本發(fā)明涉及一種離心鑄造復(fù)合支承輥，以及該離心鑄造復(fù)合支承輥的制造工藝。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)際上應(yīng)用于大型冷、熱帶連軋機(jī)的支承輥主要有三種制造方法：鍛造、整體鑄造、整體全沖洗復(fù)合鑄造。在國(guó)內(nèi)，一重、二重、邢機(jī)具有成熟的鍛鋼支承輥生產(chǎn)技術(shù)；江蘇共昌引進(jìn)英國(guó)戴維技術(shù)、唐鋼重機(jī)引進(jìn)西班牙fundicionnodular公司技術(shù)生產(chǎn)cr3～cr5整體鑄鋼支承輥；中鋼邢機(jī)引進(jìn)德國(guó)goutermann-peipers技術(shù)，利用全沖洗方式生產(chǎn)復(fù)合鑄鋼支承輥等。

首先，關(guān)于鍛鋼支承輥，公知的，鍛造法是支承輥的經(jīng)典制造方法，它以生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制作成本高、使用穩(wěn)定性好而著稱，是大型冷、熱帶連軋機(jī)使用首選。

鍛鋼支承輥主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下：c0.3～1.0％、si<0.8％、mn<1.20％、cr2.5～5.0％、ni<0.8％、mo0.2～1.0％、v0.0～0.6％、p<0.02％、s<0.02％,余量fe。

鍛造支承輥的工藝流程可見(jiàn)于附圖1，眾所周知，鍛鋼支承輥的整個(gè)鍛造過(guò)程(鍛前均熱處理+鍛壓)可以在支承輥橫截面上得到非常均勻和精細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)，顯著提高材料的強(qiáng)度和延展性，這是鍛鋼和鑄鋼支承輥在金相結(jié)構(gòu)和使用性能上的根本區(qū)別。然而，鍛鋼支承輥的含cr量會(huì)受到很大的限制，若含cr≧6％時(shí)，底注模澆鑄后鑄錠出現(xiàn)晶間裂紋的概率增大，它在隨后的熱處理和鍛打過(guò)程中裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，導(dǎo)致鍛坯廢品率增加。因此，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的鍛鋼支承輥鉻含量最高控制到5％左右。

鍛鋼支承輥為板帶軋機(jī)的高效穩(wěn)定軋制提供了最可靠保障，但昂貴的價(jià)格也增加了軋鋼成本。按當(dāng)前合金材料和能源價(jià)格計(jì)算，cr5鍛鋼支承輥車間制造成本含稅價(jià)至少19000元/噸。

關(guān)于整體鑄造鑄鋼支承輥，目前國(guó)內(nèi)只有江蘇共昌及唐鋼重機(jī)公司采用整體鑄造大型連軋機(jī)用鑄鋼支承輥。所用材料主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下：c0.3～0.7％、si<1.0％、mn<1.10％、cr2.5～5.1％、ni<0.8％、mo0.2～1.0％、v0.1～0.6％、p<0.03％、s<0.02％,余量fe。

眾所周知，整體鑄鋼支承輥斷面成份偏析很大，易在輥身中心和輥頸熱節(jié)部位產(chǎn)生疏松和縮孔。隨著支承輥輥身直徑的增大和合金化程度的提高，上述缺陷會(huì)更為嚴(yán)重，在輥身上會(huì)產(chǎn)生明顯的“∨”形和“∧”形偏析。由于“∨”形偏析經(jīng)常引起支承輥輥身和輥頸部位的斷裂。因此，減少鑄鋼支承輥的偏析，改善支承輥輥身內(nèi)部性能和提高輥頸部位的強(qiáng)度和韌性是極為重要的關(guān)鍵問(wèn)題。

