一种含石墨的高速钢轧辊的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种含石墨的高速钢轧辊，属于机械铸造领域。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。
【专利说明】
一种含石墨的高速钢轧辊
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种含石墨的高速钢乳辊，属于机械铸造领域。
【背景技术】
[0002] 现有的传统高速钢乳辊的外层(工作层）的合金含量通常为(：1.5-2.5、310.2-0·8、Μη 0·4-0·8、Ρ彡0.05、S彡0.02、Cr 4-6、Ni 0·6-1·5、Μ〇 3-5、W 0-3,该外层的金相组 织中不含有石墨，而且这些合金元素在乳辊组织中主要以碳化物形式存在，碳化物的比例 则通常在10-20%之间。颗粒状的合金碳化物比例相对较低，基体所占面积比例相对偏大。 因而，乳辊在使用过程中，特别是用于精乳成品机架、乳制温度偏低、乳制速度偏高的情况 下，乳辊基体在低温、高速经过的乳材及夹带在乳材表面的氧化皮鳞片的摩擦作用下，基体 优先被磨损并使高硬碳化物支点暴露在乳辊表面，具体表现在乳辊(孔型)表面摩擦系数增 大、光亮度下降（出现毛化现象），严重时出现孔型表面粘钢，影响乳材表面质量。致使高速 钢特有的抗磨性能、保持辊型能力不能有效发挥，致使提前换辊。
[0003] 此外，现有的传统高速钢乳辊，在用于制备乳材规格偏大、表面质量要求较高的园 棒成品机架的过程中，由于孔型偏深、乳辊孔型内槽底与槽帮不同半径方向存在的线速度 差，导致同断面的乳材相对固态滑移(流变），巨大的固态滑移对乳辊孔型表面产生的锉力， 导致乳辊孔型底部与侧壁间出现滑移褶皱纹理，且槽底磨损加剧，影响乳材精度及表面质 量，不能使高速钢应有的耐磨特性得到充分发挥，致使提前换辊。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的问题是提供一种含石墨的高速钢乳辊。
[0005] 所述含石墨的高速钢乳辊的工作层的组织中含有一定量石墨，以及面积百分比总 量为20-35%的MC型和/或M2C型的高硬合金碳化物、氮化物和硼化物作为支点。
[0006] 具体地，所述含石墨的高速钢乳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%、Μη 0.2-1.0%、P<0.05%、S<0.02%、Cr3-10%、Ni0.5-3·5%、Μο 2.5-6.0%、V 3-8%、W 0-10%、Β 0-0·5%，Ν 60-500PPM;且工作层含有当量球 径在20-50μπι，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M 2C型的、点状和/或块状的高硬合金碳化物、氮化物、 硼化物。
[0007] 在本发明的一种实施方式中，工作层的化学成分按质量分数计包括<2.0_ 3.0%、Si0.8-2.5%、Mn0.2-1.0%、0<P<0.05%、0<S<0.02%、Cr3-10%、Ni0.5-3.5%、Mo2.5-6.0%、V3-8%、0<W<10%、0<B<0.5%，N 60-500PPM。
[0008] 在本发明的一种实施方式中，在外层材料内层与辊轴材料之间还包含一层中间 层。
[0009] 本发明还提供一种制造所述含石墨的高速钢乳辊的方法，是通过动态离心铸造制 备外层筒体、中间层，并且在静态与上下辊颈部分的箱体组合，在外层筒体处于高温固态 下，浇入高温液态的芯部金属液，从而使内外材料实现离心复合铸造成型;或者是通过动态 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乳辊。
[0010] 所述通过动态离心铸造制备外层筒体，是在外层金属液体出炉过程中，变质析出 合金的碳、氮、硼化物，以降低液态金属中的合金含量;再进行石墨孕育变质处理，在高速钢 外层筒体的基体组织中形成一定量的石墨。
[0011] 所述通过动态离心铸造制备外层筒体，是在外层金属液体出炉过程中，先添加颗 粒变质剂促使液态Cr、Mo、V、W等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，再在此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部分以微小点球状析出。
