一種耐磨高速鋼復合軋輥及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明公開了一種耐磨復合乳輥及其制備方法，特別涉及一種耐磨高速鋼復合乳 輥及其制備方法，屬于乳輥技術領域。
【背景技術】
[0002] 乳輥是乳鋼生產中的重要消耗備件，乳輥質量既影響乳材的表明質量和尺寸精 度，也影響乳機的生產作業率，因此提高乳輥耐磨性是世界各國乳輥研制者不斷關注的重 大課題，長期以來，國內外普遍使用高鉻鑄鐵乳輥、冷硬鑄鐵乳輥和半鋼乳輥等品種。中國 發明專利CN 102371273公開了一種高鉻鑄鐵乳輥及其生產方法，其特征在于，乳輥外層熔 煉時添加了合金成分W和V，熱處理工藝得到回火馬氏體和彌散分布的球狀、塊狀MC型碳化 物，保證基體有高的強韌性和硬度。所述的乳輥外層的化學成分重量百分比為：C2.3~ 3.0%、Si0.4~1.0%、Mn0.4~1.0%、P<0.06%、S<0.01%、Crl5~20%、Nil.0~1.5%、 Mo3.5~5.0%、VO. 5~1.0 %、W0.1~0.5 %，其余為Fe。與現有技術相比，該發明的有益效果 是：加入V和W，提高乳輥的高溫紅硬性;改進熱處理工藝，改進后的乳輥毫米乳材同比增加 20 %~30 %，平均每次乳輥的修磨量在0.3mm以內。中國發明專利CNlO 1537427還公開了一 種離心鑄造高鉻鑄鐵復合乳輥及其制備方法，包括乳輥外層和乳輥輥芯，所述的乳輥外層 的材料的化學成分重量％為:25~28 %的高鎳鉻無限冷硬鑄鐵乳輥的合金鐵肩，28~30 % 的碳素鉻鐵，1.5~2.5%的中碳錳鐵，2.5~3.5%的硼鐵，0.5~0.8%的硅鈣鋇合金，0.2~ 0.4%的鋁，0.3~0.5%的鈦鐵，0.2~0.4%的稀土硅鐵，0.10~0.15%的鋅，0.15~0.18% 的鎂，余量為低碳廢鋼片;所述乳輥輥芯為高強度合金鑄鐵或低合金球墨鑄鐵，所述的乳輥 外層和輥芯兩部分通過離心復合鑄造而成。優點：乳輥生產成本低廉;乳輥中夾雜物少，組 織純凈度高;可提高乳輥淬透性和淬硬性;有利于乳輥力學性能和熱疲勞性能的提高;使用 壽命高，生產成本低。
[0003] 中國發明專利CN103526125公開了涉及一種半鋼乳輥及其制造方法，由輥頸、輥身 和輥芯組成，其輥身的化學組成質量百分比為:C: 2.15~2.40%、SiO. 25~0.45%、MnO. 7~ 1.0%、Mo0.15~0.40%、Ni0.9~l.l%、Cr2.2~2.5%、V0.10~0.15%、Ti0.8~1.0%、 腸.02~0.06%、1^0.02~0.05%、〇60.02~0.05、且0.05%<1^+〇6<0.08%、80.010-0 · 025%、AlO · 8~1 · 0%、P < 0 · 05%、S < 0 · 03 %，余量Fe，因凝固組織細小，加工性能好，可 以取消球化退火，縮短生產周期，降低能耗。中國發明專利CN101537428還公開了一種半鋼 乳輥及其制備方法，屬于乳鋼技術領域。其化學組成成分及其質量百分比為：C: 1.65 - 1.90% ,Cr：0.80-1.15% ,Si：0.35-0.65% ,Μη：0.60-1.00% ,Mo：0.30-0.60% ,Ni: 0.20-0.80% ,K：0.05-0.10% ,Na：0.05-〇. 10% ,Ti ：0.05-〇. 15% ,Nb:0.05-0.15% , Y：0.08-0.15% ,Mg:0.03-0.08% ,Ζη：0.02-0.04% ,Al ：0.6〇-1.00% ,Ρ：<0.04% ,S： <0.03%，其余為Fe。優點：化學成分組成合理，半鋼乳輥的輥身硬度可達55 - 58HS，抗拉強 度可達900 - 950MPa，沖擊韌度達到10 - 12 J/cm2;能節約鎳資源和降低成本；能簡化熱處 理，縮短制造周期，提高熱處理效率且節約能源;可細化凝固組織，改善碳化物的形態及分 布的均勻性且能抑制合金元素的偏析;使用壽命提高。中國發明專利CN101892374還公開了 一種高硬度半鋼乳輥的熱處理方法，適用于材料為155CrNiM〇或180CrNiMo輥身直徑為Φ 850~1350mm的乳輥。熱處理工藝方法包括將乳輥整體加熱到正火溫度950 - 1000°C，并保 溫15~30h;迅速將乳輥吊出加熱爐，放入淬火油中冷卻，使乳輥表面溫度達到230~250 °C， 50mm深處的溫度為270~300°C，IOOmm深處的溫度400 - 450°C;再將乳輥迅速吊到噴霧機上 進行吹風冷卻，使乳輥表面溫度達到< 480°C且不再升溫后再逐步下調風壓，整個風冷過程 的冷速控制在2 - 5°C/min;當乳輥表面溫度能夠保持在480°C以下300°C以上且不再升溫 時，空冷即可。該發明改變了半鋼乳輥常用的熱處理方法，通過恰當控制油冷時間、不同階 段的冷卻溫度，打破了半鋼和鑄鐵材料不能進行油冷處理的觀念;再通過控制風量和吹風 的強度，使乳輥在一定的冷卻速度下冷卻，通過油冷和風冷的兩種冷卻方法的有效配合，使 高硬度大型半鋼乳輥硬度達到55HSD以上。
