球状石墨铸钢轧辊及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轧辊制作，尤其涉及球状石墨铸钢轧辊及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，高碳钢在冶炼过程中经过充分脱氧，那么在高温退火处理时，必将引起 渗碳体的石墨化，从而折出片状或小块状石墨，这种兼有钢和铁性能的材质，即称为石墨 钢。石墨钢所具有的高的抗热裂性能，尤为人们所注目。然而，由于析出的游离石墨呈片状 或块状，降低了钢的强度和韧性，因此限制了石墨钢的应用范围。50年代中叶，一些轧辊制 造厂在石墨钢的基础上，通过对化学成分的合理匹配，以及向钢液中添加适量的孕育合金 和球化剂进行孕育和球化处理，从而使钢液在凝固过程中直接形成了球状或蠕虫状的游离 石墨，该材质的强度和韧性远远超过了上述的石墨钢，故称为球状石墨铸钢。球状石墨铸钢 的疲劳强度比铸铁以及比未加合金和孕育剂的钢大50%，热稳定性也好得多。然而球状石墨 铸钢仍然存在硬度较高韧性不足的缺陷，抗热裂性仍不够高，长时间使用会交变应力作用 下发生疲劳破坏。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是现有的球状石墨铸钢轧辊韧性不足、抗热裂性不高， 容易发生疲劳破坏，为此提供一种球状石墨铸钢轧辊及其制备方法。
[0004] 本发明的技术方案是：球状石墨铸钢轧辊，它包括以重量百分含量计：c: 1. 70-2. 20%, Si ：1. 40-1. 60%, Mn ：0. 80-0. 95%, P ^ 0. 01% ；S ^ 0. 02%, Cr ：0. 80-1. 50%, Ni ： 0· 20-1. 50%，Mo :0· 20-0. 50%，Ti :0· 4-0. 8%，O :0· 02-0. 04%，其余为 Fe。
[0005] 球状石墨铸钢轧辊制备方法，它包括以下步骤：（1)、一次熔炼；在电弧炉内进 行氧化法熔炼，熔炼温度为1300°C -1400°C，熔炼时间为30-40min，；（2)二次熔炼、将经 过一次熔炼的钢水导入熔炼炉进行氧化法熔炼，熔炼温度为1700-1800°C，熔炼时间为 40-60min，熔炼期间加入100-200g硼砂并搅拌均匀；（3)、孕育及球化处理：熔炼好的钢液 转移到钢包中，钢包中预先加入与钢液重量比为1:3000-3500的铝、稀土硅铁镁合金，出钢 后对钢包内钢液加入与钢液重量比为1:300-500的环氧树脂并搅拌均匀，静置10-20min后 进行浇铸；（4)、热处理，钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为600°C _650°C ;机械加工后 进行正火+回火处理，正火温度为800°C _880°C，当轧辊冷却到450°C时，停止冷却，进行回 火处理，回火温度为460°C _500°C。
[0006] 本发明的有益效果是在球状石墨铸钢的基材中添加微量的Ti和0元素，可以使 基体组织形成规则均匀的粒状球光体，进而在不降低强度的前提下提高球状石墨铸钢的韧 性；经过一次熔炼和二次熔炼并加入环氧树脂，对基体组织进行改性，提高其对交变应力的 抵抗力，进而延长球状石墨铸钢轧辊的使用寿命。
【具体实施方式】
[0007] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0008] 实施例1 :球状石墨铸钢轧辊，它包括以重量百分含量计：C :1. 70%，Si :1. 40%，Mn : 0· 80%，P :0· 01% ;S :0· 02%，Cr :0· 80%，Ni :0· 20%，Mo :0· 20%，Ti :0· 4%，O :0· 02%，其余为 Fe。
[0009] 球状石墨铸钢轧辊制备方法，它包括以下步骤：（1)、一次熔炼；在电弧炉内进行 氧化法熔炼，熔炼温度为1300°C，熔炼时间为30min，；（2)二次熔炼、将经过一次熔炼的钢 水导入熔炼炉进行氧化法熔炼，熔炼温度为1700°C，熔炼时间为40min，熔炼期间加入100g 硼砂并搅拌均匀；（3)、孕育及球化处理：熔炼好的钢液转移到钢包中，钢包中预先加入与 钢液重量比为1:3000的铝、稀土娃铁镁合金，出钢后对钢包内钢液加入与钢液重量比为 1:300的环氧树脂并搅拌均匀，静置IOmin后进行浇铸；（4)、热处理，钢坯开箱后进行退火 处理，退火温度为600°C ;机械加工后进行正火+回火处理，正火温度为800°C，当轧辊冷却 到450°C时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为460°C。
[0010] 实施例2 :球状石墨铸钢轧辊，它包括以重量百分含量计：C :2. 00%，Si :1. 50%，Mn : 0· 85%，P :0· 007% ;S :0· 0:1%，Cr : I. 00%，Ni :0· 80%，Mo :0· 35%，Ti :0· 6%，0 :0· 03%，其余为 Fe0
