專利名稱：一種含硼高速鋼軋輥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄鋼軋輥及其制備方法，特別涉及一種含硼高速鋼軋輥及其制備方法，屬于軋鋼技術領域。
背景技術：
軋輥的品種和制造工藝隨冶金技術的進步和軋鋼設備的演變而不斷發展。中世紀軋制軟的有色金屬時使用強度低的灰鑄鐵軋輥。18世紀中葉英國掌握了軋制鋼板用的冷硬鑄鐵軋輥的生產技術。19世紀下半葉歐洲煉鋼技術的進步要求軋制更大噸位的鋼錠，無論是灰鑄鐵或冷硬鑄鐵軋輥的強度均已不能滿足要求。含碳量為0. 4% 0. 6%普通鑄鋼軋輥相應誕生。重型鍛壓設備的出現更使這種成分的鍛造軋輥的強韌性得到進一步提高。 20世紀初期合金元素的使用和熱處理的引入顯著改善鑄鋼和鍛鋼熱軋輥和冷軋輥的耐磨性和強韌性。熱軋板帶用的鑄鐵軋輥中加入鉬后改善了軋材的表面質量。軋輥中大量使用合金元素是在第二次世界大戰以后，這是軋鋼設備朝著大型化、連續化、高速化、自動化發展以及軋材強度提高、變形抗力加大后對軋輥性能提出更高要求的結果。這段時期中先后出現了半鋼軋輥以及球墨鑄鐵軋輥。20世紀60年代以后又研制成功了粉末碳化鎢軋輥。 70年代初期在日本和歐洲廣泛推廣的軋輥的離心鑄造技術、差溫熱處理技術等使板帶軋輥的綜合性能顯著改善。復合高鉻鑄鐵軋輥也成功地用于熱帶軋機上。同期，鍛造白口鐵和半鋼軋輥在日本得到應用。80年代歐洲又推出高鉻鋼軋輥及超深淬硬層的冷軋輥以及用于小型型鋼及線材精軋的特殊合金鑄鐵軋輥。當代軋鋼技術的發展促使更高性能軋輥的開發研制。采用離心鑄造法和新的復合方法如連續澆注復合法(CPC法)、噴射沉積法(Osprey 法)、電渣焊法以及熱等靜壓法生產的芯部為強韌性好的鍛鋼或球墨鑄鐵、外層為高速鋼系列的復合軋輥以及金屬陶瓷軋輥已分別在歐洲、日本新一代型材、線材、帶鋼軋機上得到應用。為了提高軋輥的性能，日本專利JP2009214122-A公開了一種熱軋復合軋輥制備方法，該軋輥的的主要化學成分是1-2% C，0. 2-2% Si，0. 2-2% Mn, 4-8% V, 2-5% Cr,
2-8%Mo和/或W，0. 05-0. 3% Ti,該軋輥采用CPC法成形，在軋輥外層澆注過程中，還加入不超過3%且尺寸小于50 μ m的金屬碳化物，以改善軋輥性能。日本專利JP200^64^8-A 也公開了一種復合軋輥制備方法，其外層含有1-3% C、0. 2-2% Si、0. 2-2% Mn,3-10% V、
3-10%Cr、2-10% W和/或Mo、小于0. 2% Ti、其余是！^和不可避免的微量雜質。復合軋輥采用連續鑄造方法成形，軋輥外徑250-620mm。為了進一步提高軋輥性能，還加入0. 2-5% Ni，0. 2-10% Co和/或0. 2-2% Nb。韓國專利KR777673-B1還公開了一種復合軋輥制造方法，即先采用鑄造方法制造一根普通軋輥，能后通過堆焊方法在輥面形成一層含13% Cr的耐磨堆焊合金層，使軋輥耐磨性得以提高。中國發明專利CN1133758則公開了一種具有軋輥外層材料的熱軋用軋輥，軋輥外層材料的含量為 C :2. 5 4. 0%, Cr :6. 0 20%, V :3. 0 10. 0%, Nb :0. 6 5. 0%, Mo 2. 0 15%;Si 3. 0 以下，Mn 3. 0 以下，且滿足下式:10.5(%) ^ 6. 5 ·0(%)-1. 3 ·Υ(%)-0.7-Nb(%)^2-Cr(%)-2%,其余部分為拘和不可避免的雜質，產品具有優良耐磨性和低摩擦系數。