專利名稱：一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法
技術領域：
本發明為一種高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，特別涉及一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，屬于金屬耐磨材料技術領域。
背景技術：
軋輥是軋鋼生產中的主要消耗備件之一，軋輥消耗約為軋鋼生產成本的5% 10%。如果考慮因軋輥消耗而帶來的生產停機、降產和設備維護增加等因素，則其所占生產成本的比重會更高。軋輥質量不僅關系到軋鋼生產成本和軋機生產作業率，還在很大程度上影響軋材質量。隨著軋鋼技術的發展，軋機速度和自動化程度不斷提高，對軋輥質量特別 是軋輥的耐磨性、強度及韌性等提出了更高的要求。進一步提高軋輥性能以適應軋機的需要，實現鋼鐵型材的節能降耗生產，是軋輥研制者面臨的新目標。我國軋輥制造業經過幾十年的發展和壯大，目前已成為世界軋輥產量大國，軋輥制造技術和材質品種方面有很大的發展。在軋輥材質方面，從球墨鑄鐵、合金無限冷硬鑄鐵發展到現在的針狀組織球墨鑄鐵、高合金無限冷硬鑄鐵、高鉻鑄鐵、硬質合金、半高速鋼和高速鋼等。在鑄造工藝方面也從常規澆鑄單一材質和溢流法澆鑄復合材質，發展到離心復合澆鑄工藝。目前國內軋輥供應能力已達到70萬噸以上，設計制造能力可以達到100 120萬噸。隨著我國軋鋼裝備的改造和不斷從國外引進先進的軋機，軋機向自動化、連續化、重型化方向發展，對軋輥的組織和性能提出了更高的要求。然而，我國自行研制的冶金軋輥軋制鋼材平均消耗與發達國家相比尚有較大的差距。來自中國鋼鐵協會的最新統計，2011年我國鋼產量已接近9億噸，占全球鋼產量40%以上，我國已成為全球最大的鋼材生產和凈出口國。目前，我國軋輥消耗為1.0 1.2 kg/t鋼，年消耗軋輥近百萬噸，年消耗軋輥資金140億元以上。為了滿足軋鋼生產的實際需要，我國每年都需要花費大量外匯進口軋輥，僅2010年進口優質軋輥約3. 0萬噸，消耗外匯約2億美元。我國軋輥的大量消耗，造成了資源和能源的巨大浪費。另外，國外軋輥年消耗量也超過百萬噸，市場需求量大。因此，提高軋輥質量，延長軋輥壽命，不僅能節省大量外匯，而且還可以節省大量的軋輥材料，開發優質長壽命軋輥材料及其成形技術，不僅可滿足國內需求，而且還可實現出口創匯。中國發明專利CN101445892公開了一種高硼高速鋼軋輥材料，該軋輥材料具有成本低，使用壽命長，綜合性能好等優點。中國發明專利CN102409267A還公開了一種含硼高速鋼軋輥及其制備方法，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。中國發明專利CN101623751還公開了一種含硼低合金高速鋼軋輥的制備方法，其特征在于軋輥首先采用金屬型澆注，軋輥輥身材質是含硼低合金高速鋼，輥芯是球墨鑄鐵。軋輥經粗加工后，置于溫度低于200°C的加熱爐中，保溫I 3小時后，然后以15 25°C /小時的升溫速度加熱至520 580°C，保溫后空冷。再將軋輥重新置于溫度低于300°C的加熱爐中，保溫I 2小時后，然后以28 40°C /小時的升溫速度加熱至480 510°C，保溫后爐冷至溫度低于180°C后，空冷至室溫。不僅能耗低、熱處理周期短，而且具有良好的使用效果。中國發明專利CN101805869A還公開了一種含硼高鉻高速鋼軋輥材料及其熱處理方法，該軋輥材料經熔煉、爐外變質、澆注和熱處理后，精加工成軋輥，軋輥材料硬度高、耐磨性好，且不需要高溫熱處理，具有工藝簡便、能耗低和使用壽命長等特點，推廣應用具有較好的經濟效益。中國發明專利CN101831590A還公開了一種高硼低合金高速鋼軋輥及其制造方法，該軋輥由輥身(I)和輥芯(2)兩部分組成，軋輥輥身化學組成成分是(質量分數，％ ) :C :0. 32 0. 55%,B :1. 42 2. 13%,Cr :5. 2 6. 5%,W :2. 5 4. 5%,V :1. 6 1. 8%,Nb
