[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。

发明内容

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。

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C3.2-3.5％，Si0.2-0.4％，B1.2-1.6％，Cr6.3-7.0％，Mn1.6-1.8％，V1.5-1.8％，Mo2.2-2.8％，W1.2-1.6％，Nb0.1-0.3％，Ce0.25-0.35％，Ti0.3-0.5％，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：

①本发明方法在所采用的轧辊外层材料中含有硼，以提高轧辊的耐磨性，同时添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高轧辊的硬度，但这种元素比现有的高速钢轧辊中的添加量低得多，极大地降低了成本，因此，以低成本获得了好的轧辊性能，这些元素的协同作用细化了凝固组织，改善了碳化物形态和分布，提高了高速钢轧辊强度和韧性，其抗拉强度达到1000MPa-1100MPa，冲击韧性达到17J/cm2-19J/cm2。

②用本发明含硼轧辊的铸造方法生产工艺简单，通过合理的设计熔炼步骤，精确控制熔炼温度，以及优化热处理制度，获得了轧辊优异的微观组织，进而保证了轧辊优异的性能。其中金相组织中含有12-20％高硬度碳化物，导致轧辊硬度高，达到66-68HRC，耐磨性好。用于棒材轧机成品机架上，本发明制造高速钢轧辊使用效果为1100-1200t/mm，而高铬白口铸铁轧辊仅为120-150t/mm；用于热轧窄带钢成品机架上，本发明制造高速钢轧辊使用效果为1850t/mm-2000t/mm，而高镍铬无限冷硬铸铁轧辊仅为250t/mm～300t/mm。

具体实施方式