中國發明專利CN101412096還公開了一種原生柱/帶狀硬質點復合耐磨軋輥的制備方法，該方法制備的復合耐磨軋輥由芯部和表面耐磨層構成，芯部材料選用韌性高的鋼材質， 表面耐磨層由高硬度柱/帶狀硬質點和高韌性金屬材料復合而成。首先機加工出軋輥芯部，再用高合金粉芯絲/帶材(注帶材可由絲材壓制而成)在軋輥芯部表面支撐架上編織出一定厚度的絲/帶材骨架并綁扎或焊接固定好，將編織好的預制件放入澆鑄型腔中，利用高溫鋼液進行澆鑄，對高合金粉芯絲/帶材進行鑄滲、燒結或熔化，在一定溫度區間內， 合金元素進行短程擴散，在軋輥表面實現高硬度柱/帶狀硬質點與高韌性基體金屬兩部分的冶金結合，形成內含一定比例的柱/帶狀硬質點的表面硬質點耐磨復合層。中國發明專利CN1557578還公開了仿生非光滑耐磨軋輥，其技術方案是為提高軋輥表面耐磨性能，提供一種仿生非光滑耐磨軋輥，有效地提高型材軋輥的使用壽命。該軋輥由耐磨材料輥皮和具有較好韌性的芯部材料復合而成，其特點是輥皮具有微米級鱗片狀的非光滑表面，其輥皮表面的鱗片形態是長軸為50 200微米、短軸為25 100微米、高度為25 100微米，其分布密度為200 5000個/100平方毫米。中國發明專利CN101985683A還公開了 Crl2MoV 軋輥的淬火工藝，其淬火加熱溫度為650°C，以工件有效壁厚為基準，每毫米厚保溫2分鐘， 累計時間，再加熱至1020°C，以工件有效壁厚為基準，每毫米厚保溫1分鐘，累計時間，工件放入300°C的50% KN03+NaNo2硝鹽溶液中等溫，等溫時間2小時取出，工件在180°C回火三次，時間以工件有效厚度為基準，每毫米厚保溫10分鐘，累計時間。該發明采用硝鹽淬火，保證了 Crl2MoV軋輥的硬度，增加了使用中的耐磨性。中國發明專利CN10201^94A還公開了一種大尺寸高韌性耐磨合金軋輥及其制造方法，軋輥由高韌性耐磨合金外層和高強度鑄鐵內層組成，外層的化學成分按質量百分比計為碳3. 2-3. 6，硅< 1. 0，錳0. 8-2. 0， 硫< 0. 05，磷 0. 1-0. 3，鉻 1. 2-1. 8，鎳 3. 6-4. 2，鉬 0. 3-0. 6，鈦< 0. 1，釩< 0. 2，其余為鐵和不可避免的雜質，其特征在于軋輥顯微組織由碳化物、下貝氏體和奧氏體組成，其中奧氏體的體積分數在10-35%之間。其制造方法包括以下步驟(1)電爐熔煉；( 離心澆注軋輥外層，( 離心澆注軋輥內層；(4)內層澆注完成后，冷卻到900-800°C時，將軋輥從模具中取出空冷至400-300°C時放入保溫爐內保持5-15小時，然后再取出空冷；(5)將成型的合金軋輥經機械加工制得成品。該發明不易開裂，軋輥面硬度均勻，性能優良。中國發明專利CN102146M7A還公開了一種合金鋼軋輥及其制造方法，該合金鋼軋輥內含有硅、錳、鉻、鉬、鎳、釩、鈮等金屬元素，碳的含量為0. 60 0. 68%，硫和磷的含量均小于等于 0. 025%。其制造方法包括冶煉工藝、鍛造工藝和熱處理工藝，其中的熱處理工藝又包括鍛后熱處理工藝、預備熱處理工藝、淬火熱處理工藝和最終回火工藝。在淬火熱處理工藝中采用了中頻電磁感應加熱裝置和噴水裝置。通過上述材質和熱處理工藝的改進，該軋輥可延長連續軋制時間2小時以上，表面硬度、淬火層深度、表面耐磨性能和抗斷裂等事故的能力也明顯提高，綜合性能有了明顯改善，軋輥的損耗也有所降低，換輥頻率明顯減少，使冷軋鋼板的生產效率得到了進一步提高。中國發明專利CN101880834A還公開了一種具有高耐磨性和粗糙度保持能力的冷軋輥，其材質中的化學組分及重量百分含量為CO. 90 1. 10 ； SiO. 2 1. 00 ；MnO. 40 0. 70 ；Cr4. 80 6. 80 ；Mol. 00 2. 00 ；V0. 10 0. 50 ；Ni 彡 0. 