一种硼锑合金轧辊材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种硼锑合金轧辊材料，属于轧辊材料领域。一种硼锑合金轧辊材料，所述的质量比例如下：C1.5%-1.8%；Si0.5%-3%；Mn0.2%-1.6%；Al0.6%-0.8%；Cr2%-5%；Mo5%-9%；S0.1%-0.2%；B0.01%-0.2%；Ni3%-8%；Ti0.1%-0.15%；其余为Fe。硼可以与铁形成高硬度的铁硼化合物，有利于改善轧辊耐磨性。铝是非碳化物和硼化物形成元素，主要溶于基体，提高基体高温硬度和高温耐磨性，铝还有良好的抗高温氧化能力，有利于改善铸态轧辊的加工性能，铸态轧辊不经退火处理，具有快速切削加工。它可以实现轧辊耐磨性好，铸造性能好和热疲劳性能好、寿命长、成本低的优点。
【专利说明】一种硼锑合金轧辊材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及轧辊材料领域，更具体地说，涉及一种硼锑合金轧辊材料。
【背景技术】
[0002]轧辊是线材机的中心部件，对钆件进行钆制加工，使金属产生塑性变形的主要工具。轧辊工作载荷大，承受很大的钆制压力和扭转力矩，并有很强的冲击载荷和很大的惯性力；另外，轧辊的工作环境严酷，要承受很高的温度，又有冷却水，是在冷热交加下工作，磨损严重。钢轧辊具有较高的抗拉强度和韧性，广泛适用于轧制温度高、乳制载荷大的开坯机或初轧机，也可用做支撑辊。合金铸钢轧辊依据其化学成分和热处理工艺，可使辊身外层基体组织为珠光体及贝氏体。珠光体可以是片状或球状，或是索氏体类型，回火索氏体不仅具有高的强韧性，而且具有良好的抗热裂性，尤其是带位相的回火索氏体组织还兼有优良的耐磨性能，故用于初轧机时，轧制效果良好。
[0003]高碳高铬铸钢，普通钢和硬质合金等几种类型。高碳高铬铸钢由于有一定的耐磨性，而且价格便宜，因此得到广泛的应用，高碳高铬辊轮用钢常用的材料有13Crl3WMoV和18Cr20WMoVo由于这两种钢硬度和耐磨性主要依靠铬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，热稳定性较差，一般在450°C以上开始聚集长大而逐渐软化。在550°C时，硬度要降至HRC50以下。而线材辊轮在运行下的温度可达到550°C左右，这就使辊轮使用寿命明显降低。普通钢的二次硬化温度在550°C左右，硬度维持在HRC62~64，可显著地提高辊轮的使用寿命；硬质合金也有很好的高温硬度和耐磨性。但由于普通钢和硬质合金的制造成本太高，在高线辊轮材料的使用上受到限制。因此研宄性能优异，成本更加低廉的轧辊材料就显得尤为重要。
[0004]普通高碳高钒高速钢轧辊具有优异的耐磨性，但存在贵重合金元素加入量多和生产成本高等不足，推广应用十分困难。硼是一种廉价的合金元素，加入高速钢轧辊，可以部分取代钒、铌、钨、钼等合金元素，降低高碳高钒高速钢轧辊材料的成本。
[0005]含硼高速钢轧辊存在高温硬度低和高温耐磨性差等不足。加入铝可提高高速钢的高温硬度和高温耐磨性。中国发明专利CN1218842公开了一种高碳高速钢，尤其是一种同时含有铝、稀土元素、钛、硼的超硬含铝高速钢。其化学成份为(重量％):0.90-1.35%C，5.50-6.50 % W，4.50-5.50 % Mo，3.50-4.50 % Cr, 1.65-2.20 % V，0.80-2.00 % Al,0.005-0.20% RE，0.05-0.30% Ti，0.001-0.05% B，余为铁及杂质。
[0006]中国发明专利CNlO 1426944还公开了用于锯片的高速钢，存在的合金元素组成以质量百分数计由如下构成:0.5-1.5的碳；1.0-1.0的铬；3.0-10.0的等效钨，该等效钨由2Mo+W关系式给出；0.5-2.0的铌，铌可以用钒以每1%钒对应2%铌的比例进行部分或全部替代；0.3-2.0的钒，钒可以用铌以每1%钒对应2%铌的比例进行部分或全部替代；0.3-3.5的硅，硅可以用铝以1:1的比例进行部分或全部替代；低于8的钴；其余基本为Fe和制备过程中不可避免杂质。但上述材料用做轧辊仍存在耐磨硬质相数量少，耐磨性差，铸造性能差和热疲劳性能差等不足，导致轧辊使用寿命缩短。