[0012] 所述通过动态离心铸造制备外层筒体包括炉料准备，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，含石墨的高速钢筒体凝固与石墨析出。
[0013] 所述浇入高温液态的芯部金属液的步骤包括填芯、点冒口、保温、开箱割冒口、开 箱毕;或者是将带有中间层的外层筒体及筒体铸型与预先制备好的下辊颈箱体、上辊颈箱 体、中注管等进行组箱，然后浇入制备好球墨铸铁金属液;控制球墨铸铁金属液的浇入温 度，应满足多中间层金属液在液相线温度上过热10~50度，即Tl中+(10~50) °C，同时应满足 彡芯部金属液在液相线温度上有50~100过热度，即Τι^(50~100) °C。
[0014] 所述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，是将制备好的筒 体加热至350~450°C，经均温1-3小时，将加热的筒体垂直放置在支架上，然后将芯轴小头 朝下，用吊具缓慢放入筒体内装配在一起;控制轴、套过盈量=Φ X0.7-0.9%。;将装配好的 乳辊的筒体外圆柱面，用石棉布包裹，缓慢降温至室温。
[0015] 在本发明的一种实施方式中，铸造外层筒体的金属液按质量分数组成<2.0_ 3.0%、Si0.8-2.5%、Mn0.2-1.0%、0<P<0.05%、0<S<0.02%、Cr3-10%、Ni0.5-3.5%、]?〇2.5-6.0%、￥3-8%、0<￥彡10%、0<8彡0.5%小 60-500??]\1，进行炉料准备。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，金属液采用中频炉进行冶炼，控制炉前含Si量=成 品含Si量-0.35% ;控制炉前含V量=成品含V量-0.25% ;外层金属液的出炉温度T出=外层 金属液的液相线温度(Tl外)+ (240~300) °C。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，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-lmm的含f凡50~80 %的f凡合金颗粒变质剂，进行碳、氮、硼化物变 质处理;银合金冲入质量=外层金属液出炉质量W外X 0.25 %/(f凡合金实际含f凡质量分数-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等合金元素以 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。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，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(Tl外) + (120~150) °C，扒除金属液表面残渣，在金属液表面加 入颗粒度为〇. 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X0.35%/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。
[0019] 在本发明的一种实施方式中，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(?Υ外) + (90~120) °C;扒除金属液表面残渣，在金属液表面撒入Imm左右 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3-4_厚玻璃保护渣，起到内表面保温、防氧化作用。
[0020] 在本发明的一种实施方式中，含石墨的高速钢筒体凝固与石墨析出，是监控离心 铸型中筒状金属液内表面温度，金属液温度在液相线Τι#与固相线Ts^之间，在悬浮于金属液 之中极微小的液态变质合金的浓度起伏催化作用下，金属液中以溶解状态的剩余碳，部分 以微小点球状石墨形式从液态金属中析出；凝固结束温度=外层金属液的固相线温度Ts^-(80~200) °C。