40 ； S^ 0.02 ;P ^ 0. 02 ；其余為狗。冷軋輥的表面硬度為92HSD 100HSD。熱處理的淬火加熱溫度為960°C 1020°C，冷處理的溫度為-90°C _50°C，處理時間為2h 8h，回火保溫溫度為120°C 145°C，保溫時間為60h 150h。采用該發明材料和性能制得的冷軋工作輥，具有高的粗糙度保持能力和高耐磨性，在同樣的使用條件下，該發明軋輥的使用壽命比原來普通鉻鋼系的材料制造的軋輥提高了 50%。中國發明專利CN101797630A還公開了一種改進型高速鋼軋輥及其制備方法，采用離心復合鑄造方法成形，軋輥外層是高速鋼，軋輥內層是球鐵或高強度鑄鐵。軋輥外層在離心鑄造機上成形，然后將輥芯鐵水在靜態下填芯，澆注成高速鋼復合軋輥。高速鋼軋輥外層的原料組成是(質量分數)60-65%的M2高速鋼(W6Mo5Cr4V2)廢鋼，1. 0-1. 4 %的金屬鋁，5. 0-5. 5%的硼鐵，9. 2-9. 4%的碳素鉻鐵，
0.2-0. 4%的鈦鐵，1. 0-1. 2%的鎳鎂合金，18-23%的Q235廢鋼。本發明軋輥利用電爐便可生產，硬度高、不加貴重鐵合金、且取消高溫淬火處理，工藝簡便、生產成本低廉，具有良好的耐磨性。但是，國內外已開發的各種軋輥普遍存在力學性能波動大和耐磨性較差的不足， 本發明針對現有軋輥存在等不足，發明了一種性能優異的整體含硼高速鋼軋輥制備方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種含硼高速鋼軋輥及其制備方法。本發明是在耐磨性能優異的M2(W6Mo5Cr4W)高速鋼基礎上，適當降低鎢、鉬、釩等貴重合金元素的含量，并提高鉻、碳元素加入量，另外加入少量硼、鋁、氮、銅等合金元素，以便改善高速鋼軋輥的耐磨性能。另外還加入稀土、鎂、鈦、鉀、鈉、碲、鉍等元素，細化凝固組織，改善含硼高速鋼軋輥中碳化物的形態和分布，提高含硼高速鋼軋輥力學性能和使用性能。本發明軋輥的輥頸和輥身采用同一材料，為了保證輥頸的高強度以及輥身的高硬度和高耐磨性，軋輥淬火冷卻過程中，輥頸采用隔熱材料保護緩慢冷卻，而輥身采用噴油冷卻，確保了軋輥具有良好的使用效^ ο本發明的目的可以通過以下措施來實現本發明一種含硼高速鋼軋輥，其特征在于，軋輥的化學組成成分是(質量分數， % ) :0. 95-1. 15C，8. 5-9. OCr, 1. 0-1. 2Mo，0. 5-0. 8W，0. 5-0. 8V，0. 4-0. 6B，
1.6-1. 8A1，0. 18-0. 25N，0. 4-0. 6Cu, 1. 2-1. 4Si，0. 06-0. 10RE，0. 03-0. 06Mg，0. 04-0. 08Ti, 0. 025-0. 045K，0. 025-0. 045Na，0. 02-0. 04Te，0.02-0.04Bi， < 0. 5Mn, < 0.025S, < 0. 030P，余量為！^和不可避免的微量雜質。本發明上述軋輥的制備方法，其特征在于，軋輥用電爐熔煉，包括以下步驟1)首先用廢鋼、增碳劑、鉻鐵、銅板、鎢鐵和鉬鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵，升溫至1520-1550°C時，加入鋁和含氮鉻鐵，然后依次加入釩鐵、硼鐵和鈦鐵，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度升至1560-1580°C，扒渣后出爐。2)將鉍鐵、碲化銅中間合金、含鉀物質、含鈉物質和稀土鎂合金破碎至粒度小于 IOmm的小塊，經180-200°C烘干后，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理。