當(dāng)前，整體鑄鋼支承輥的cr含量最高控制到5％，因含cr≧5.5％的低碳高合金鋼的整體澆鑄同樣遇到仍不能解決的技術(shù)障礙，即晶間裂紋以及更加惡劣的“∨”形和“∧”形偏析，它勢(shì)必影響支承輥的超聲波穿透性能，增加支承輥斷輥和剝落幾率。因此，整體鑄鋼支承輥?zhàn)罡遚r含量控制不超過(guò)5％，cr5整體鑄鋼支承輥在國(guó)內(nèi)連軋機(jī)上的普及率越來(lái)越高。

整體鑄鋼支承輥的制造成本比鍛鋼支承輥低，按當(dāng)前合金材料和能源價(jià)格計(jì)算，cr5鑄鋼支承輥車間制造成本含稅價(jià)12500元/噸。

關(guān)于全沖洗復(fù)合鑄鋼支承輥，德國(guó)剛特門—派潑公司從上世紀(jì)50年代開(kāi)始首次將全沖洗復(fù)合澆注工藝應(yīng)用于大型鑄鋼支承輥的生產(chǎn)。中鋼邢機(jī)自上世紀(jì)80年代末引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)后，迅速消化吸收，很快研制成功高mn、高cr(含cr≤2％以下)可以進(jìn)行整體油淬的全沖洗復(fù)合鑄鋼支承輥，并在中國(guó)寶鋼、武鋼等一些現(xiàn)代化的大型帶鋼連軋機(jī)上成功使用。

表1邢機(jī)生產(chǎn)全沖洗復(fù)合鑄鋼支承輥化學(xué)成分

為提高輥身接觸疲勞強(qiáng)度，滿足現(xiàn)代化連軋機(jī)不斷發(fā)展的使用需求，中鋼邢機(jī)開(kāi)始著手復(fù)合支承輥的更新?lián)Q代。2000年以后，相繼研發(fā)成功以含cr4％和5％外層材質(zhì)為代表的高cr復(fù)合鑄鋼支承輥。

然而，用于冷、熱帶連軋機(jī)的復(fù)合鑄鋼支承輥在服役過(guò)程中，在接觸疲勞應(yīng)力作用下，容易產(chǎn)生工作層剝落卻是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。大量使用數(shù)據(jù)證明，它與復(fù)合澆注工藝本身有關(guān)，工作層剝落比輥身端部剝落或輥面淺層剝落要嚴(yán)重的多，一般都將造成整支支承輥的報(bào)廢。

準(zhǔn)確控制輥身合金鋼外層厚度，以及消除輥身外層和芯部的冶金結(jié)合缺陷是提高復(fù)合鑄鋼支承輥使用壽命的重要條件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知，復(fù)合鑄鋼支承輥外層是含碳量0.7--0.9％的高合金共析、過(guò)共析鋼，而輥身芯部和上下輥頸則為含碳量0.2--0.4％的優(yōu)質(zhì)碳素鑄鋼，由于兩種鋼水合金元素以及碳含量不同，與之相應(yīng)的平衡含氧量差異很大，因此，在型腔內(nèi)，當(dāng)兩類不同含氧量的鋼水相遇時(shí)，必將重新發(fā)生碳—氧化學(xué)反應(yīng)。

[c]+[o]＝{co}

[c]+2[o]＝{co2}

反應(yīng)時(shí)生成的氣泡由于鋼水溫度過(guò)低，不能全部上浮排除，而部分滯留在結(jié)合層部位，形成不同程度的凝固缺陷。檢測(cè)結(jié)果表明，復(fù)合鑄鋼支承輥都無(wú)一例外地在結(jié)合層部位存在著￠5--￠8，最大達(dá)￠12平底孔當(dāng)量的缺陷。這些缺陷必然是復(fù)合鑄鋼支承輥服役過(guò)程中逐漸形成疲勞破壞的裂紋源，是發(fā)生復(fù)合層剝落的原因。

按當(dāng)前的技術(shù)水平，全沖洗復(fù)合鑄鋼合金cr含量也只能最高控制到5％左右，否則將惡化復(fù)合層凝固質(zhì)量，增大支承輥復(fù)合層剝落破壞的幾率。