[0004] 中國發明專利CN1598030公開了關于對金屬加工熱乳、冷乳板帶用乳輥材料一一 鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵的改進，尤其涉及一種耐磨性和抗熱裂紋性能好，使用壽命長的乳輥 用鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵，其特征是在鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵(IV)成分中添加有0.03 - 0.1% (WT)的硼和0.2 -1.5%的鈮。以及由此材料制成的復合乳輥。由于添加了硼和鈮，使材料的 耐磨性和抗熱裂紋性能得到顯著提高，克服了原材料的不足。由此材料為工作層制成的復 合乳輥，使用壽命較原來大大提高，可使板帶的乳制量提高20%以上；抗熱裂紋性能的改 善，顯著減少了停機換輥修復次數，不僅降低了操作勞動強度，而且還可提高乳機的作業 率，增加班時乳制產量。中國發明專利CN101177759還公開了一種離心復合改進型無限冷硬 鑄鐵乳輥及其制備方法，其輥身化學成分是（重量: 3.2 - 3.8C，3.8 - 4.5Ni，1.2 - 1.8Cr, 0.2-0.4Mo, 0.2-0.5Cu ,1.0-1.8Si, <0.8Mn,0.10-0.30Nb, 0.05-0.20V, 0.05 - 0.2011，0.04 - 0.07]\%，0.02 - 0.05￥，0.01 - 0.03513，其余為？6和不可避免的微量雜 質。本發明乳輥利用電爐便可生產，采用離心鑄造方法成形，乳輥強度和硬度高，韌性、硬度 均勻性和淬透性好，耐磨性和抗氧化性優良，抗激冷激熱性能也很好，使用過程中不斷裂、 不起皮、不發生龜裂、不粘鋼，使用性能明顯優于高鎳鉻無限冷硬鑄鐵乳輥，生產工藝簡單， 不需要進行高溫熱處理，生產成本低。使用該發明乳輥可以顯著提高乳鋼機作業率，降低乳 材生產成本，改善乳材表面質量，具有很好的經濟和社會效益。中國發明專利CNlOl509095 還公開了超細晶粒高鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵，屬乳制大型船艦用乳輥材料，組成重量包括:C: 2.9-3.7% ,Si：0.6-1.2% ,Mn ： 0.4-1.2 % ,Ni ： 3.01-5.00% , Cr ： 1.00-2.00 % ,Mo ： 0.20 - 0.60 %，余量Fe，組成中還有1 一 3 %的銻，使碳化物的網狀結構得到了基本的消除， 組織更加彌散，達到了改變材料的金相組織和性能，使材料的耐磨性和抗熱裂紋性能得到 有效的結合，綜合提高材料的使用壽命。
[0005] 但是上述乳輥品種主要存在硬度低，乳輥中高硬度硬質碳化物數量少的不足，導 致乳輥耐磨性差，使用壽命短，在此背景下，國內外開發了性能優異的新一代乳輥產品高速 鋼乳輥。中國發明專利CN105033227公開了一種適用于窄帶鋼乳機用的高釩高速鋼復合乳 輥的制造方法。所述制造方法包括采用離心澆注方法澆注輥身外層，澆注完輥身外層高釩 高速鋼水后，往輥身外層型腔內持續通入惰性氣體，當高釩高速鋼外層溫度達到1220~ 1280 °C時停止離心機轉動，同時停止惰性氣體吹入，然后合箱澆注輥身芯部鐵水。該發明明 顯提高了外層高釩高速鋼與芯部鐵水的結合率，結合率由40%提高至100%，結合強度由以 前的350Mpa左右提升至450Mpa左右，使得高釩高速鋼乳輥輥身結合層抗剝落性大大提高； 同時能夠有效去除芯部鐵水溶蝕外層的碳化物形成元素量，從而改善了輥頸組織，提高了 輥頸的抗拉強度，有效杜絕了使用中的斷輥現象。中國發明專利CN104525889還公開了一種 適用于小型鋼乳機、線棒材乳機的高速鋼乳輥的制造方法。所述制造方法包括熔煉原料、澆 注成型、機械加工和熱處理三個工藝步驟;在離心澆注高速鋼鐵水的基礎上，首先澆注入過 渡層鐵水，然后再通過澆注芯部鐵水來實現過渡層鐵水的完