[0007]含锑使轧辊合金材料具有硬度较高、耐磨性好、耐高温的优点，中国发明专利申请号201310699999.9，申请日为2013年12月19日，
【公开日】2014年4月23日，公开了一种含锑轧辊用合金钢材料及其制备方法，一种含锑轧辊用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.8-0.9、钨2.0-2.3、钼0.4-0.7、钒1.5-2.5、铬3.8-4.2、铌0.05-0.10、镧 0.05-0.10、钴 1.1-1.4、Nil.0-1.5、锑 0.07-0.09、P 彡 0.030、S 彡 0.030、余量为铁。本发明通过在高碳钢的基础上添加锑、铌、镧等多种合金元素，降低了钼、铬的含量，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使得合金钢具有高速钢的特性，耐高温，红硬高、刚度和韧性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剥落性好、冷脆性低，成本低特点，制得的轧辊使用寿命长。但其使用了多种高成本材料，以及复杂工艺来进行制作，成本高。
【发明内容】
[0008]1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的现有轧辊耐磨性差，铸造性能差和热疲劳性能差、寿命缩短、成本高的问题，本发明提供了一种硼锑合金轧辊材料。它具有轧辊耐磨性好，铸造性能好和热疲劳性能好、寿命长、成本低的优点。
[0009]2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0010]一种硼锑合金轧辊材料，所述的质量比例如下:
C1.5%-1.8%
Si0.5%-3%
Mn0.2%-1.6%
Al0.6%-0.8%
Cr2%-5%
Mo5%-9%
S0.1%-0.2%
B0.01%-0.2%
Ni3%-8%
Ti0.1%-0.15%
其余为Fe。
[0011]更进一步的，根据上述所述的一种硼锑合金轧辊材料，其优选的质量比例如下:
C1.6%
Si2%
Mn0.5%
Al0.6%
Cr3%
Mo7%
S0.15%
B0.08%
Ni5% Ti0.1%
Fe79.97%
更进一步的，所述的硼铺合金乳棍材料还包括0.005%的稀土元素。
[0012]3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于:
(1)一定程度加入B和Ti，B与铁形成高硬度的铁硼化合物，有利于改善轧辊耐磨性，加入Ti可以耐高温，硬度高、刚度和韧性配合好；
(2)其中加入了Al和合金结合可以形成一定的保护膜防止在工作时被腐蚀，可以在采用上述的配比可以使得合金钢在高温下具有良好的硬度和耐腐蚀性；
(3)在材料中加入一定量的稀土，对提高合金的综合性能，对疲劳裂纹的扩展，有所改善，具有很长的使用寿命和韧性；
(4 )本轧辊材料使用的是较为常用或通用的材料，获得简单，成本低，适合大规模生产，强度高、韧性好，抗热裂性强和抗冲击能力强的特点使合金轧辊的使用寿命较传统材质提高了至少5倍，从而使得生产线的生产效率大幅提高；
(5)具有优异的高温耐磨性，用于热轧线材轧钢机上，本发明轧辊材料的耐磨比普通硼钢轧辊提高20-30%，和还有稀有金属的高速钢轧辊相当，但不含钴、铌、镧等昂贵合金元素，其生产成本降低40%以上。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体的实施例，对本发明作详细描述。
[0014]实施例1
一种硼锑合金轧辊材料，所述的质量比例如下，
C1.5%
Si0.5%
Mn0.2%
Al0.6%
Cr5%
Mo5%
S0.2%
B0.2%
Ni8%
Ti0.1%
Fe78.Tl。
[0015]硼:硼可以与铁形成高硬度的铁硼化合物，有利于改善轧辊耐磨性，但加入量过多，明显增大轧辊的脆性，因此将硼含量控制在0.01%-0.2%。