全沖洗復(fù)合鑄鋼支承輥的制造成本比整體鑄鋼支承輥高，按當(dāng)前合金材料和能源價(jià)格計(jì)算，cr5全沖洗復(fù)合鑄鋼支承輥車間制造成本含稅價(jià)大致為15000元/噸。

中國(guó)專利文獻(xiàn)cn101480663a公開(kāi)了一種高合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥，支承輥工作層合金cr含量≤4.5％，芯部填充材料為球墨鑄鐵，實(shí)質(zhì)上是cr4鋼離心復(fù)合支承輥。由于輥頸是球墨鑄鐵材料，抗拉強(qiáng)度一般控制在400-600mpa，它只適用于軋制力不太高的中寬帶軋機(jī)上。

復(fù)合支承輥的關(guān)鍵是如何處理好芯部與離心層間所形成中間過(guò)渡層的材料組織和性能，雖然離心層與芯部均是鋼，但屬于不同類型的鋼，由于鋼與鋼界面結(jié)合特性完全不同，造成所形成的中間過(guò)渡層的材料組織的性能不容易保證。

中國(guó)專利文獻(xiàn)cn104220192a公開(kāi)了一種離心鑄造復(fù)合輥，其利用離心鑄造方法形成外層，即離心層，并有球墨鑄鐵構(gòu)成內(nèi)層，即芯部，內(nèi)外層之間通過(guò)熔合形成復(fù)合輥。其外層的鉻含量最高可以控制在3％，同時(shí)，與中國(guó)專利文獻(xiàn)cn101480663a類似，由于與其芯部的兩端一體延伸出的軸部也是球墨鑄鐵材料，而存在同樣的問(wèn)題。相對(duì)而言，復(fù)合支承輥的制作工藝的難度遠(yuǎn)高于所使用材料獲取的難度，如前所述，cr含量的提高是本領(lǐng)域所期望達(dá)到的目的，然而受工藝水平所限，cr含量一直處于相對(duì)較低的層次。

盡管，如中國(guó)專利文獻(xiàn)cn103320710a公開(kāi)了支承輥工作層，即離心層采用cr含量5.0～10.0％，支承輥芯部采用石墨鋼材料的方案，但其cr含量范圍較大，難以預(yù)見(jiàn)什么樣的復(fù)合輥制作工藝具有這樣大幅度的適應(yīng)性。同時(shí)，其說(shuō)明書中所給出的制作工藝相對(duì)含糊，其工藝可行性有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于側(cè)重于通過(guò)制造工藝改善，提供一種具有良好機(jī)械性能的離心鑄造復(fù)合支承輥的制造工藝，以及一種離心復(fù)合鑄造cr8合金鑄鋼支承輥。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種離心復(fù)合鑄造cr8合金鑄鋼支承輥，基于離心鑄造工藝形成外層，進(jìn)而，當(dāng)外層溫度冷卻到給定的第一熔合范圍時(shí)，利用離心鑄造形成中間層，進(jìn)而，當(dāng)中間層溫度冷卻到給定的第二熔合范圍時(shí)，以中間層內(nèi)腔為部分型腔鑄造芯部；

其中，外層為cr8材質(zhì)，以質(zhì)量基準(zhǔn)計(jì)含有：c0.3-0.8％、si<1.0％、mn<1.20％、cr7.5-8.5％、ni<0.8％、mo0.2-1.0％、v0.1-0.6％、p<0.03％、s<0.02％，余量fe；

中間層與芯部為石墨鋼材質(zhì)，中間層與芯部以質(zhì)量基準(zhǔn)計(jì)含有：c1.2-2.0％、si1.0-2.0％、mn<1.0％、cr0.5-1.2％、ni0.5-1.5％、mo0.2-0.6％、p<0.03％、s<0.02％，余量fe。

上述離心復(fù)合鑄造cr8合金鑄鋼支承輥，優(yōu)選地，離心鑄造外層以質(zhì)量基準(zhǔn)計(jì)，所使用鋼水的o含量≦40ppm，n含量≦120ppm，夾雜物含量≦0.05％。