[0021] 在本发明的一种实施方式中，中间层的浇注：当高速旋转的外层金属筒体内腔温 度，达到其固相线温度Ts外-(80~200) °C时，饶入制备好的中间层材质金属液，控制中间层 金属液的浇入温度多外层金属液液相线温度Tl外+(120~150) °C，同时应满足多中间层材料 液相线温度Tl中+(50~200) °C。浇入内腔的中间层金属液，通过对已凝固的外层动态冲刷和 溶蚀作用下，将已凝固外层溶蚀10_20mm，并与外层形成良好的冶金结合，少量的外层合金 进入中间层，使该层材料起到缓冲外层合金，同时具有良好强韧性的过渡层。
[0022]本发明相比现有技术，有以下几点显著优点：
[0023] (1)本发明在传统高速钢组分中引入了B、N化学元素，在原高速钢耐磨合金支点类 型由以往单一的碳化物支点，形成了以碳化物、氮化物及硼化物组成的复合类型。得到的乳 辊组织，具备了碳化物、硼化物的高耐磨特性，同时具备了氮化物抗事故特性，提高了乳辊 组织的综合使用性能。此外，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M 2C型的、点状和/或块状的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物，含量高、种类多，可减缓 基体提前过渡磨损造成的单一碳化物凸起造成摩擦系数提高问题，且降低了辊面毛化的粗 糙度级别，从而充分发挥高速钢固有的耐磨特性，起到延长高速钢乳辊在线时间，提高乳材 表面质量的有益效果。
[0024] (2)石墨的密度远小于金属液的密度，无法通过直接添加的方式使之与金属液体 均匀混合。本发明通过先碳、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，从而使得高速钢乳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 决了原传统高速钢乳辊摩擦系数大的问题，充分发挥高速钢的耐磨性能，起到在乳制中乳 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，能改善高 速钢乳辊对热冲击、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，乳材表 面光亮程度显著改善。
[0025] (3)本发明所述含石墨的高速钢乳辊采用外筒体离心铸造、外筒体与芯轴分两次 浇注或者过盈装配的复合制造方法，因此使得其芯轴材料具备了可选择性。
[0026] (4)本发明还可以在外层材料与辊轴材料之间设置一层中间过渡层，使得外层筒 体高耐磨基础上，整体强韧性得到提高。由于中间层是在液态离心动态下填入到外层半凝 固的筒体内，从而使结合界面质量更容易控制；由于该过渡层的缓冲作用，使芯轴材料在用 液态填芯方法时，外层合金避免了过渡向心部扩散，从而避免了芯轴的合金过高导致的脆 性增大，避免了离心复合乳辊的制造和使用过程中断辊事故发生。
[0027] 综上所述，本发明的含石墨的高速钢乳辊，具有乳材质量高、寿命长、耐磨、抗事 故、相对成本低、可应用范围广的综合特性，可广泛用于钢铁冶金乳钢领域，要求耐磨性好、 乳材质量要求高的型钢、板带、棒线材乳制领域，适用于粗乳、中乳、精乳机架，特别是涉及 钢铁冶金领域要求乳材表面质量高的成品机架用含石墨的高速钢乳辊领域，具有产业的广 泛利用价值。
【附图说明】
[0028] 图1、含石墨的高速钢乳辊抛光状态下石墨组织示意图。
[0029] 图2、含石墨的高速钢乳辊抛光腐蚀状态下组织示意图。
[0030] 图3、含石墨的高速钢离心复合乳辊结构示意图，1:外层，2:中间层，3:辊身，4:辊 颈。
[0031] 图4、含石墨的高速钢组合镶套复合乳辊结构示意图，5:外层，6:中间层，7:辊身， 8:车昆颈。
[0032] 图5、含石墨的高速钢外层复合筒体浇注示意图。
[0033] 图6、含石墨的高速钢离心复合填芯浇注示意图；A球墨铸铁芯填芯、Bl填芯、B2点 冒口、B3保温、B4开箱割冒口、B5开箱毕。
[0034]图7、含石墨的高速钢乳辊组合热装示意图;A辑轴、B筒体、C装配。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1 一种含石墨的离心高速钢乳辊的外层筒体(工作层)制造方法
[0036] 1)外层化学成分按质量分数组成（％):〇2.0-3.0%、310.8-2.5%、1110.2-1.0%、0<P<0.05%、0<S<0.02%、Cr 3-10%、Ni 0·5-3·5%、Μ〇 2.5-6.0%、V 3-8%、0 <￥彡10%、0<8彡0.5%小60-500?卩]\1，进行炉料准备；
