[发明专利]多元高铬铸钢轧钢机组合式导板及其制造方法

说明书

本发明为各类型钢轧机导入钢坯用导板及其制造方法，属于轧钢技术领域。

导板是轧钢厂轧制型材过程中具有导入坯料和护卫作用的部件，是轧钢生产中必不可少的模具。它们在服役过程中承受着炽热坯的热负荷、冲击、高速磨损、挤压和冷却水的激冷激热作用，因而要求其材质具有较高的强度、韧性、耐磨性、抗激冷激热性能和抗氧化性能等。它是轧钢机上的易损件，全国每年消耗数万吨。导板的质量直接影响到轧钢厂型材的产量和质量，降低导板成本，提高导板使用寿命是轧钢行业急待解决的难题。

目前国外的型钢轧机上普遍采用组合式导板。组合式导板具有体积小，重量轻和安装方便等优点，在国内也得到了推广应用。组合式导板对材质性能要求较高，除有整体式导板所必须的性能外，还要有足够高的韧性，国外至今仍普遍使用高镍铬合金制作，但生产成本高，在我国采用这一材质不利于组合式导板的推广使用。采用低碳钢作本体，在工作部位堆焊硬质合金制作导板的方法，存在工艺复杂和硬质合金易开裂剥落的不足。用高铬铸铁制作导板，其耐磨、耐热性能都很好，但材质脆性大，使用中易发生断裂事故。用普通白口铸铁、球墨铸铁制作的导板则更难满足生产要求。

本发明的目的是提供一种多元高铬铸钢导板的化学组成成分及其制造方法。本发明是采用一种多元高铬铸钢合金制作组合式导板，并采用湿砂型铸造成形。其主要特点是在高铬铸钢合金中加入适量的K、Na、RE和Ti，使其组织细化，特别是使共晶碳化物团球化，有利于高铬铸钢力学性能的大幅度提高，最终将导致高铬铸钢导板使用性能的提高。此外，导板制作过程中，采用高温热开箱工艺和亚临界淬火工艺，可降低导板生产成本。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

本发明导板的化学组成成分是(重量％)：

C 0.4～1.2      Si0.8～1.8

Mn0.5～1.5      Cr12.0～18.0

Ni0.6～2.0      Mo0.6～1.2

K 0.04～0.12    Na0.05～0.15

Ti0.1～0.5,RE0.03～0.15,P＜0.06,S＜0.05，

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

本发明导板可电炉生产，其制造工艺步骤是：

①将普通废钢、生铁、低碳铬铁、硅铁、锰铁、钼铁和镍板混合加热熔化；

②炉前调整成分合格后将温度升至1580～1620℃，加入脱氧剂铝，而后出炉；

③将含钾、钠的变质剂、稀土硅铁和钛铁破碎至粒度小于15mm的小块，经250℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；

④用湿砂型造型，浇铸温度为1440～1480℃；

⑤浇铸4～6分钟后开箱风冷导板；

⑥导板在520～580℃下进行亚临界淬火处理，保温时间2～4小时，然后空气冷却至室温。

合金材质的性能是由金相组织决定的，而一定的组织取决于化学成分及热处理工艺，本发明化学成分是这样确定的：

C:C是影响高铬铸钢硬度和韧性的主要元素，其含量高时，组织中碳化物数量多，基体硬度高，耐磨性好，但含量过高，使韧性下降，若含量过低，则使熔点升高，流动性下降，且降低耐磨性，因此C含量以0.4～1.2％为宜。

Cr:Cr部分溶于基体中，增加高铬钢的淬透性和抗氧化性，部分形成碳化物，有利于耐磨性的增加和抗粘钢性能的改善，Cr含量过高，基体转变成铁素体，耐磨性急剧下降，因此Cr含量以12～18％为宜。

Si:Si在高温下能形成致密的氧化膜，提高抗氧化性，但Si含量过高导致脆性增大，因此Si含量控制在0.8～1.8％。

Mn:Mn能提高淬透性和强化基体，使碳化物稳定和弥散，Mn含量小于1.5％时还可增加钢的热强性，Mn还有脱氧去硫作用，但Mn含量较高时，有使钢的晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆敏感性，因此Mn含量控制在0.5～1.5％。

Ni:Ni能提高钢对疲劳的抗力，还与铁以互溶的形式存在于钢中，使之强化，Ni由于降低临界转变温度和降低钢中各元素的扩散速度，因而提高钢的淬透性，但Ni价格较高，因此将其含量控制在0.6～2.0％。

Mo:Mo可显著提高钢的热强性，回火稳定性和淬透性，Mo还能显著降低钢的热脆倾向，但加入量过多，对钢的上述性能影响不大，反而促使成本增加，因此将Mo含量控制在0.6～1.2％。