3)將鋼水在鑄型中澆注成軋輥，鋼水澆注溫度1460-1480°c。4)澆注10 1 后開箱空冷軋輥，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺。5)軋輥在機械加工前需要進行軟化退火處理，軟化退火工藝為 (920-950) 0C X (3-5)h，爐冷至溫度為560_580°C時，空冷，然后進行粗加工。6)將粗加工后的軋輥重新加熱至1100-1120°C，保溫2-池，然后輥面噴油冷卻25-30min，輥頸表面則涂敷有隔熱材料實現緩冷。最后將軋輥加熱至500-55(TC，保溫 8-lOh后，爐冷至溫度低于^(TC出爐空冷至室溫，最后精加工至規定尺寸和精度。在本發明步驟2)中所述的含鉀物質為KMnO4經350°〇焙燒后得到的固體物質； 所述的含鈉物質為NaOH和C經熱還原反應后的含鈉產物；隔熱材料優選為CaO/SiA的混合物或石棉布，Ca0/Si02的混合物導熱系數優選為0. 043 (w/m. k)，石棉布導熱系數優選 0. 069 (w/m. k)；本發明的其他原材料為本領域的常規物質，只要最終能達到本發明軋輥的化學組成成分均可。合金材質的性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學成分及熱處理工藝，本發明化學成分是這樣確定的碳碳加入高速鋼軋輥一方面與鎢、鉬、釩、鉻等強碳化物形成元素結合生成高硬度碳化物，提高軋輥耐磨性，另一方面，高溫熱處理過程中溶于基體，提高基體淬透性和淬硬性，但是，碳加入量過多，高速鋼軋輥脆性增大，合適的加入量為0. 95-1. 15%。鉻鉻在高速鋼中主要是增加淬硬層深度，通常含量均在4%左右。在高速鋼軋輥中適當提高鉻含量，可以增加軋輥材料中M7C3型碳化物數量，有利于改善軋輥耐磨性， 此外鉻含量增加，還可減輕軋輥高溫加熱過程中的氧化和脫碳，綜合考慮將鉻含量控制在 8. 5-9. 0%。鎢和鉬鎢在鋼中既能形成碳化物，又部分溶于固溶體中，提高鋼的回火穩定性。 鉬與鎢結構及物理性能相近，可以互相代替，Mo可以代替1.6%-2.0% W，含鉬高速鋼碳化物的不均勻性明顯優于鎢系高速鋼，鉬系高速鋼的紅硬性低于鎢系，但其抗彎強度和沖擊韌性明顯好于鎢系高速鋼。但是，鎢、鉬均為價格昂貴的合金元素，綜合考慮將鎢含量控在 0. 5-0. 8%, Mo 含量控制在 1.0-1.2%。釩釩是強碳化物形成元素，與碳結合生成高硬度VC，明顯改善軋輥耐磨性，但釩是價格昂貴的合金元素，綜合考慮將釩含量控在0. 5-0. 8%。硼硼與鐵結合生成高硬度的!^e2B,明顯改善軋輥耐磨性，此外，硼還可以明顯提高軋輥淬透性，在高速鋼軋輥中，加入適量廉價的硼元素，取代價格昂貴的鎢、鉬、釩、鈮、鈷等合金元素，有利于降低軋輥生產成本。但是，加入過多的硼會降低軋輥的強度和韌性，合適的硼加入量為0. 4-0.6%。鋁、硅和銅鋁、硅和銅均是非碳化物形成元素，加入含硼高速鋼軋輥中，主要固溶于基體，提高基體強度，改善軋輥耐磨性。銅的加入還可以明顯改善軋輥的淬透性。但是， 加入過多的鋁，鋼水熔煉困難，而加入過多的硅，軋輥使用中易出現開裂和剝落，加入過多的銅則增加軋輥生產成本。綜合考慮將鋁含量控在1. 6-1. 8%，硅含量控制在1. 2-1. 4%, 銅含量控制在0. 4-0.6%。氮含硼高速鋼軋輥中，加入氮元素的主要作用有二，其一是提高軋輥材料的淬透性，改善其耐磨性，其二是氮與鋼中的鈦、硼、釩等元素結合生成高熔點的的VN，TiN, BN等質點，可以起凝固核心作用，有利于細化凝固組織，改善含硼高速鋼軋輥的強韌性，但是，氮加入量過多，軋輥中易出現氣孔，反而降低含硼高速鋼軋輥性能，綜合考慮，將氮含量控制在 0. 