0.5 1. 0%、S1:0. 3 1. 0%、Mn :0. 3 1. 0%、T1:0. 10 0. 20%、N :0. 05 0. 12%、Y :0. 04 0. 12%, Mg :0. 08 0. 15%, P < 0. 04%, S < 0. 04%，余量為 Fe。本發 明制得的軋輥具有硬度高、淬透層深、耐磨性和抗熱疲勞性能好等特點，在熱軋鋼生產中具有良好的使用效果。中國發明專利CN102061423A還公開了一種含硼高速鋼軋輥材料的復合處理方法，屬于耐磨材料技術領域。處理步驟如下首先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，鋼水經脫氧、脫硫后，將溫度升至1630 1650°C后出爐，然后將加熱至1000 1100°C，并破碎至2 6mm的硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。鋼包底部預先加入了含稀土、鉀、鎂、鍶、鈣等多種微量元素的復合變質劑，鋼水出爐3 5分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，吹氬時間6 10分鐘，鋼水溫度達到1460 1480°C后，將鋼水澆注成軋輥。軋輥具有夾雜物少、力學性能高和使用壽命長等特點，推廣應用具有很好的經濟效益。中國發明專利CN102366830A還公開了一種含硼軋輥的鑄造方法，所述含硼軋輥的外層采用離心鑄造方法成形，輥芯采用球墨鑄鐵，并以頂注方法澆注成形。本發明方法在所采用的軋輥外層材料中含有硼，以提高軋輥的耐磨性，同時添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高軋輥的硬度。中國發明專利CN102107215A還公開了一種資源節約型含硼高速鋼復合軋輥及其制備方法，由外層和輥芯兩部分通過離心復合鑄造而成。其外層各種原料組成35-40%高速鋼軋輥的合金鐵屑、20-25 %高鉻鑄鐵軋輥的合金鐵屑、15-20 %高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥的合金鐵屑、4-8%鎢渣鐵合金、1. 0-1. 5% 硼鐵、1. 0-1. 2%低碳錳鐵、0. 15-0. 25%鈦鐵、0. 2-0. 3%釔基重稀土硅鐵合金、0. 25-0. 30%氮化鉻鐵、0. 2-0. 3%鎂鋁鈣合金，余量是低碳廢鋼片。輥芯是球墨鑄鐵。該發明復合軋輥具有良好的綜合力學性能和耐磨性，且以軋輥加工殘渣為主要原料，具有節約資源和成本低廉等特點，推廣應用具有良好的經濟和社會效益。中國發明專利CN101078090還公開了一種低合金高速鋼軋輥材料及制造方法，其材料的化學成分是(重量％ ) C 1. 2 1. 8%, Cr :4. 5 6. 5%, W :1. 0 3. 0%, Mo :1. 0 3. 0%, V 3. 0 5. 0%，Al :0. 6 1. 2%，S1:0. 8 1. 2%，N :0. 05 0. 15 %, B :0. 04 0. 12%,Nb :0. 05 0. 20%，T1:0. 06 0. 18%，Y :0. 04 0. 15%, Mn < 0. 5%, P < 0. 04%, S< 0. 04%，余量 Fe，且實際碳含量為0. 033W+0. 063Mo+0. 060Cr+0. 200V+ (0. 08 0. 20)。制造用電爐熔煉，軋輥采用離心復合鑄造或連續復合鑄造成型，軋輥經過粗加工后進行淬火和回火處理，最后精加工至規定尺寸和精度。該低合金高速鋼軋輥材料含有較少的鎢、鑰合金元素，不含價格昂貴的鈷元素，生產成本低，具有良好的紅硬性、強韌性和耐磨性。但是，目前所開發的各種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，均存在工藝穩定性較差和推廣應用較困難等問題。

發明內容
本發明主要針對高速鋼軋輥材料及其冶煉過程中存在的問題，開發一種性價比高、處理工藝簡便的高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法。本發明是先在電爐內冶煉低合金高速鋼鋼水，然后，在出爐過程中加入釩鐵和部分硼鐵進行合金化，還在澆包內加入部分硼鐵和復合變質劑，最后在澆注過程中，隨流加入釩氮合金、鋯硅鐵、硅鐵和部分硼鐵顆粒。本發明所述高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，經過下列工藝步驟實現
