Mn, 2. 0-5. OCr, 0. 5-1. ONi，2. 0-4. 0 Mo, 1. 0-3. 0 V,0. 5-1. 5 W，余量為 Fe。
2.一種擠壓輥，其特征在于，包括輥軸和通過過盈配合固定在其上的復(fù)合輥套；所述復(fù)合輥套設(shè)有內(nèi)外兩層；所述復(fù)合輥套內(nèi)層是由石墨鋼制成的；所述復(fù)合輥套外層是由高速鋼制成；所述高速鋼的成分為(重量％) 1. 0-2. 0C, 0. 3-1. OSi，0. 3-1. 0 Mn，2. 0-5. OCr，0.5-1. ONi, 2.0-4.0 Mo，1. 0-3. 0 V，0. 5-1. 5 W，余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擠壓輥，其特征在于，所述石墨鋼的成分為(重量％):1.0-2. 0C, 1. 0-2. OSi, 0. 5-1. 0 Mn, <0. 03P, <0. 03S，余量為 Fe。
4.一種如權(quán)利要求2或3所述的擠壓輥生產(chǎn)方法其特征在于，包括以下步驟一)將復(fù)合輥套外層材料和內(nèi)層材料分別熔煉；二)將熔煉后的復(fù)合輥套外層材料和內(nèi)層材料依次澆注入離心澆注機進行復(fù)合輥套鑄造；三)鑄造成型后的復(fù)合輥套冷卻至室溫；四)進行回火處理；五)對回火處理后的復(fù)合輥套進行機加工，將機加工后的復(fù)合輥套熱裝在輥軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擠壓輥生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟四)包括兩次回火處理， 第一次回火加熱速度10-20°C /h，加熱溫度500-600°C，保溫6-10小時；第二次回火加熱速度10-200C /h，加熱溫度200-300°C，保溫6-10小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擠壓輥生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟二)中所述復(fù)合輥套外層材料的澆注溫度為1400-1500°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任意一項所述的擠壓輥生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟二)中所述內(nèi)層材料澆注溫度為1450-1500°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擠壓輥生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟四)中鑄造成型后的復(fù)合輥套保留在立式離心澆注機中，自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速鋼，該高速鋼的成分為(重量%)1.0-2.0C，0.3-1.0Si，0.3-1.0Mn，2.0-5.0Cr，0.5-1.0Ni，2.0-4.0Mo，1.0-3.0V，0.5-1.5W，余量為Fe。本發(fā)明還公開了一種含有上述高速鋼的擠壓輥及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明公開的高速鋼成本低、耐磨性好；含有該高速鋼的擠壓輥及其生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)堆焊擠壓輥存在的問題。
文檔編號B22D19/16GK102251187SQ20111020188
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者趙怡德, 邊漢民, 陳勇 申請人:中材裝備集團有限公司, 天津中材工程研究中心有限公司