18-0. 25%。稀土、鎂、鈦、碲、鉍高速鋼軋輥中，加入稀土、鎂、鈦、碲、鉍的主要目的是為了細化凝固組織，改善夾雜物形態和分布，提高含硼高速鋼軋輥的綜合性能，合適的稀土加入量為0. 06-0. 10%，合適的鎂加入量為0. 03-0. 06%，合適的鈦加入量為0. 04-0. 08%，合適的碲加入量為0. 02-0. 04%，合適的鉍加入量為0. 02-0. 04%。鉀和鈉鉀和鈉可降低含硼高速鋼的初晶結晶溫度和共晶結晶溫度，初晶結晶溫度和共晶結晶溫度的下降，有助于鋼水在液相線和共晶區過冷，而合金的結晶過冷度增大， 會使形核率大大增加，因此，鉀、鈉使初晶奧氏體晶核增多，初晶奧氏體得以細化，初晶奧氏體的細化導致共晶反應時殘留鋼液相互被隔開的趨勢增強，進而導致共晶組織的細化。此外，鉀、鈉在共晶結晶時選擇性地吸附在共晶碳化物擇優生長方向的表面上，形成吸附薄膜，阻礙鋼液中的Fe、W、M0、Cr、C等原子長入共晶碳化物晶體，降低了共晶碳化物
擇優方向的長大速度，導致
方向長大減慢，而W01]、[100]方向長大速度增大，導致共晶碳化物變成不規則的團塊狀。初晶奧氏體的細化和共晶碳化物形態的改善，有利于高速鋼機械性能，特別是沖擊韌性的大幅度提高。值得注意的是，鉀、鈉非常活潑，極易氧化和揮發，比重小，不易直接加入金屬液中，而且純的鉀、鈉價格高，直接加入含硼高速鋼軋輥經濟上也不合理。本發明的含鉀物質為經350°C焙燒過的ΚΜη04。加入鋼水之前，KMnO4經過350°C焙燒，由于KMnO4不穩定，在焙燒過程中會發生如下反應AKMnO4 240°c > AMnO2 + IK2O + 302 個式(1)AKMnO4 2m°c > IMn2O3 + IK2O + AO2 個式 O)因此，加入到鋼水中含鉀物質的主要成分其實是Μη02、Μη203*Κ20三種物質，而K2O 在鋼水高溫作用下，又會發生如下反應IK1O 881°c > 4K + O2 個式(3)本發明的含鈉物質為NaOH和C經熱還原反應后的產物。其主要反應式為6Na0H+2C — 2Na2C03+2Na+3H2式鉀、鈉加入量過少，對含硼高速鋼的性能影響不大，加入量過多，導致合金中夾雜物數量增多，對機械性能也有不良影響，綜合考慮，將鉀含量控制在0. 025-0. 045 %，鈉含量控制在 0. 025-0. 045%錳錳降低含硼高速鋼軋輥的硬度，損害含硼高速鋼軋輥耐磨性，將其含量控制在 0. 5%以下。硫和磷硫和磷是含硼高速鋼軋輥中的有害元素，對其含量應嚴格控制，其中磷含量控制在0. 03%以下，硫控制在0. 025%以下。含硼高速鋼軋輥的性能還與熱處理工藝有關。本發明熱處理工藝制訂的理由如下本發明含硼高速鋼軋輥鑄態硬度較高，達到52-56HRC，直接加工效率低，且刀具消耗多，軋輥在機械加工前需要進行軟化退火處理，軟化退火工藝為(920-950) °C X(3-5)h， 爐冷至溫度為560-580°C時，進行空冷，其室溫硬度降至280-320HB，具有較好的機械加工性能，粗加工效率高，刀具消耗少。將粗加工后的軋輥重新加熱至1100_1120°C進行奧氏體化，并保溫2_3h，一方面可以提高高溫奧氏體中合金元素含量，改善軋輥淬透性和耐磨性，另一方面，高溫加熱和保溫過程中，可以進一步改善碳化物和硼化物的形態和分布，有利于提高軋輥的綜合機械性能。但是加熱溫度過高或保溫時間過長，既增加能耗，也加快軋輥的氧化和脫碳以及促進軋輥組織的晶粒長大，降低軋輥力學性能和使用性能，軋輥淬火加熱溫度控制在 1100-1120°C，保溫時間控制在2-3h，效果最好。