優(yōu)選地，所述石墨鋼在鋼水熔煉過(guò)程中采用表面覆蓋劑，石墨鋼鋼水o含量≦70ppm，n含量≦120ppm，夾雜物含量≦0.08％。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種離心復(fù)合鑄造cr8合金鑄鋼支承輥的制造工藝，包括以下工序：

1)對(duì)cr8和石墨鋼分別熔煉；

2)cr8鋼水采用離心鑄造工藝先鑄造出具有圓管形的所述外層；

3)對(duì)外層進(jìn)行溫度檢測(cè)，在圓筒形的管腔內(nèi)溫度降到給定的第一熔合范圍時(shí)，填充石墨鋼鋼水，使用離心鑄造法在管腔內(nèi)形成圓管形的中間層；

4)對(duì)中間層進(jìn)行溫度檢測(cè)，在中間層的管腔內(nèi)溫度降到給定的第二熔合范圍時(shí)，離心鑄造設(shè)備停轉(zhuǎn)，匹配芯部結(jié)構(gòu)，將離心鑄造設(shè)備的冷型吊到澆注位與底箱和冒口箱配裝，實(shí)現(xiàn)合箱；

5)澆注石墨鋼鋼水；

6)澆注完畢后，在冒口表面加入保溫劑，并持續(xù)對(duì)冒口進(jìn)行電加熱，加熱時(shí)間不小于10小時(shí)。

上述制造方法，可選地，工序3)和工序4)中的測(cè)溫方式是鎧裝熱電偶測(cè)溫，且第一熔合范圍為1250℃～1380℃，第二熔合范圍是1200℃～1320℃。

可選地，在形成外層時(shí)，在外層的管腔內(nèi)覆蓋“o”型防氧化玻璃渣。

可選地，經(jīng)過(guò)工序6)形成復(fù)合輥毛坯，進(jìn)入工序7)，該工序7)在復(fù)合輥毛坯進(jìn)行熱開(kāi)箱的條件下，直接送入退火爐進(jìn)行擴(kuò)散退火，且在1060～1080℃條件下擴(kuò)散退火后，隨爐冷卻至500-600℃，然后升溫至770～780℃進(jìn)行球化處理，保溫13-15小時(shí)，然后隨爐冷卻至80～100℃，再進(jìn)行第二次球化處理。

可選地，工序7)中的過(guò)程升溫-保溫-隨爐冷卻的次數(shù)為二到三次。

可選地，在工序7)后還包括工序8)，該工序8)為差溫?zé)崽幚砉に嚕唧w是：

8.1)對(duì)復(fù)合輥毛坯進(jìn)行粗加工，獲得中間件；

8.2)對(duì)中間件進(jìn)行淬火處理，該淬火處理具體是將整體預(yù)熱的中間件放入差溫爐，加熱到臨界變形溫度ac1+30～50℃，保溫3-4小時(shí)，隨即使用噴淬機(jī)對(duì)中間件水冷淬火；

8.3)對(duì)工序8.2)處理后的中間件再進(jìn)行回火。

可選地，工序2)形成外層時(shí)cr8鋼液在離心鑄造設(shè)備中的內(nèi)表面離心加速度g≧120g，其中g(shù)為重力加速度。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，離心鑄造復(fù)合支承輥的工作層，即外層，采用cr8，芯部和中間層采用石墨鋼，通過(guò)給定的溫度條件下依序形成工作層、中間層和外層，提高cr元素的擴(kuò)散和滲透作用，引發(fā)中間層和芯部鑄鋼材料組織和性能的改變。再者，中間層及芯部采用石墨鋼材料，鋼與鋼界面結(jié)合，通過(guò)工藝的適配，使支承輥具有良好的機(jī)械性能。

附圖說(shuō)明

圖1為已知的一種鍛造支承輥的工藝流程圖。

圖2為一實(shí)施例中離心鑄造復(fù)合支承輥的工藝流程圖。

圖3為一種離心鑄造復(fù)合支承輥的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為一種離心鑄造復(fù)合支承輥的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為一種離心鑄造復(fù)合支承輥離心復(fù)合鑄造設(shè)備示意圖。