1)按下列組分的質量比備料73.0-76. 0%的Q235廢鋼、1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵、1. 0-1. 2%的釩鐵、6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵、0. 5-0. 8%的金屬銅、0. 12-0. 16%的金屬鋁、1. 2-1. 4%的硅鈣合金、0. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金、0. 3-0. 5%的鈮鐵、8. 2-8. 6%的硼 鐵、0. 55-0. 80%的硅鐵、0. 35-0. 50%的釩氮合金、1. 20-1. 36%的鋯硅鐵和0. 15-0. 20%的鈦鐵；
2)先將質量分數為73.0-76. 0%的Q235廢鋼、1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵、6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵、0. 5-0. 8%的金屬銅和0. 3-0. 5%的鈮鐵，放入電爐內，升溫至1580 1600°C，使混合料加熱熔化后，依次加入1. 2-1. 4%的硅鈣合金、1. 0-1. 2%的釩鐵、
0.12-0. 16%的金屬鋁和3. 5-4. 0%的硼鐵，將鋼水溫度升至1610 1630°C ；
3)在澆包內預先加入粒度為5 10mm，并經550 600°C預熱2 4小時的，質量分數為0. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金、0. 15-0. 20%的鈦鐵、0. 66-0. 80%的鋯硅鐵和1. 5-1. 8%的硼鐵，之后將步驟2)的溫度為1610 1630°C的鋼水，澆入澆包內，進行復合變質處理和合金化處理；
(4)鋼水在澆包內靜置4 10分鐘，當鋼水溫度降至1450 1475°C時，將鋼水澆注至鑄型中，并在鋼水澆注過程中，隨流加入質量分數為0. 55-0. 80%的硅鐵、0. 35-0. 50%的釩氮合金、0. 45-0. 60%的鋯硅鐵和2. 4-3. 0%的硼鐵，冷卻后，得到高硼高速鋼軋輥。所述步驟I)中的各組分均為市場上購買的產品，其中
Q235廢鋼的化學成分為下列質量比0. 14-0. 22%的C，0. 30-0. 65%的Mn，Si ( 0. 30%, S 彡 0. 050%, P 彡 0. 045%,余量為 Fe ；
鎢鐵的化學成分為下列質量比75-85%的W，C^O. 40%, P^O. 05%, S^O. 08%,Si ( 0. 70%, Mn ( 0. 50%, Fe 余量；
鑰鐵的化學成分為下列質量比55-65%的Mo，C^O. 10%, P^O. 05%, S^O. 10%,Si (1. 0%, Cu ( 0. 50%, Fe 余量；
釩鐵的化學成分為下列質量比48-55%的V，C彡0. 40%, P彡0. 06%, S彡0. 04%,Si ( 2. 0%, Al (1. 5%, Fe 余量；
高碳鉻鐵的化學成分為下列質量比62. 0-72. 0%的Cr，7. 5-9. 0%的C，P彡0. 06%,S^O. 05%, Si ( 3. 0%, Fe 余量；
硅鈣合金的化學成分為下列質量比54-58%的Si，27-31%的Ca，C^O. 60%,P 彡 0. 03%, S 彡 0. 05%, Al ( 2. 0%, Fe 余量；
稀土硅鐵鎂合金的化學成分為下列質量比8. 0-10. 0%的RE，8. 0-10. 0%的Mg，Ca ( 3. 0%, Si ( 44. 0%, Mn ( 2. 0%, Ti (1. 0%, Fe 余量；
鈮鐵的化學成分為下列質量比60-70%的Nb，C彡0. 03%, P彡0. 04%, S彡0. 03%,Si ( 2. 0%, Al ( 2. 5%, Fe 余量；
硼鐵的化學成分為下列質量比19-21%的B，C彡0.50%，P ^ 0. 10%, S彡0.01%，Si (1. 0%, Fe 余量；
硅鐵的化學成分為下列質量比74-80%的Si，Al (1. 5%, C彡0. 20%, P彡0. 04%,S 彡 0. 02%, Cr ( 0. 5%, Mn ( 0. 5%, Ca 彡1. 0%, Fe 余量；
釩氮合金的化學成分為下列質量比43-48%的V，8-11%的N，S <0. 065%, P <0. 065%,C〈O. 50%, Fe 余量；