[0037] 2)采用中频炉进行冶炼；
[0038] 3)控制炉前含Si量=成品含Si量-0.35%;控制炉前含V量=成品含V量-0.25%;
[0039] 4)用金属热分析仪测定外层金属液的液、固相线温度(TL、Ts);
[0040] 5)控制出炉温度T出=外层金属液的液相线温度(Tl外) + (240~300) °C ;
[00411 6)出炉碳、氮、硼化物变质处理：
[0042]出炉过程随金属流，冲入颗粒度为0.2-lmm的钒合金(含V50~80%)颗粒变质剂， 进行碳、氮、硼化物变质处理;银合金冲入量=外层金属液出炉质量W外X 0.25 %/(银合金实 际含V%量-原始炉内含V%量)/V合金吸收率％ ;
[0043]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，促使液态〇、1〇、￥、1等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，同时使得处于溶解状态的 &、1〇，、1合金元素浓度得到降低，从而为高速钢下一步石墨化打下基础。
[0044] 7)石墨变质孕育处理：
[0045]控制外层金属液温度=外层金属液液相线温度(Tl外)+ (120~150) °C，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的硅锆铝(SiZrAl其中Si 75-80% )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量=外层金属液出炉质量 W外X0.35%/SiZrAl合金实际含Si%量/合金Si的吸收率％;
[0046]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 后的浇注凝固阶段部分以微小点球状析出。
[0047] 8)起包浇注：
[0048] 控制浇注温度=外层金属液液相线温度(Tl外)+ (90~120) °C。
[0049] 扒除金属液表面残渣，在金属液表面撒入Imm左右厚度的脱水硼砂(Na2B4O7)或萤 石(CaF2)辅助化渣使高熔点氧化物杂质稀释，并与金属液分离净化；
[0050] 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 着的金属液筒状内表面散入3-4_厚玻璃保护渣，起到内表面保温、防氧化作用；
[0051] 9)含石墨的高速钢筒体凝固与石墨析出
[0052]监控离心铸型中筒状金属液内表面温度，金属液温度在液相线Tl外与固相线Ts外之 间，在悬浮于金属液之中极微小的液态变质合金的浓度起伏催化作用下，金属液中以溶解 状态的剩余碳，部分以微小点球状石墨形式从液态金属中析出；
[0053] 凝固结束温度=外层金属液的固相线温度T讲-(80~200) °C，即过冷度80~200°C 时，外层筒体离心铸造结束；
[0054]含石墨的高速钢筒体，经后续铸态保温、脱模、退火、机械加工、淬火+回火后，即可 得到含有当量球径在20_50μπι，面积百分比在0.5-1.5%的点、球状石墨，同时基体组织中还 含有弥散分布着面积百分比总量为20-35%的MC、M 2C型点、块状(Cr、Mo、V、W)高硬合金碳化 物、氮化物、硼化物的高速钢乳辊的外层；
[0055] 10)中间层金属的复合浇注：
[0056]接步骤9)，当高速旋转的外层金属筒体内腔温度，达到其固相线温度负80~200过 冷度（即Ts^_(80~200)) °C时，饶入制备好的中间层材质金属液，控制中间层金属液的饶入 温度彡外层金属液液相线温度120~150度过热度（即Tl外+120~150)) °C，同时应满足彡中 间层材料液相线温度50~200度过热度（即Tl中+50~200) °C。浇入内腔的中间层金属液，通 过对已凝固的外层动态冲刷和溶蚀作用下，将已凝固外层溶蚀10-20mm，并与外层形成良好 的冶金结合，少量的外层合金进入中间层，使该层材料起到缓冲外层合金，同时具有良好强 韧性的过渡层。
[0057]中间层材质:可使用含碳Cl. 2-2.5 %的半钢。