圖6為一種離心鑄造復(fù)合支承輥芯部澆注合箱示意圖。

圖7為一種支承輥擴(kuò)散退火與球化處理的工藝曲線圖。

圖8為一種依據(jù)本發(fā)明的差溫?zé)崽幚砑夹g(shù)工藝曲線圖。

圖9為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例與常規(guī)支撐輥差溫處理對(duì)比圖。

圖中：1.外層，2.芯體。

3.澆口杯，4.澆注小車，5.混凝土路面，6.軸承座，7.托輪，8.傳動(dòng)軸，9.電機(jī)，10.緊固銷，11.后端蓋，12.冷型，13.工作層，14.過(guò)渡層，15.前端蓋，16.防護(hù)罩。

17.冒口箱，18.前端蓋緊固銷，19.后端蓋緊固銷，20.底板，21.冒口箱型砂，22.芯部型腔，23.前端蓋型砂，24.后端蓋型砂，25.底座箱，26.底座箱型砂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明期望保護(hù)的離心鑄造復(fù)合支承輥以及其制造工藝分述如下：

在圖3和圖4所示的結(jié)構(gòu)中，離心鑄造復(fù)合支承輥具有外層1和芯部2，其中外層1即為工作層13，采用cr8，芯體2實(shí)質(zhì)包含了中間層和芯部，兩者采用相同的材質(zhì)，即石墨鋼，由于制造工藝在第二熔合溫度條件下完成芯部的澆注，中間層與芯部間能夠形成理想的熔合，基本上是理想的一體結(jié)構(gòu)，從而在整體上稱為芯體2。

cr8和石墨鋼都是鐵基合金，首先關(guān)于外層，是支承輥的工作層，其各組分以質(zhì)量基準(zhǔn)計(jì)含有：c0.3-0.8％、si<1.0％、mn<1.20％、cr7.5-8.5％、ni<0.8％、mo0.2-1.0％、v0.1-0.6％、p<0.03％、s<0.02％，余量fe。

在圖2中，cr8和石墨鋼分別熔煉，生成cr8鋼水和石墨鋼鋼水，其中cr8有熔煉步驟和離心澆注步驟。

具體地：外層鋼水采用電弧爐+鋼包精煉，保證成品鋼水的[n]、[o]含量分別為[o]≦40ppm，[n]≦120ppm，夾雜物含量≦0.05％。

支承輥的工作層13使用cr8鐵基合金材料，然后離心鑄造方式產(chǎn)生外層1，與背景技術(shù)中所述的其它三種常規(guī)生產(chǎn)方式相比，在材料性能方面顯示出優(yōu)越性，為大型冷、熱帶連軋機(jī)支承輥的更新?lián)Q代提供了保證。

cr8鐵基合金鑄鋼離心復(fù)合支承輥與其它生產(chǎn)方式支承輥物理機(jī)械性能對(duì)比見(jiàn)表2。

表2cr8離心復(fù)合支承輥與其他三種支承輥的性能對(duì)比表

過(guò)渡層13及芯部，或者說(shuō)芯體2以質(zhì)量基準(zhǔn)計(jì)含有：c1.2-2.0％、si1.0-2.0％、mn<1.0％、cr0.5-1.2％、ni0.5-1.5％、mo0.2-0.6％、p<0.03％、s<0.02％，余量fe。

芯體2爐料采用無(wú)油、無(wú)銹蝕的優(yōu)質(zhì)廢鋼，鋼水整個(gè)熔煉過(guò)程應(yīng)采取保護(hù)性措施——采用鋼水表面覆蓋劑，保證鋼水氣體和夾雜物含量分別為[n]、[o]含量分別為[o]≦70ppm，[n]≦120ppm，夾雜物含量≦0.08％。