鋯硅鐵的化學成分為下列質量比22-27%的Zr，38-43%的Si，0. 5-1. 0%的Al，
0.1-0. 5% 的 C，Fe 余量；
鈦鐵的化學成分為下列質量比28-35%的Ti，Al彡6.0%，Si ^ 4. 0%, C^O. 15%,P 彡 0. 10%, S 彡 0. 06%, Fe 余量。上述高硼高速鋼軋輥材料中，加入質量分數73. 0-76. 0%的Q235廢鋼，主要是為了補充軋輥材料中的鐵；加入1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵，主要是為了提高軋輥材料的紅硬性,改善其高溫耐磨性；加入1. 0-1. 2%的釩鐵，主要是為了形成高硬度的M(B，C)型硼碳化物，提高軋輥材料的耐磨性；加入6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵，一方面是為了補充軋輥材料中的碳含量，另一方面，利用鉻改善軋輥材料的淬透性，在此基礎上，加入0. 5-0. 8%的金屬銅，是為了進一步改善軋輥材料的淬透性；加入0. 12-0. 16%的金屬鋁主要是為了起脫氧作用；加入1. 2-1. 4%的硅鈣合金和0. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金，有脫氧、脫硫、改善夾雜物形態和分布的作用，有利于提高軋輥材料的強韌性；加入0. 3-0. 5%的鈮鐵、0. 35-0. 50%的釩氮合金、1. 20-1. 36%的鋯硅鐵和0. 15-0. 20%的鈦鐵，主要是為了細化硼碳化物，有利于改善軋輥材料的強韌性和抗熱疲勞性能；加入8. 2-8. 6%的硼鐵，主要是為了獲得高硬度的硼碳化物，改善軋輥耐磨性，在此基礎上，加入0. 55-0. 80%的硅鐵，主要是起孕育和細化凝固組織的作用。為了充分發揮合金材料的作用，高硼高速鋼軋輥材料冶煉過程中，先將質量分數73. 0-76. 0%的Q235廢鋼、1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵、6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵、
0.5-0. 8%的金屬銅和0. 3-0. 5%的鈮鐵在感應電爐內混合加熱熔化，將溫度升至1580 1600°C，然后依次加入1. 2-1. 4%的硅鈣合金、1. 0-1. 2%的釩鐵、0. 12-0. 16%的金屬鋁和 3.5-4. 0%的硼鐵，將鋼水溫度升至1610 1630°C。在此基礎上，將質量分數0. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金顆粒、0. 15-0. 20%的鈦鐵顆粒、0. 66-0. 80%的鋯硅鐵顆粒和1. 5-1. 8%的硼鐵顆粒經550 600°C預熱2 4小時后，預先放入澆包，采用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理。當鋼水溫度為1450 1475°C，再將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過程中，隨流加入質量分數0. 55-0. 80%的硅鐵、0. 35-0. 50%的釩氮合金、0. 45-0. 60%的鋯硅鐵和2. 4-3. 0%的硼鐵，這樣可充分發揮合金元素的有益作用，最后可得到高性能的高硼高速鋼軋輥產品。本發明與現有技術相比，具有以下優點采用上述方案，使合金元素的有益作用得到充分發揮，處理工藝簡便、穩定性好，合金元素收得率高，制備的高硼高速鋼軋輥材料，貴重合金元素加入量少，卻具有優異的耐磨性和良好的抗熱疲勞性能，尤其在作為熱軋帶鋼和熱軋棒材軋機軋輥使用時，其使用壽命比高鎳鉻無限鑄鐵軋輥提高6倍以上，比高釩高速鋼軋輥提高20%，性價比高，使用中無斷輥、剝落和粘鋼現象出現，軋輥使用安全、可靠，推廣應用具有顯著的經濟和社會效益。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳述。實施例1
采用500公斤中頻感應電爐冶煉高硼高速鋼軋輥材料，具體工藝步驟是
(1)按下列質量分數備料