[0016]铝:铝是非碳化物和硼化物形成元素，主要溶于基体，提高基体高温硬度和高温耐磨性，铝还有良好的抗高温氧化能力，特别是铝的加入，促进铸态轧辊基体组织转变成珠光体和铁素体，降低轧辊铸态硬度，有利于改善铸态轧辊的加工性能，铸态轧辊不经退火处理，可以实现快速切削加工。但铝降低轧辊淬透性能，因此将铝含量控制在0.6%-0.8%。
[0017]基于上述配方的一种硼锑合金轧辊材料的制备方法，其步骤如下:
(A)称取上述质量比例的材料，先将Fe，Cr、T1、Mn、Mo和N1、S混合加热熔化，钢水溶清后，扒渣和脱硫、脱氧；
(B)然后加入C、B、Si和Ti，再将钢水温度升至1605-1615。。；
(C)然后加Al合金化，炉前调整成分合格后出炉，钢水出炉温度1635-1650°C；
(D)钢水温度在1405-1430°C时浇注成轧辊；
(E)轧辊经粗加工后，加热至1180-1210°C，保温2h后油冷，油冷为分级保温，油冷保温温度为 250-300 °C ；
(F)然后在670-720°C回火一次，回火保温时间是6h;制成轧辊坯。
[0018]铝元素的加入，导致淬火组织中残留奥氏体明显减少，本发明轧辊在回火一次或回火保温时间6h，就可以满足使用要求。
[0019]实施例2
一种硼锑合金轧辊材料，所述的质量比例如下，
C1.8%
Si3%
Mn1.6%
Al0.8%
Cr2%
Mo9%
S0.1%
B0.01%
Ni3%
Ti0.15%
稀土元素0.005%
Fe78.535%。
[0020]基于上述配方的一种硼锑合金轧辊材料的制备方法，其步骤如下:
(A)称取上述质量比例的材料，先将Fe，Cr、T1、Mn、Mo和N1、S混合加热熔化，钢水溶清后，扒渣和脱硫、脱氧；
(B)然后加入C、B、Si和Ti，再将钢水温度升至1605-1615。。；
(C)然后加Al合金化，炉前调整成分合格后出炉，钢水出炉温度1635-1650°C；
(D)钢水温度在1405-1430°C时浇注成轧辊；
(E)轧辊经粗加工后，加热至1180-1210°C，保温3h后空冷，空冷温度为；
(F)然后在670-720°C回火一次，回火保温时间是8h；
(G)二次回火，第二次回火温度为610-650°C，回火时间为6h，制成轧辊坯。
[0021]实施例3
一种硼锑合金轧辊材料，所述的质量比例如下，
C1.6%
Si2%
Mn0.5% Al0.6%
Cr3%
Mo7%
S0.15%
B0.08%
Ni5%
Ti0.1%
Fe79.97%
基于上述配方的一种硼锑合金轧辊材料的制备方法，其步骤如下:
(A)称取上述质量比例的材料，先将Fe，Cr、T1、Mn、Mo和N1、S混合加热熔化，钢水溶清后，扒渣和脱硫、脱氧；
(B)然后加入C、B、Si和Ti，再将钢水温度升至1605-1615°C；
(C)然后加Al合金化，炉前调整成分合格后出炉，钢水出炉温度1635-1650°C；
(D)钢水温度在1405-1430°C时浇注成轧辊；
(E)轧辊经粗加工后，加热至1180-1210°C，保温2h后油冷，油冷为分级保温，油冷保温温度为 250-300 °C ；
(F)然后在670-720°C回火一次，回火保温时间是7h;制成轧辊坯。
[0022]以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种硼锑合金轧辊材料，其特征在于，所述的质量比例如下， C1.5%-1.8% Si0.5%-3% Mn0.2%-1.6% Al0.6%-0.8% Cr2%-5% Mo5%-9% S0.1%-0.2% B0.01%-0.2% Ni3%-8% Ti0.1%-0.15% 其余为Fe。
2.根据权利要求2所述的一种硼锑合金轧辊材料，其优选的质量比例如下: C1.6% Si2% Mn0.5% Al0.6% Cr3% Mo7% S0.15% B0.08% Ni5% Ti0.1% Fe79.97%o
3.根据权利要求1所述的一种硼锑合金轧辊材料，其特征在于:所述的硼锑合金轧辊材料还包括0.005%的稀土元素。
【文档编号】C22C38/60GK104498842SQ201410830957
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】李大志 申请人:芜湖金龙模具锻造有限责任公司