鋼水表面覆蓋劑，簡(jiǎn)稱鋼水覆蓋劑或者直接稱為覆蓋劑，鋼水覆蓋劑一般每噸鋼水投放鋼水覆蓋劑1～1.5kg，其比重較小，而能夠浮在鋼水上，與浮在鋼水上爐渣等聚在一起，鋪展性好，有效保溫，防止鋼水二次氧化，從而確保順利澆注，而使鋼水組分含量基本穩(wěn)定。

關(guān)于鋼水覆蓋劑，在此優(yōu)選堿性鋼水覆蓋劑，為節(jié)約成本，可以采用例如碳化稻殼等低品質(zhì)的鋼水覆蓋劑。

對(duì)于離心鑄造，冷型轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)保證外層鋼水澆注后鋼液內(nèi)表面的離心加速度g≧120g，其中，g為重力加速度。

外層澆注后，形成的外層結(jié)構(gòu)是圓管形的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)管構(gòu)成后續(xù)澆筑的型腔，使用鎧裝熱電偶測(cè)量外層結(jié)構(gòu)所形成的型腔溫度，型腔溫度在外層成型后，溫度逐漸下降，當(dāng)型腔溫度降到1250℃～1380℃時(shí)，撤離測(cè)溫裝置，根據(jù)預(yù)期的過(guò)渡層的厚度，迅速填充石墨鋼鋼水，預(yù)期的過(guò)渡層厚度為40～90mm，鋼水澆注溫度控制在1400℃～1500℃，重新放置測(cè)溫?zé)犭娕迹?dāng)過(guò)渡層的內(nèi)腔溫度降至?xí)r1200℃～1320℃，立刻減速停轉(zhuǎn)，將離心鑄造的冷型和配裝的底箱、冒口箱合在一起，用頂住法快速注入石墨鋼鋼水，鋼水澆注溫度控制為1400℃～1500℃，澆注完畢，冒口表面加入保溫劑，進(jìn)行電加熱操作，電加熱功率≧100kw，加熱時(shí)間≧10小時(shí)，以實(shí)現(xiàn)充分的補(bǔ)縮。

優(yōu)選地，使用“o”型防氧化玻璃渣，保證型腔內(nèi)表面的覆蓋致密性。在整個(gè)澆注過(guò)程中，利用渣-液界面控制方法，解決了鋼與鋼凝固界面的微觀裂紋和縮孔、疏松問(wèn)題，該方法是高鉻合金鋼—石墨鋼—石墨鋼界面融合技術(shù)的基礎(chǔ)。

在支承輥正火狀態(tài)，從支承輥輥身端面取15mm厚環(huán)樣，在環(huán)樣上切取包含雙熔合層的試片，制成抗拉試棒和金相檢測(cè)試樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鋼-石墨鋼界面抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定達(dá)到800mpa以上，石墨鋼-石墨鋼界面抗拉穩(wěn)定超過(guò)600mpa.觀察雙結(jié)合層處金相，組織變化梯度正常，放大100、500倍，觀察不到任何裂紋和疏松缺陷。

防氧化玻璃渣在功能上與鋼水覆蓋劑有一些類似，其主要作用是保溫，并隔離鋼水與空氣，防止鋼水二次氧化，并凈化鋼渣界面。

在本實(shí)施例中，防氧化玻璃渣除了前述的作用外，主要改善凝固傳熱。

防氧化玻璃渣優(yōu)選硅酸鹽類保護(hù)渣。

支承輥的性能是由金相組織決定的，金相組織與材質(zhì)基體有關(guān)，更與熱處理有關(guān)，即一定的組織取決于化學(xué)成分及熱處理工藝，本實(shí)施例中離心外層cr8材料的主要化學(xué)成分是這樣確定的：

●碳：碳對(duì)支承輥輥身表面的硬度和耐磨性有很大影響，含碳太低時(shí)，輥身硬度也低，當(dāng)含碳量大于0.8％時(shí)，在基體組織中則容易析出過(guò)剩的網(wǎng)狀或顆粒狀的碳化物，耐磨性增高，而塑性、韌性降低，支承輥的含碳量偏高時(shí)，容易引起輥身表面龜裂，使抗剝落性能降低，綜合考慮，本發(fā)明cr8材料合適的碳含量為0.3～0.8％。