74. 21%的Q235廢鋼(化學成分是下列質量比％ :0. 14-0. 22C, 0. 30-0. 65Mn,(0. 30Si, ( 0. 050S, ( 0. 045P, Fe 余量)、1.5%的鎢鐵(化學成分是下列質量比％ :75-85W，^ 0. 40C, ^ 0. 05P, ^ 0. 08S,(0. 70Si, ( 0. 50Mn, Fe 余量)、
3.3%的鑰鐵(化學成分是下列質量比％ :55-65Mo，^ 0. 10C, ^ 0. 05P, ^ 0. 10S,(1. OSi, ( 0. 50Cu, Fe 余量)、1.0%的釩鐵(化學成分是下列質量比％ :48-55V，^ 0. 40C, ^ 0. 06P, ^ 0. 04S,(2. OSi, (1. 5A1, Fe 余量)、
6.5%的高碳鉻鐵(化學成分是下列質量比% 62. 0-72. OCr, 7. 5-9. 0C, ( 0. 06P,^ 0. 05S, ^ 3. OSi, Fe 余量)、
0. 5%的金屬銅、
0.16%的金屬鋁、
1.2%的硅鈣合金(化學成分是下列質量比％ :54-58Si，27-31Ca, ^ 0. 60C, ^0. 03P,^ 0. 05S, ^ 2. 0A1, Fe 余量)、
0.28%的稀土硅鐵鎂合金(化學成分是下列質量比％ :8. 0-10. ORE, 8. 0-10. OMg,Ca ≤ 3.0，Si ^ 44. 0, Mn ≤ 2. 0，Ti ≤1. 0，Fe 余量)、
0. 3%的鈮鐵(化學成分是下列質量比％ 60-70Nb, ( 0. 03C, ( 0. 04P, ( 0. 03S,^ 2. OSi, ^ 2. 5A1, Fe 余量)、
8. 6%的硼鐵(化學成分是下列質量比％ :19-21B，^ 0. 50C, ^ 0. 10P, ^ 0. 01S,^1. OSi, Fe 余量)、
0. 55%的硅鐵(化學成分是下列質量比％ 74-80Si, (1. 5A1, ( 0. 20C, ( 0. 04P,(0. 02S, ( 0. 5Cr, ( 0. 5Mn, (1. OCa, Fe 余量)、
0.50%的釩氮合金(化學成分是下列質量比％ :43-48V，8-1 IN, <0. 065S, <0. 065P,<0. 50C, Fe 余量)、
1.20%的鋯硅鐵(化學成分是下列質量比％ :22-27Zr，38_43Si，0. 5-1. 0A1,0. 1-0. 5C, Fe 余量)、
0. 20%的鈦鐵(化學成分是下列質量比％ :28-35Ti，^ 6. 0A1, ^ 4. OSi, ^ 0. 15C,(0. 10P, ( 0. 06S, Fe 余量)；
(2)先將步驟(I)的質量分數74.21%的Q235廢鋼、1. 5%的鎢鐵、3. 3%的鑰鐵、6. 5%的高碳鉻鐵、0. 5%的金屬銅和0. 3%的鈮鐵，放入感應電爐內，將溫度升至1582°C，使混合料加熱熔化，然后依次加入質量分數1. 2%的硅鈣合金、1. 0%的釩鐵、0. 16%的金屬鋁和4. 0%的硼鐵，將鋼水溫度升至1613°C ；
(3)在澆包內預先加入顆粒尺寸為5 10mm，并經550°C預熱4小時的質量分數0.28%的稀土硅鐵鎂合金、0. 20%的鈦鐵、0. 66%的鋯硅鐵和1. 8%的硼鐵，對鋼水進行復合變質處理和合金化處理；
(4)鋼水在澆包內靜置4分鐘，當鋼水溫度為1458°C，將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過程中，隨流加入質量分數0. 55%的硅鐵、0. 50%的釩氮合金、0. 54%的鋯硅鐵和2. 8%的硼鐵，最后可得到聞砸聞速鋼乳棍材料。實施例2
采用500公斤中頻感應電爐冶煉高硼高速鋼軋輥材料，具體工藝步驟是
(1)按下列質量分數備料
74. 12%的Q235廢鋼(化學成分是下列質量比％ :0. 14-0. 22C, 0. 30-0. 65Mn,(0. 30Si, ( 0. 050S, ( 0. 045P, Fe 余量)、1. 8%的鎢鐵(化學成分是下列質量比％ :75-85W，^ 0. 40C, ^ 0. 05P, ^ 0. 08S,(0. 70Si, ( 0. 50Mn, Fe 余量)、
3. 0%的鑰鐵(化學成分是下列質量比％ :55-65Mo，^ 0. 10C, ^ 0. 05P, ^ 0. 10S,^1. OSi, ^ 0. 50Cu, Fe 余量)、1. 2%的釩鐵(化學成分是下列質量比％ :48-55V，^ 0. 40C, ^ 0. 06P, ^ 0. 04S,(2. OSi, (1. 5A1, Fe 余量)、
