[发明专利]一种含硼轧辊的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及离心铸造轧辊领域。

背景技术

轧辊材料的发展和选用，主要着眼于提高辊身的耐磨性能，在轧辊辊身表面的金相组织中形成较硬的碳化物。早期使用的冷硬铸铁轧辊以M3C型碳化物为主，如Fe3C等。后来加入合金元素铬发展起来的高铬铸铁轧辊，碳化物形态有所变化，以M7C3型为主，如Cr7C3等。目前正在迅速推广的高速钢复合轧辊，在使用状态下，轧辊表面层的金相组织主要由MC、M6C型碳化物以及在高温下有较高硬度的基体组织构成，因此具有优异的耐磨性。早期使用的冷硬铸铁轧辊，硬度低，硬化层薄，轧辊耐磨性差，使用寿命短，需要频繁更换，降低了轧机作业率。在冷硬铸铁基础上发展起来的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊，尽管耐磨性有明显改善，但轧辊脆性大，铸造和使用中易开裂，甚至出现剥落，且含有较多价格昂贵的合金元素，导致轧辊生产成本增加。高铬铸铁轧辊和高速钢轧辊尽管耐磨性好，但都含有较多的合金元素，导致轧辊生产成本增加。

硼是一种能显著改善耐磨材料淬透性和淬硬性的合金元素，我国硼储量丰富，且价格低廉，硼在耐磨材料领域已获得了较好的应用。中国发明专利CN1037548公开了一种低铬硼多元合金耐磨铸铁，其化学成分(重量％)为：C：1.75～3.0，Cr：1.5～4.0，B：0.07～0.4，Mo：0.2～1.0，Cu0.8～1.3Mn：0.4～0.8，Si：0.4～1.2，P≤0.08，S：≤0.08，Re0.01～0.05，余量为Fe。硼的加入使低铬铸铁硬度增加，耐磨性改善。

硼应用于轧辊中，对改善轧辊耐磨性，也具有较好的效果。中国发明专利CN1598030公开了改进的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及复合轧辊，其特征是在镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)成分中添加有0.03-0.1％(wt)的硼和0.2-1.5％的铌。由于添加了硼和铌，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到显著提高。申请号为200910081429.7的中国专利申请公开了一种高硼轧辊，其以硼为主要合金元素，不含镍、钼、钴等金属，虽然成本降低，但其硬度、抗拉强度、冲击韧性等综合性能不是十分理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种含硼轧辊的铸造方法，以解决现有技术生产轧辊成本较高或综合性能差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成形；所述外层的化学成分及重量百分比为C 3.2-3.5％，Si 0.2-0.4％，B 1.2-1.6％，Cr 6.3-7.0％，Mn 1.6-1.8％，V 1.5-1.8％，Mo 2.2-2.8％，W 1.2-1.6％，Nb 0.1-0.3％，Ce 0.25-0.35％，Ti 0.3-0.5％，S＜0.03％，P＜0.04％，其余为Fe；所述方法包括以下步骤：

①将普通废钢、铬铁、生铁、钨铁、钼铁、铌铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；

②炉前调整成分合格后，将温度升至1560-1580℃，加入占上述钢水质量0.15-0.20％的铝脱氧，而后依次加入钛铁和硼铁，当钢水温度达到1580-1600℃时出炉；

③将铈基稀土破碎至粒度5-7mm的小块，经160-200℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；

④用离心铸造机浇注轧辊外层，外层钢水浇注温度为1470-1480℃，当轧辊外层完全凝固，且轧辊外层内表面温度达到1165-1175℃时，浇注辊芯球墨铸铁，辊芯球墨铸铁浇注温度为1340-1370℃；

⑤轧辊浇注12-24小时后拆箱，然后置于缓冷坑，冷却至室温后切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺后粗加工；

⑥将粗加工后的轧辊进行热处理，所述热处理包括高温淬火和回火处理，淬火加热温度1000℃-1050℃，保温时间2-4小时。淬火冷却时，先喷雾冷却10-20分钟，随后空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火加热温度520℃-560℃，保温5-8小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火加热温度500℃-540℃，保温8-12小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉，并精加工至规定尺寸。

本发明的含硼轧辊的铸造方法的有益效果在于：