●鉻：鉻是保證支承輥的淬透性，亦即加深硬化層深度的主要元素，含鉻量小于5％時(shí)，鉻與碳化合只形成(fe·cr)3c合金滲碳體，鉻的合金滲碳體比一般的fe3c穩(wěn)定，能阻礙加熱過(guò)程中奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，鉻還有利于提高低溫回火時(shí)的回火穩(wěn)定性，因而有利于增加支承輥的韌性和抗剝落性能。當(dāng)含鉻量提高至8％時(shí)，鉻與碳形成顯微硬度更高的(fe·cr)7c3滲碳體，而且溶入基體的鉻量更多，顯著提高材料淬透性。差溫淬火處理后，輥身工作層得到馬氏體針葉長(zhǎng)度不超過(guò)2um的隱針馬氏體和貝氏體的混合組織。在離心過(guò)程中，外層鋼水通過(guò)金屬模具的強(qiáng)力激冷和重力結(jié)晶，支承輥輥身工作層組織晶粒度可以達(dá)到11級(jí)以上，在相同使用條件下，耐磨度達(dá)到cr5支承輥的1.5倍。

●鎳：鎳有提高奧氏體穩(wěn)定性和減緩?qiáng)W氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w速度的作用，而且，隨著鋼中碳含量的增加，其影響愈顯著，所以，在高含碳量的鑄鋼支承輥中，鎳的作用更大，有利于形成強(qiáng)韌性的貝氏體基體組織。此外，鎳協(xié)同鉻的合金化作用，促使支承輥輥身表面硬度的提高，改善支承輥的滾動(dòng)接觸疲勞性能，從而延長(zhǎng)使用壽命，基于以上描述及成本考慮，將含鎳量控制到不超過(guò)0.8％.

●鉬：支承輥中大多含有0.2～0.4％的鉬，對(duì)于輥身要求高的支承輥，化學(xué)成分中相應(yīng)的含鉬量也有提高，達(dá)到0.6～0.8％，鉬的主要作用在于細(xì)化晶粒、增加硬化層深度和提高回火穩(wěn)定性等。當(dāng)材質(zhì)中含鉬量增加到0.6～0.8％時(shí)，有助于保證輥身工作層獲得貝氏體基體組織，改善支承輥的綜合軋制性能。根據(jù)支承輥的組織和性能要求，并參照支承輥使用于冷、熱軋的不同場(chǎng)合，化學(xué)成分中鉬的含量酌情增減，但基本都處于0.2～1.0％的范圍內(nèi)。

再看具體的熱處理工藝：

首先是冷卻控制工藝——冷卻控制熱處理技術(shù)是本實(shí)施例的核心技術(shù)之一，它是將澆注凝固后高溫鑄態(tài)支承輥毛坯直接入爐進(jìn)行擴(kuò)散退火處理，最大程度地細(xì)化奧氏體晶粒，將奧氏體晶粒度控制到11級(jí)以上，全面提升支承輥組織性能的方法。其大致過(guò)程是：支承輥毛坯熱開(kāi)箱入爐且在600-650℃均溫，然后進(jìn)行高溫(1060～1080℃)擴(kuò)散退火后，隨爐冷卻至500～600℃，然后升溫至770～780℃進(jìn)行球化處理，保溫13-15小時(shí)，然后隨爐冷卻至80～100℃，再進(jìn)行第二次球化處理。經(jīng)過(guò)兩至三次升溫、保溫及冷卻后，消除了鑄態(tài)下的粗大晶粒。整個(gè)處理過(guò)程被控制在一個(gè)規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，從而得到了無(wú)過(guò)度晶粒增長(zhǎng)狀態(tài)下的完全再結(jié)晶。擴(kuò)散退火與球化處理的工藝曲線圖可見(jiàn)于附圖7。