此外，軋輥淬火冷卻過程中，直接采用風冷或空冷，輥面硬度低，耐磨性差，而直接采用水冷或油冷，輥面冷卻過快，應力過大，極易出現裂紋。本發明高速鋼軋輥淬火冷卻過程中，輥面采用噴油冷卻25-30min，可確保輥面高硬度和優異的耐磨性，又不會因應力過大而出現裂紋。本發明高速鋼軋輥冷卻過程中，輥頸表面涂敷隔熱材料實現緩冷，輥頸中不會出現脆性的馬氏體組織，輥頸獲得細小的屈氏體組織，可以獲得較高的強度和較好的韌性。 淬火后的軋輥應力大，需要及時回火處理，消除應力，穩定組織。本發明軋輥經500-550°C 并保溫8-lOh的回火處理后，可以獲得內應力小、組織穩定、硬度高和耐磨性好的高速鋼軋棍。本發明效果(1)用本發明制造的軋輥，生產工藝簡便，金相組織中含有15-18%高硬度共晶碳化物和3-5%的高硬度共晶硼化物，導致軋輥輥面宏觀硬度高，達到85-88HSD，具有優良的耐磨性。(2)含硼高速鋼軋輥經稀土、鎂、鈦、碲、鉍、鉀和鈉變質處理后，基體組織明顯細化，共晶碳化物、硼化物由條、帶狀變成小塊狀和團球狀，導致高速鋼軋輥性能大幅度提高， 輥身抗拉強度達到620-650MPa，沖擊韌性達到7-9J/cm2。(3)本發明含硼高速鋼軋輥淬火冷卻過程中，輥頸表面通過涂敷隔熱材料實現緩冷，輥頸組織中不會出現脆性的馬氏體組織，輥頸獲得細小的屈氏體組織，可以獲得較高的強度和較好的韌性，其抗拉強度達到840-870MPa，沖擊韌性達到15-18J/cm2。(4)本發明含硼高速鋼軋輥輥頸和輥身采用同一材料鑄造成形，方便了使用報廢后軋輥的回收，解決了雙金屬復合軋輥使用報廢后回收利用的難題。(5)本發明軋輥的使用壽命比Crl2MoV和GCrl5軋輥提高5倍以上。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳述實施例1 用500公斤中頻感應電爐熔煉含硼高速鋼軋輥材料，其具體制造工藝步驟是1)首先用廢鋼、增碳劑、鉻鐵、銅板、鎢鐵和鉬鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵，升溫至15M°C時，加入鋁和含氮鉻鐵，然后依次加入釩鐵、硼鐵和鈦鐵，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度升至1563°C，扒渣后出爐。2)將鉍鐵、碲化銅中間合金、含鉀物質、含鈉物質和稀土鎂合金(具體稀土元素是鈰)破碎至粒度小于IOmm的小塊，經200°C烘干后，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理。3)將鋼水在鑄型中澆注成軋輥，鋼水澆注溫度1461°C。4)澆注IOh后開箱空冷軋輥，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺。5)軋輥在機械加工前需要進行軟化退火處理，軟化退火工藝為950°C X!3h，爐冷至溫度為580°C時，空冷，然后進行粗加工。6)將粗加工后的軋輥重新加熱至1120°C，保溫池，然后輥面噴油冷卻30min，輥頸表面則涂敷有隔熱材料實現緩冷。最后將軋輥加熱至550°C，保溫他后，爐冷至溫度低于 260°C出爐空冷至室溫，最后精加工至規定尺寸和精度。含硼高速鋼軋輥成分見表1，含硼高速鋼軋輥性能見表2。其中，步驟2)中所述的含鉀物質為KMnO4經350°C焙燒后得到的固體物質；所述的含鈉物質為NaOH和C經熱還原反應后的產物；步驟6)所述的隔熱材料是導熱系數為 0. 043 (w/m. k)的 Ca0/Si02 的混合物。