6. 0%的高碳鉻鐵(化學成分是下列質量比% 62. 0-72. OCr, 7. 5-9. 0C, ( 0. 06P,^ 0. 05S, ^ 3. OSi, Fe 余量)、
0. 8%的金屬銅、
0.12%的金屬鋁、
1.4%的硅鈣合金(化學成分是下列質量比％ 54-58Si, 27-31Ca, ( 0. 60C, ( 0. 03P,(0. 05S, ( 2. 0A1, Fe 余量)、
0. 20%的稀土硅鐵鎂合金(化學成分是下列質量比％ :8. 0-10. ORE, 8. 0- 10. OMg,Ca ( 3. 0，Si ( 44. 0，Mn ( 2. 0，Ti (1. 0，Fe 余量)、
0.5%的鈮鐵(化學成分是下列質量比％ 60-70Nb, ( 0. 03C, ( 0. 04P, ( 0. 03S,^ 2. OSi, ^ 2. 5A1, Fe 余量)、
8. 2%的硼鐵(化學成分是下列質量比％ :19-21B，^ 0. 50C, ^ 0. 10P, ^ 0. 01S,(1. OSi, Fe 余量)、
0.80%的硅鐵(化學成分是下列質量比％:74-80Si，^1. 5A1, ^ 0. 20C, ^ 0. 04P,(0. 02S, ( 0. 5Cr, ( 0. 5Mn, (1. OCa, Fe 余量)、
0.35%的釩氮合金(化學成分是下列質量比％ :43-48V，8-1 IN, <0. 065S, <0. 065P,<0. 50C, Fe 余量)、
1.36%的鋯硅鐵(化學成分是下列質量比％ 22-27Zr, 38_43Si，0. 5-1. 0A1,
0.1-0. 5C, Fe 余量)、
0.15%的鈦鐵(化學成分是下列質量比％ 28-35Ti, ( 6. 0A1, ( 4. OSi, ( 0. 15C,(0. 10P, ( 0. 06S, Fe 余量)；
(2)先將質量分數74.12%的Q235廢鋼、1. 8%的鎢鐵、3. 0%的鑰鐵、6. 0%的高碳鉻鐵、0. 8%的金屬銅和0. 5%的鈮鐵在感應電爐內混合加熱熔化，將溫度升至1599°C，然后依次加入質量分數1. 4%的硅鈣合金、1. 2%的釩鐵、0. 12%的金屬鋁和3. 5%的硼鐵，將鋼水溫度升至 1627。。；
(3)在澆包內預先加入顆粒尺寸為5 10mm，并經600°C預熱2小時的質量分數0.20%的稀土硅鐵鎂合金、0. 15%的鈦鐵、0. 80%的鋯硅鐵和1. 7%的硼鐵，對鋼水進行復合變質處理和合金化處理；
(4)鋼水在澆包內靜置9分鐘，當鋼水溫度為1463°C，將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過程中，隨流加入質量分數0. 80%的硅鐵、0. 35%的釩氮合金、0. 56%的鋯硅鐵和3. 0%的硼鐵，最后得到聞砸聞速鋼乳棍材料。
實施例3
采用500公斤中頻感應電爐冶煉高硼高速鋼軋輥材料，具體工藝步驟是
(1)按下列質量分數備料
74. 06%的Q235廢鋼(化學成分是下列質量比％ :0. 14-0. 22C, 0. 30-0. 65Mn,(0. 30Si, ( 0. 050S, ( 0. 045P, Fe 余量)、1.6%的鎢鐵(化學成分是下列質量比％ :75-85W，^ 0. 40C, ^ 0. 05P, ^ 0. 08S,(0. 70Si, ( 0. 50Mn, Fe 余量)、
3. 2%的鑰鐵(化學成分是下列質量比％ 55-65Mo, ( 0. 10C, ( 0. 05P, ( 0. 10S,(1. OSi, ( 0. 50Cu, Fe 余量)、1.1%的釩鐵(化學成分是下列質量比％ :48-55V，^ 0. 40C, ^ 0. 06P, ^ 0. 04S,(2. OSi, (1. 5A1, Fe 余量)、
6. 3%的高碳鉻鐵(化學成分是下列質量比% 62. 0-72. OCr, 7. 5-9. 0C, ( 0. 06P,^ 0. 05S, ^ 3. OSi, Fe 余量)、
0. 65%的金屬銅、
0.14%的金屬鋁、
1.3%的硅鈣合金(化學成分是下列質量比％ 54-58Si, 27-31Ca, ( 0. 60C, ( 0. 03P,(0. 05S, ( 2. 0A1, Fe 余量)、