擴(kuò)散退火溫度是由支承輥外層合金成分決定的，即t＝f(c,cr,mn,mo,v)，保溫時(shí)間t則由軋輥毛坯的直徑?jīng)Q定，按0.8-1h/100mm。球化處理溫度也是由軋輥外層合金成分決定的，即t＝f(c,cr,mn,mo,v)，保溫時(shí)間t也是由軋輥毛坯的直徑?jīng)Q定，按4-5h/100mm。

再看差溫?zé)崽幚砉に嚕瑓⒁?jiàn)說(shuō)明書附圖8，支承輥經(jīng)過(guò)高溫?cái)U(kuò)散處理和球化處理后，進(jìn)行軋輥粗加工以后，再進(jìn)行淬火處理，將輥身微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成馬氏體、貝氏體或馬氏體貝氏體混合組織，以滿足支承輥高硬度、高耐磨性及高的抗沖擊性能的要求。淬火采用差溫?zé)崽幚恚磳⒄w預(yù)熱的支承輥放入差溫爐(燃?xì)馊範(fàn)t(或井式工頻感應(yīng)電爐內(nèi)))，快速加熱到臨界變形溫度ac1+30～50℃，即950-1050℃，保溫3-4小時(shí)，當(dāng)技術(shù)條件所要求的輥身橫截面從表至里一定深度全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而輥身橫截面其它部位仍處于臨界變形溫度ac1以下時(shí)，隨即將軋輥吊至噴淬機(jī)上，進(jìn)行強(qiáng)烈水冷淬火。最后，軋輥再經(jīng)回火，以保證工作層獲得所需要的硬度水平和相應(yīng)的基體組織，以適應(yīng)不同軋機(jī)的軋制特性要求。

另參見(jiàn)說(shuō)明書附圖9，差溫?zé)崽幚砑夹g(shù)與傳統(tǒng)工藝最顯著的不同點(diǎn)在于水霧激冷淬火方面——ms點(diǎn)固定技術(shù)和手段；水量、水壓、水流方向的計(jì)算和控制；以及保溫制度和回火工藝等。這一切確保了下貝氏體相變溫度的有效控制，保證了相變完全實(shí)現(xiàn)。同時(shí)確保輥身工作層以下臨界變形溫度界面組織和應(yīng)力狀態(tài)的平滑過(guò)渡，優(yōu)化了從支承輥輥身表層至輥芯部位的殘余應(yīng)力分布，調(diào)整軋輥硬度處于工藝要求范圍之內(nèi)，確保軋輥使用過(guò)程的穩(wěn)定。

從圖9中可以看出，按優(yōu)化的噴淬工藝可將芯部殘余拉應(yīng)力控制到最小，這對(duì)提高軋輥的抗折斷性能非常有利。

依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例與常規(guī)支承輥相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)cr8合金材料在離心力的作用下結(jié)晶，外層組織晶粒度達(dá)到11級(jí)以上，成品狀態(tài)下隱針馬氏體與貝氏體的針葉長(zhǎng)度≤2um，與常規(guī)支承輥相比具有更高的疲勞強(qiáng)度和耐磨度。

2)含鉻量提高到8％，基體中溶鉻量增加，可以將軋輥硬度控制到hsd70-82范圍內(nèi)，在相同的使用條件下，耐磨度可以達(dá)到cr5鍛鋼和鑄鋼支承輥的1.5倍，極大地提高軋制效率，延長(zhǎng)換輥周期。尤其對(duì)于冷軋支承輥，可將硬度控制到hsd77-82，這對(duì)冷軋支承輥和工作輥的硬度匹配非常有利。

3)按當(dāng)前合金材料和能源價(jià)格計(jì)算，cr8離心復(fù)合支承輥制造成本含稅價(jià)9500元/噸，僅為cr5鍛鋼支承輥的一半，與整體鑄鋼支承輥相比每噸相差3000元以上，具有優(yōu)良的性價(jià)比。這在鋼鐵形勢(shì)異常嚴(yán)峻，企業(yè)爭(zhēng)相壓縮成本的今天，該發(fā)明具有越來(lái)越明顯的競(jìng)爭(zhēng)力。