[0058]中间层金属凝固结束温度=中间层金属固相线温度以下过冷80-120°C，即Ts中_ (80~200) °C时，具有中间层的含石墨的高速钢筒体离心制备完成;有中间层的含石墨的高 速钢筒体，经后续铸态保温、脱模、退火、机械加工、淬火+回火后，即可得到外层含有当量球 径在20-50μπι，面积百分比在0.5-1.5%的点、球状石墨；同时基体组织中还含有弥散分布着 面积百分比总量为20-35 %的MC、M2C型点、块状(Cr、Mo、V、W)高硬合金碳化物、氮化物、硼化 物的高速钢筒体。
[0059] 实施例2-种含石墨的高速钢离心球墨铸铁芯轴复合乳辊制造方法
[0060] 接上述实施例1的10)步骤，当中间层金属凝固结束温度=中间层金属液在固相线 温度下过冷80~200 °C，即Ts中-(80~200) °C时，离心机停转;将带有中间层的外层筒体及筒 体铸型与预先制备好的下辊颈箱体、上辊颈箱体、中注管等进行组箱;然后浇入制备好的含 碳C2.5-3.5%的高强度球墨铸铁金属液;控制球墨铸铁金属液的浇入温度，应满足多中间 层金属液在液相线温度上过热10~50度，即Tl中+(10~50) °C，同时应满足多心部材料在液 相线温度上有50~100过热度，即Τι^(50~100)°C。
[0061]浇入的球墨铸铁芯轴金属液，在强大的对流冲击作用下，首先要将已凝固的中间 层溶蚀5-20mm，保证了心部球墨铸铁材料与中间层的充分冶金结合，同时足够的过热温度， 借助于冒口的保温作用，实现顺序凝固，得到中心致密无结合层缺陷的含石墨的高速钢离 心球墨铸铁芯复合乳辊。
[0062]填芯金属液由下箱砂型、经中部金属型筒体内腔、上辊颈冒口砂型上表面下50~ 100mm，停止浇注，然后冒口表面加入保温剂，填芯结束。含石墨的高速钢离心复合球墨铸铁 芯乳辊浇注结束。
[0063] 含石墨的高速钢离心球墨铸铁芯复合乳辊，经后续铸态保温、脱模、退火、机械加 工、淬火+回火后，即可得到外层含有当量球径在20-50μπι，面积百分比在0.5-1.5 %的点、球 状石墨；同时基体组织中还含有弥散分布着面积百分比总量为20-35%的MC、M2C型点、块状 (Cr、Mo、V、W)高硬合金碳化物、氮化物、硼化物的高速钢乳辊。
[0064] 实施例3-种含石墨的高速钢离心钢芯复合乳辊制造方法
[0065] 接上实施例1的10)步骤，中间层材质使用含碳Cl. 2-2.5%的半钢。
[0066] 11)辊轴填芯金属液材质使用含碳Cl. 2-2.5 %石墨钢类材料，填芯金属液由下箱 半金属型（金属型内腔挂砂，挂砂厚度15_20mm)、经中部金属型(含已浇注外层筒体）内腔、 上辊颈砂型、保温冒口上表面下300~600mm，停止填芯浇注，然后向冒口内金属液表面加入 50-1 OOmm厚的保温剂，停止填芯。
[0067] 更换同炉的高温填芯金属液做点冒口准备，要求确保金属液过热度在填芯金属液 液相线上80~100°C，即Τυκ+(80~100)°C;停止填芯后，静置，随着时间的推延，填入型腔的 金属液温度下降、由下方向上的不断凝固，保温冒口内的金属液表面向下收缩，间隔10-30 分钟填入一次过热金属液一一即点冒口，视乳辊重量大小点2-5次至保温冒口上沿30-50mm，停点冒口，控制总点冒口时间在30-60分钟。
[0068] 在绝热冒口金属液上表面，从新加入高温发热剂，保温剂，填芯结束。含石墨的高 速钢离心钢芯复合乳辊浇注结束。
[0069] 含石墨的高速钢离心钢芯复合乳辊，经后续铸态保温、脱模、退火、机械加工、淬火 +回火后，即可得到外层含有当量球径在20-50μπι，面积百分比在0.5-1.5 %的点、球状石墨； 同时基体组织中还含有弥散分布着面积百分比总量为20-35 %的MC、M2C型点、块状(Cr、Μο、 V、W)高硬合金碳化物、氮化物、硼化物的高速钢乳辊。
[0070] 实施例4 一种含石墨的高速钢套、轴组合装配乳辊制造方法
[0071] 按照实施例1步骤1)~9)通过动态离心铸造制备外层筒体，按实施例1步骤10)进 行中间层金属的复合浇注，并通过相应的热处理热加工及机械冷加工，与事前制备的芯轴 材料，采用轴套复合热装方法进行机械过盈装配，得到组合装配乳辊；
[0072] 11)轴套组合热装用芯轴制备：
[0073] 轴套组合热装用芯轴材质:可采用C2.5-3.5的高强度球墨铸铁材料按芯轴图纸加 工而成;也可以采用经乳钢使用工作层正常报废的球墨铸铁乳辊(辊轴完好的）加工而成， 按装配图纸要求进行半精加工。
[0074] 12)轴、套装配
[0075] 按精加图对芯轴外圆柱装配面进行精加工（光洁度V、圆度〇0.005、圆柱度 0.005、同心度Θ 0.005);