0. 25%的稀土硅鐵鎂合金(化學成分是下列質量比％ :8. 0-10. ORE, 8. 0-10. OMg,Ca ( 3. 0，Si ( 44. 0，Mn ( 2. 0，Ti (1. 0，Fe 余量)、
0. 4%的鈮鐵(化學成分是下列質量比％ 60-70Nb, ( 0. 03C, ( 0. 04P, ( 0. 03S,^ 2. OSi, ^ 2. 5A1, Fe 余量)、
8. 4%的硼鐵(化學成分是下列質量比％ :19-21B，^ 0. 50C, ^ 0. 10P, ^ 0. 01S,(1. OSi, Fe 余量)、
0.70%的硅鐵(化學成分是下列質量比％:74-80Si，^1. 5A1, ^ 0. 20C, ^ 0. 04P,(0. 02S, ( 0. 5Cr, ( 0. 5Mn, (1. OCa, Fe 余量)、
0.42%的釩氮合金(化學成分是下列質量比％ :43-48V，8-1 IN, <0. 065S, <0. 065P,<0. 50C, Fe 余量)、
1.30%的鋯硅鐵(化學成分是下列質量比％ 22-27Zr, 38_43Si，0. 5-1. 0A1,0.1-0.5C, Fe 余量)、
0. 18%的鈦鐵(化學成分是下列質量比％ 28-35Ti, ( 6. 0A1, ( 4. OSi, ( 0. 15C,(0. 10P, ( 0. 06S, Fe 余量)；
(2)先將質量分數74.06%的Q235廢鋼、1. 6%的鎢鐵、3. 2%的鑰鐵、6. 3%的高碳鉻鐵、0.65%的金屬銅和0. 4%的鈮鐵在感應電爐內混合加熱熔化，將溫度升至1592°C，然后依次加入質量分數1. 3%的硅鈣合金、1. 1%的釩鐵、0. 14%的金屬鋁和3. 8%的硼鐵，將鋼水溫度升至 1619。。；
(3)在澆包內預先加入顆粒尺寸為5 10mm，并經580°C預熱3小時的質量分數0.25%的稀土硅鐵鎂合金、0. 18%的鈦鐵、0. 70%的鋯硅鐵和1. 7%的硼鐵，對鋼水進行復合變質處理和合金化處理；
(4)鋼水在澆包內靜置7分鐘，當鋼水溫度為1460°C，將鋼水澆入鑄型，并在鋼水澆注過程中，隨流加入質量分數0. 70%的硅鐵、0. 42%的釩氮合金、0. 60%的鋯硅鐵和2. 9%的硼鐵，最后可得到聞砸聞速鋼乳棍材料。本發明生產的高硼高速鋼軋輥材料中，貴重合金元素加入量較少。本發明制備高硼高速鋼軋輥冶煉工藝穩定，合金元素收得率高，本發明軋輥具有優異的耐磨性和良好的 抗熱疲勞性能，在熱軋帶鋼和熱軋棒材軋機上使用，本發明制備高硼高速鋼軋輥使用壽命分別比高鎳鉻無限鑄鐵軋輥提高6倍以上，比高釩高速鋼軋輥提高20%，本發明軋輥材料性價比高，使用中無斷輥、剝落和粘鋼現象出現，軋輥使用安全、可靠，推廣應用具有顯著的經濟和社會效益。
權利要求
1.一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，其特征在于經過下列步驟制得 1)按下列組分的質量比備料73.0-76. 0%的Q235廢鋼、1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵、1. 0-1. 2%的釩鐵、6. 0-6. 5%的高碳鉻鐵、O. 5-0. 8%的金屬銅、O. 12-0. 16%的金屬鋁、1. 2-1. 4%的硅鈣合金、O. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金、O. 3-0. 5%的鈮鐵、8. 2-8. 6%的硼鐵、O. 55-0. 80%的硅鐵、O. 35-0. 50%的釩氮合金、1. 20-1. 36%的鋯硅鐵和O. 15-0. 20%的鈦鐵； 2)先將質量分數73.0-76. 0%的Q235廢鋼、1. 5-1. 8%的鎢鐵、3. 0-3. 3%的鑰鐵、6.0-6. 5%的高碳鉻鐵、O. 5-0. 8%的金屬銅和O. 3-0. 5%的鈮鐵，放入電爐內，升溫至1580 1600°C，使混合料加熱熔化后，依次加入1. 2-1. 4%的硅鈣合金、1. 0-1. 2%的釩鐵、O.12-0. 16%的金屬鋁和3. 5-4. 0%的硼鐵，將鋼水溫度升至1610 1630°C ； 3)在澆包內預先加入粒度為5 10mm，并經550 600°C預熱2 4小時的，質量分數為O. 20-0. 28%的稀土硅鐵鎂合金、O. 15-0. 20%的鈦鐵、O. 66-0. 80%的鋯硅鐵和1. 5-1. 8%的硼鐵，之后將步驟2)的溫度為1610 1630°C的鋼水，澆入澆包內，進行復合變質處理和合金化處理； (4)鋼水在澆包內靜置4 10分鐘，當鋼水溫度降至1450 1475°C時，將鋼水澆注至鑄型中，并在鋼水澆注過程中，隨流加入質量分數為O. 55-0. 80%的硅鐵、O. 35-0. 50%的釩氮合金、O. 45-0. 60%的鋯硅鐵和2. 4-3. 0%的硼鐵，冷卻后，得到高硼高速鋼軋輥。