實施例2 用750公斤中頻感應電爐熔煉含硼高速鋼軋輥材料，其具體制造工藝步驟是1)首先用廢鋼、增碳劑、鉻鐵、銅板、鎢鐵和鉬鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵，升溫至1549°C時，加入鋁和含氮鉻鐵，然后依次加入釩鐵、硼鐵和鈦鐵，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度升至1580°C，扒渣后出爐。2)將鉍鐵、碲化銅中間合金、含鉀物質、含鈉物質和稀土鎂合金(具體稀土元素是鑭)破碎至粒度小于IOmm的小塊，經180°C烘干后，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理。3)將鋼水在鑄型中澆注成軋輥，鋼水澆注溫度1477°C。4)澆注1 后開箱空冷軋輥，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺。5)軋輥在機械加工前需要進行軟化退火處理，軟化退火工藝為920°C X^i，爐冷至溫度為560°C時，空冷，然后進行粗加工。6)將粗加工后的軋輥重新加熱至1100°C，保溫池，然后輥面噴油冷卻25min，輥頸表面則涂敷有隔熱材料實現緩冷。最后將軋輥加熱至500°C，保溫IOh后，爐冷至溫度低于 260°C出爐空冷至室溫，最后精加工至規定尺寸和精度。含硼高速鋼軋輥成分見表1，含硼高速鋼軋輥性能見表2。其中，步驟2)中所述的含鉀物質為KMnO4經350°〇焙燒過的固體物質；所述的含鈉物質為NaOH和C經熱還原反應后的產物；步驟6)所述的隔熱材料是導熱系數為0. 043 (w/ m. k)的 Ca0/Si02。實施例3 用750公斤中頻感應電爐熔煉含硼高速鋼軋輥材料，其制造工藝步驟是1)首先用廢鋼、增碳劑、鉻鐵、銅板、鎢鐵和鉬鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵，升溫至1536°C時，加入鋁和含氮鉻鐵，然后依次加入釩鐵、硼鐵和鈦鐵，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度升至1571°C，扒渣后出爐。2)將鉍鐵、碲化銅中間合金、含鉀物質、含鈉物質和稀土鎂合金(具體稀土元素是釔)破碎至粒度小于IOmm的小塊，經190°C烘干后，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理。3)將鋼水在鑄型中澆注成軋輥，鋼水澆注溫度1472°C。4)澆注1 后開箱空冷軋輥，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺。5)軋輥在機械加工前需要進行軟化退火處理，軟化退火工藝為940°C X4h，爐冷至溫度為570°C時，空冷，然后進行粗加工。6)將粗加工后的軋輥重新加熱至11101，保溫》1，然后輥面噴油冷卻^min，輥頸表面則涂敷有隔熱材料實現緩冷。最后將軋輥加熱至530°C，保溫9h后，爐冷至溫度低于260°C出爐空冷至室溫，最后精加工至規定尺寸和精度。含硼高速鋼軋輥成分見表1，含硼高速鋼軋輥性能見表2。其中，步驟2)中所述的含鉀物質為KMnO4經350°〇焙燒過的固體物質；所述的含鈉物質為NaOH和C經熱還原反應后的產物；步驟6)所述的隔熱材料是導熱系數為0. 069 (w/ m. k)的石棉布。表1含硼高速鋼軋輥成分
權利要求