[0076] 按精加图对筒体内圆柱装配面进行精加工（光洁度\77、圆度〇0.005、圆柱度 0.005、同心度G 0.005);
[0077] 控制轴、套过盈量=Φ X 0.7-0.9%。，即为装配面直径的千分之0.7-0.9，对硬度控 制偏低(应力较小）、带有较好弹塑性中间层的及弹塑性较好的芯轴（如低碳钢芯轴），过盈 量取值中上限；对硬度控制较高(应力较大）、无弹塑性中间层的及弹塑性较差的球墨铸铁 芯轴，过盈量取值中下限。
[0078]按上述要求，将制备好的筒体加热至350~450°C，经均温1-3小时（壁厚偏厚者取 上限），将加热的筒体垂直放置在专用支架上（带配合止口的筒体大口径端朝上），然后将芯 轴小头朝下，用专用吊具缓慢放入筒体内（装配在一起）；
[0079] 将装配好的乳辊筒体外圆柱面，用石棉布(或保温棉)包裹，缓慢降温至室温；
[0080] 将装配好的乳辊组合体，按成品精加图，完成最后精细加工。
[0081] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技 术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范 围应该以权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1. 一种含石墨的高速钢社漉，其特征在于，所述含石墨的高速钢社漉的工作层的化学 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%、M〇 2.5-6.0%、V 3-8%、W 0-10%、B 0-0.5%，N 60- 500PPM;且工作层含有当量球径在20-50皿，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、棚化物;在外层与漉轴之间还包含一层中间层； 所述含石墨的高速钢社漉是通过动态离屯、铸造制备外层筒体、中间层，并且在静态与 上下漉颈部分的箱体组合，在外层筒体、中间层处于高溫固态下，诱入高溫液态的忍部金属 液，从而实现离屯、复合铸造成型；或者是通过动态离屯、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，与制备好的漉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社漉； 所述通过动态离屯、铸造制备外层筒体的步骤包括炉料准备，冶炼，出炉碳、氮、棚化物 变质处理，石墨变质孕育处理，起包诱注，筒体凝固与石墨析出； 所述出炉碳、氮、棚化物变质处理，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等合金元素 W高溫固态的形态形成微小、弥散的高烙点碳化物、氮化物、 棚化物悬浮颗粒并析出； 所述石墨变质孕育处理是在碳、氮、棚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，在随后的诱注凝固阶段W微小点球状析出形成石墨。2. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，铸造外层筒体的金属液按 质量分数组成：C 2.0-3.0%、Si 0.8-2.5%、Mn 0.2-1.0%、0<P《0.05%、0<S《 0.02%、Cr 3-10%、Ni 0.5-3.5%、M〇 2.5-6.0%、V 3-8%、0<W《10%、0<B《 0.5 %，N 6 0 - 5 0 0 P P M，进行炉料准备；金属液采用中频炉进行冶炼，控制炉前含S i量 =成品含S i量-0 . 3 5 % ;控制炉前含V量=成品含V量-0 . 2 5 % ; 夕鳩金属總的出炉媪度τ&=:外层金屬液的液相綠溢度（1U) + 口斗0~300> C。3. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，出炉碳、氮、棚化物变质处 理包括W下步骤:随出炉金属流，冲入颗粒度为0.2-lmm的含饥50~80 %的饥合金颗粒变质 剂，进行碳、氮、棚化物变质处理;饥合金冲入质量=外层金属液出炉质量W外X0.25%/(饥 合金实际含饥质量分数-原始炉内含饥质量分数)/饥合金吸收率％ ;变质处理过程中，充分 揽拌，使饥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 吐、1〇、￥、￥等合金元素^高溫固态的形态形成微小、弥散的高烙点碳化物、氮化物、棚化物 悬浮颗粒从高溫金属液中析出。4. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，石墨变质孕育处理包括W 下步骤：当外层金属液温度=外层金属液液相线温度+ (]20~150) °C，化除金属液 表面残渣，在金属液表面加入颗粒度为0.5-1.5mm的含娃75-80 %的娃错侣孕育合金颗粒， 进行石墨的变质孕育处理；娃错侣孕育合金颗粒加入质量=外层金属液出炉质量W外X 0.35%/娃错侣孕育合金颗粒实际含娃质量分数/娃错侣孕育合金颗粒的吸收率％;进行充 分揽拌，使娃错侣孕育合金颗粒充分溶解W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W溶解状态的剩余碳，在随后的诱注凝固 阶段w微小点球状析出。5. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，起包诱注主要包括W下步 骤：控制焼注温度=外层金属液液相线温度+ (90~120) 9巴;:化除金属液表面残 渣，在金属液表面撒入1mm左右厚度的脱水棚砂或蛋石辅助化渣使高烙点氧化物杂质稀释， 并与金属液分离净化;将金属液通过诱注漏斗、经横向流槽诱入高速旋转中的离屯、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，起到内表面保溫、防氧化作 用。6. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，所述中间层：当高速旋转 的外层金属筒体內脱温度达到其固相线温度Ts，,- (80~200) t时，淺入制备好的中间层材 质金属液，控制中间层金属液的提入溫度三巧层金属液液相线温度Tl_4|_+ (.]20~.1州°C，同 时应满足含中间层材料液相线温度Tl^+ (50~200) Γ;焼入内腔的中间层金属液，通过对 已凝固的外层动态冲刷和溶蚀作用下，将已凝固外层溶蚀10-20mm，并与外层形成冶金结 厶 1=1 〇7. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，所述诱入高溫液态的忍部 金属液，是将带有中间层的外层筒体及筒体铸型与预先制备好的下漉颈箱体、上漉颈箱体、 中注管等进行组箱;然后诱入制备好球墨铸铁金属液;控制球墨铸铁金属液的诱入溫度，应 满足>中间层金属液在液相线溫度上过热10~50度，即Tl^+ (10~50)肛，同时应满足> 忍部金属液在液相线溫度上有50~100过热度，即Tle+ (50~100) C8. 根据权利要求1或4所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，在通过动态离屯、铸造 制备外层筒体的过程中，含石墨的高速钢筒体凝固与石墨析出，是监控离屯、铸型中筒状金 属液内表面溫度，金属液溫度在液相线TLft·与固相线Ts之间，在悬浮于金属液之中极微小的 液态变质合金的浓度起伏催化作用下，金属液中W溶解状态的剩余碳，部分W微小点球状石 墨形式从液态金属中析出；凝固结束温度=外层金属液的固相线温度Ts, - (80~200) °C。9. 根据权利要求1所述的含石墨的高速钢社漉，其特征在于，所述与制备好的漉轴通过 轴套复合热装方法进行机械过盈装配，是将制备好的筒体加热至350~45(TC，经均溫1-3小 时，将加热的筒体垂直放置在支架上，然后将忍轴小头朝下，用吊具缓慢放入筒体内装配在 一起;控制轴、套过盈量=ΦΧ〇. 7-0.9%。；将装配好的社漉的筒体外圆柱面，用石棉布包 裹，缓慢降溫至室溫。
【文档编号】C22C38/54GK106086705SQ201610683825
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月17日 公开号201610683825.7, CN 106086705 A, CN 106086705A, CN 201610683825, CN-A-106086705, CN106086705 A, CN106086705A, CN201610683825, CN201610683825.7
【发明人】周守行, 陆怡
【申请人】三鑫重工机械有限公司