[0011] 球状石墨铸钢轧辊制备方法，它包括以下步骤：（1)、一次熔炼；在电弧炉内进行 氧化法熔炼，熔炼温度为1350°C，熔炼时间为35min，；（2)二次熔炼、将经过一次熔炼的钢 水导入熔炼炉进行氧化法熔炼，熔炼温度为1750°C，熔炼时间为50min，熔炼期间加入150g 硼砂并搅拌均匀；（3)、孕育及球化处理：熔炼好的钢液转移到钢包中，钢包中预先加入与 钢液重量比为1:3250的铝、稀土娃铁镁合金，出钢后对钢包内钢液加入与钢液重量比为 1:400的环氧树脂并搅拌均匀，静置15min后进行浇铸；（4)、热处理，钢坯开箱后进行退火 处理，退火温度为625°C ;机械加工后进行正火+回火处理，正火温度为840°C，当轧辊冷却 到450°C时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为480°C。
[0012] 实施例3:球状石墨铸钢轧辊，它包括以重量百分含量计：C: 2. 20%，Si: 1.60%， Mn ： 0. 95%, P ：0. 004% ；S ：0. 0:08%, Cr ： I. 50%, Ni ： I. 50%, Mo ： 0. 50%, Ti ： 0. 8%, 0 ： 0.04%，其余为Fe。
[0013] 球状石墨铸钢轧辊制备方法，它包括以下步骤：（1)、一次熔炼；在电弧炉内进行 氧化法熔炼，熔炼温度为1400°C，熔炼时间为40min，；（2)二次熔炼、将经过一次熔炼的钢 水导入熔炼炉进行氧化法熔炼，熔炼温度为1800°C，熔炼时间为60min，熔炼期间加入200g 硼砂并搅拌均匀；（3)、孕育及球化处理：熔炼好的钢液转移到钢包中，钢包中预先加入与 钢液重量比为1: 3500的铝、稀土娃铁镁合金，出钢后对钢包内钢液加入与钢液重量比为 1: 500的环氧树脂并搅拌均匀，静置20min后进行浇铸；（4)、热处理，钢坯开箱后进行退火 处理，退火温度为650°C ;机械加工后进行正火+回火处理，正火温度为880°C，当轧辊冷却 到450°C时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为500°C。
[0014] 本发明中的各个元素组分都要经过严格控制，如果Si、Mn、Cr、Mo、P、Ni含量过 多或过少，珠光体组织的稳定性得不到保证，韧性不够，基体组织不够细化，石墨形态不是 规则的球形。
[0015] 研宄发现加入微量的钛和氧可以提高石墨的球化率和抗拉强度，但如果单独加入 超过0. 4%的Ti会使石墨球化率和抗拉强度下降，只有同时加入Ti和0并使两者之间比例 为2:1左右才会得到球光体基体组织和均匀细小的球状石墨。
[0016] 本发明的实施例1-3球状石墨铸钢轧辊与现有的球状石墨铸钢轧辊的物理性能 对比如下表所示：
可见本发明制得的球状石墨轧辊在抗拉强度、硬度、疲劳强度方面都优于现有的球状 石墨轧辊。
【主权项】
1. 球状石墨铸钢轧辊，其特征是它包括以重量百分含量计：C :1. 70-2. 20%，Si : 1. 40-1. 60%, Mn ：0. 80-0. 95%, P^0.0 1% ；S ^ 0. 02%, Cr ：0. 80-1. 50%, Ni ：0. 20-1. 50%, Mo ： 0? 20-0. 50%，Ti :0? 4-0. 8%，0 :0? 02-0. 04%，其余为 Fe。2. 如权利要求1所述的球状石墨铸钢轧辊制备方法，其特征是它包括以下步骤： (1)、一次熔炼；在电弧炉内进行氧化法熔炼，熔炼温度为1300°C -1400°C，熔炼时间为 30-40min，；（2)二次熔炼、将经过一次熔炼的钢水导入熔炼炉进行氧化法熔炼，熔炼温度为 1700-1800°C，熔炼时间为40-60min，熔炼期间加入100-200g硼砂并搅拌均匀；（3)、孕育及 球化处理：熔炼好的钢液转移到钢包中，钢包中预先加入与钢液重量比为1:3000-3500的 铝、稀土硅铁镁合金，出钢后对钢包内钢液加入与钢液重量比为1:300-500的环氧树脂并 搅拌均匀，静置10_20min后进行浇铸；（4)、热处理，钢坯开箱后进行退火处理，退火温度为 600°C _650°C ;机械加工后进行正火+回火处理，正火温度为800°C _880°C，当轧辊冷却到 450 °C时，停止冷却，进行回火处理，回火温度为460 °C -500 °C。
【专利摘要】本发明公开了球状石墨铸钢轧辊，它包括以重量百分含量计：C：1.70-2.20%，Si：1.40-1.60%，Mn：0.80-0.95%，P≤0.01%；S≤0.02%，Cr：0.80-1.50%，Ni：0.20-1.50%，Mo：0.20-0.50%，Ti：0.4-0.8%，O：0.02-0.04%，其余为Fe。本发明的有益效果是在球状石墨铸钢的基材中添加微量的Ti和O元素，可以使基体组织形成规则均匀的粒状球光体，进而在不降低强度的前提下提高球状石墨铸钢的韧性；经过一次熔炼和二次熔炼并加入环氧树脂，对基体组织进行改性，提高其对交变应力的抵抗力，进而延长球状石墨铸钢轧辊的使用寿命。
【IPC分类】C22C37/10, C22C33/08
【公开号】CN104946965
【申请号】CN201510335520
【发明人】张曌, 章成希
【申请人】铜陵市大成轧辊有限责任公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月17日