[发明专利]一种含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊制造方法

摘要

本发明公开了一种含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊制造方法，属于机械铸造技术领域。本发明在传统高速钢组分中引入了B、N化学元素，工作层基体组织中弥散分布着面积总百分比20‑35％的MC型和/或M2C型的、点状和/或块状的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物；并通过先碳、氮、硼化物变质处理，再石墨变质孕育处理这两步，在原组织内析出石墨，从而使得高速钢轧辊除保留了传统高速钢特有的高温抗磨的优点外，同时还解决了原传统高速钢轧辊摩擦系数大的问题，充分发挥高速钢的耐磨性能，起到在轧制中轧辊与工件间的润滑作用，阻止粘钢现象的发生；而且石墨的导热性能、润滑特性，能改善了高速钢轧辊对热冲击、热裂敏感性、易粘钢、易表面毛化的弊端，特别在成品架使用时，轧材表面光亮程度显著改善。

主权项

一种含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊的制造方法，其特征在于，轧辊的工作层的化学成分按质量分数计包括：C 2.0‑3.0％、Si 0.8‑2.5％、Mn 0.2‑1.0％、P≤0.05％、S≤0.02％、Cr 3‑10％、Ni 0.5‑3.5％、Mo 2.5‑6.0％、V 3‑8％、0＜W≤10％、0＜B≤0.5％，N 60‑500PPM；且工作层含有当量球径在20‑50μm，面积百分比在0.5‑1.5％的点、球状石墨；同时，工作层基体组织中弥散分布着面积总百分比20‑35％的MC型和/或M2C型的、点状和/或块状的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物；轧辊的辊轴部分采用C 0.2‑1.0％铸钢；在外层与辊轴之间还包含一层中间层；所述含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊是通过动态离心铸造制备外层筒体、中间层，通过热处理热加工及机械冷加工后，与制备好的辊轴通过轴套复合热装方法进行机械过盈装配，得到组合装配的含石墨的高速钢轧辊；所述通过动态离心铸造制备外层筒体的步骤包括炉料准备，冶炼，出炉碳、氮、硼化物变质处理，石墨变质孕育处理，起包浇注，筒体凝固与石墨析出；所述出炉碳、氮、硼化物变质处理，是在外层金属液体出炉过程中，添加颗粒变质剂促使液态Cr、Mo、V、W合金元素以高温固态的形态形成微小、弥散的高熔点碳化物、氮化物、硼化物悬浮颗粒并析出；出炉碳、氮、硼化物变质处理包括以下步骤：随出炉金属流，冲入颗粒度为0.2‑1mm的含钒50～80％的钒合金颗粒变质剂，进行碳、氮、硼化物变质处理；钒合金冲入质量＝外层金属液出炉质量W外×0.25％/(钒合金实际含钒质量分数‑原始炉内含钒质量分数)/钒合金吸收率％；变质处理过程中，充分搅拌，使钒合金颗粒变质剂充分溶解，并依靠合金液滴的浓度起伏原理进行催化，促使液态Cr、Mo、V、W合金元素以高温固态的形态形成微小、弥散的高熔点碳化物、氮化物、硼化物悬浮颗粒从高温金属液中析出；所述石墨变质孕育处理是在碳、氮、硼化物变质处理的基础上添加颗粒变质剂，使金属液中溶解状态的剩余碳，在随后的浇注凝固阶段以微小点球状析出形成石墨；石墨变质孕育处理包括以下步骤：当外层金属液温度＝外层金属液液相线温度+(120～150)℃，扒除金属液表面残渣，在金属液表面加入颗粒度为0.5‑1.5mm的含硅75‑80％的硅锆铝孕育合金颗粒，进行石墨的变质孕育处理；硅锆铝孕育合金颗粒加入质量＝外层金属液出炉质量W外×0.35％/硅锆铝孕育合金颗粒实际含硅质量分数/硅锆铝孕育合金颗粒的吸收率％；进行充分搅拌，使硅锆铝孕育合金颗粒充分溶解以微小液滴形式悬浮于金属液之中，并依靠合金微小液滴的浓度起伏原理进行催化，使金属液中以溶解状态的剩余碳，在随后的浇注凝固阶段以微小点球状析出；所述起包浇注主要包括以下步骤：控制浇注温度＝外层金属液液相线温度+(90～120)℃；扒除金属液表面残渣，在金属液表面撒入1mm厚度的脱水硼砂或萤石辅助化渣使高熔点氧化物杂质稀释，并与金属液分离净化；将金属液通过浇注漏斗、经横向流槽浇入高速旋转中的离心铸型中，然后在旋转着的筒状金属液内表面散入3‑4mm厚玻璃保护渣，起到内表面保温、防氧化作用。