2.如權利要求1所說的高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，其特征在于所述步驟I)中的各組分均為市場上購買產品，其中 Q235廢鋼的化學成分為下列質量比0. 14-0. 22%的C，O. 30-0. 65%的Mn，Si ( O. 30%, S 彡 O. 050%, P 彡 O. 045%,余量為 Fe ； 鎢鐵的化學成分為下列質量比75-85%的W，C^O. 40%, P^O. 05%, S^O. 08%,Si ( O. 70%, Mn ( O. 50%, Fe 余量； 鑰鐵的化學成分為下列質量比55-65%的Mo，C^O. 10%, P^O. 05%, S^O. 10%,Si (1. 0%, Cu ( O. 50%, Fe 余量； 釩鐵的化學成分為下列質量比48-55%的V，C彡0.40%，P^O. 06%, S^O. 04%,Si ( 2. 0%, Al (1. 5%, Fe 余量； 高碳鉻鐵的化學成分為下列質量比62. 0-72. 0%的Cr，7. 5-9. 0%的C，P彡O. 06%,S 彡 O. 05%, Si ( 3. 0%, Fe 余量； 硅鈣合金的化學成分為下列質量比54-58%的Si，27-31%的Ca，C^O. 60%,P 彡 O. 03%, S 彡 O. 05%, Al ( 2. 0%, Fe 余量； 稀土硅鐵鎂合金的化學成分為下列質量比8. 0-10. 0%的RE，8. 0-10. 0%的Mg，Ca ( 3. 0%, Si ( 44. 0%, Mn ( 2. 0%, Ti (1. 0%, Fe 余量； 鈮鐵的化學成分為下列質量比60-70%的Nb，C彡O. 03%, P彡O. 04%, S彡O. 03%,Si ( 2. 0%, Al ( 2. 5%, Fe 余量； 硼鐵的化學成分為下列質量比19-21%的B，C^O. 50%, P ^ O. 10%, S^O. 01%,Si (1. 0%, Fe 余量； 硅鐵的化學成分為下列質量比74-80%的Si，Al (1. 5%, C彡O. 20%, P彡O. 04%,S彡 O. 02%, Cr ( O. 5%, Mn ( O. 5%, Ca 彡1. 0%, Fe 余量；釩氮合金的化學成分為下列質量比43-48%的V，8-11%的N，S <0. 065%, P <0. 065%,C〈O. 50%, Fe 余量； 鋯硅鐵的化學成分為下列質量比22-27%的Zr，38-43%的Si，O. 5-1. 0%的Al，O.1-0. 5% 的 C，Fe 余量； 鈦鐵的化學成分為下列質量比28-35%的Ti，Al≤6.0%，Si ≤4. 0%, C≤O. 15%,P ≤ O. 10%, S ≤ O. 06%, Fe 余量。
全文摘要
本發明提供一種高硼高速鋼軋輥材料及其冶煉方法，采用Q235廢鋼、鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、高碳鉻鐵、金屬銅、金屬鋁、硅鈣合金、稀土硅鐵鎂合金、鈮鐵、硼鐵、硅鐵、釩氮合金、鋯硅鐵和鈦鐵作為組分原料，先在電爐內冶煉低合金高速鋼鋼水，然后，在出爐過程中加入釩鐵和部分硼鐵進行合金化，在澆包內加入部分硼鐵和復合變質劑，并在澆注過程中，隨流加入釩氮合金、鋯硅鐵、硅鐵和部分硼鐵。所得鑄件貴重合金元素加入量少，卻具有優異的耐磨性和良好的抗熱疲勞性能，作為軋輥使用時，其壽命比高鎳鉻無限鑄鐵軋輥提高6倍以上，比高釩高速鋼軋輥提高20%，且軋輥使用安全、可靠。
文檔編號C22C38/32GK102994692SQ201210503428
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者郭紅星, 符寒光, 蔣業華, 劉忠全, 竇永平, 周榮, 岑啟宏, 雷永平 申請人:云南昆鋼重型裝備制造集團有限公司