1.一種含硼高速鋼軋輥，其特征在于，軋輥的化學組成成分是(質量分數，％) 0. 95-1. 15C,8. 5-9. OCr, 1. 0-1. 2Mo,0. 5-0. 8ff,0. 5-0. 8V,0. 4-0. 6B, 1. 6-1. 8A1, 0. 18-0. 25N, 0. 4-0. 6Cu, 1. 2-1. 4Si, 0. 06-0. 10RE, 0. 03-0. 06Mg, 0. 04-0. 08Ti, 0. 025-0. 045K，0. 025-0. 045Na，0. 02-0. 04Te，0.02-0.04Bi， < 0.5Mn, < 0. 025S, < 0. 030P，余量為！^和不可避免的微量雜質。
2.根據權利要求1的一種含硼高速鋼軋輥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)首先用廢鋼、增碳劑、鉻鐵、銅板、鎢鐵和鉬鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵， 升溫至1520-1550°C時，加入鋁和含氮鉻鐵，然后依次加入釩鐵、硼鐵和鈦鐵，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度升至1560-1580°C，扒渣后出爐；2)將鉍鐵、碲化銅中間合金、含鉀物質、含鈉物質和稀土鎂合金破碎至粒度小于IOmm 的小塊，經180-200°C烘干后，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理；3)將鋼水在鑄型中澆注成軋輥，鋼水澆注溫度1460-1480°C；4)澆注10 1 后開箱空冷軋輥，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺。5)軋輥在機械加工前需要進行軟化退火處理，軟化退火工藝為(920-950)°C X (3-5) h，爐冷至溫度為560-580°C時，空冷，然后進行粗加工；6)將粗加工后的軋輥重新加熱至1100-1120°C，保溫2-池，然后輥面噴油冷卻 25-30min，輥頸表面則涂敷有隔熱材料實現緩冷，最后將軋輥加熱至500-55(TC，保溫 8-lOh后，爐冷至溫度低于^(TC出爐空冷至室溫，最后精加工至規定尺寸和精度。
3.按照權利要求2的方法，其特征在于，步驟2)中所述的含鉀物質為KMnO4經350°〇 焙燒后得到的固體物質；所述的含鈉物質為NaOH和C經熱還原反應后的含鈉產物。
4.按照權利要求2的方法，其特征在于，隔熱材料為CaO/SiA的混合物或石棉布。
5.按照權利要求4的方法，其特征在于，CaO/SiA的混合物導熱系數為0.043 (w/m. k)， 石棉布導熱系數為0. 069 (w/m. k)。
全文摘要
一種含硼高速鋼軋輥及其制備方法，屬于軋鋼技術領域，化學質量組成0.95-1.15C，8.5-9.0Cr，1.0-1.2Mo，0.5-0.8W，0.5-0.8V，0.4-0.6B，1.6-1.8Al，0.18-0.25N，0.4-0.6Cu，1.2-1.4Si，0.06-0.10RE，0.03-0.06Mg，0.04-0.08Ti，0.025-0.045K，0.025-0.045Na，0.02-0.04Te，0.02-0.04Bi，＜0.5Mn，＜0.025S，＜0.030P，余量為Fe和不可避免的微量雜質。利用電爐可生產，輥面硬度高、耐磨性好和輥頸強度高、韌性好等特點。
文檔編號C22C38/60GK102409267SQ20111036010
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者周榮, 岑啟宏, 竇永平, 符寒光, 蔣業華, 邢建東, 郭紅星, 雷永平 申請人:北京工業大學