专利名称：离心铸造高合金炉辊辊体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离心铸造炉辊，尤其是涉及到一种冶金行业冷轧热处理板材等用的大口 径离心铸造高合金炉辊的辊体。
背景技术：
随着工业经济和科技的快速发展，各行各业对所需要的原材料的要求越来越高，如汽车 用的钢带等，在使用前必须进行热处理，为了使钢带实现连续退火，以提高热处理的工效， 为此在热处理炉中安装有炉辊，推动钢带前进。由于热处理的温度在600-120(TC的范围内和 弱氧化的气氛下进行，因此炉辊必须能在长时间连续操作中保持传输高温钢带的能力。在如 此苛刻的条件下，炉辊会产生如下缺陷l.炉辊表面的磨损，2.氧化物或铁尘型颗粒物在炉 辊表面粘附，当这些颗粒物达到一定程度时会严重影响退火钢带的表面质量。我国炉辊制造 业经过几十年的发展，已取得了较好成绩，随着科技不断创新，对炉辊的要求也越来越高， 要求向大口径的方向发展，来大幅度提高热处理的工效，但在品种结构调整却没有完全跟上 钢铁工业技术进步、结构优化调整的步伐，高端炉辊生产能力明显不足。宝钢、鞍钢等大型 钢企业宽板带轧机每年都要从国外进口炉辊，目前国内炉辊辊体大都采用ZG40Ni35Cr25Nb材 料，各元素的重量百分比为C: 0.35-0.45、 Si: 1.00-2.00、 Mn: 0.50-1.50、 Cr: 24.0-26.0、 Ni: 33.0-35.0、 Nb: 1.2-1.8、 S:《0.03、 P:《0.045，余量为Fe和不可避免的 杂质。 一方面由于其含Cr、 Ni成分很高，因此生产成本很高，另一方面该材料制作小口径的 炉辊优势明显，但是制作大口径炉辊时，易产生偏析现象，其抗氧化性能差，铸造出来的炉 辊强度达不到要求，容易变形产生椭圆，整体精加工后产生壁厚不均匀。在炉内高温、高张 力运转中会产生弯曲变形，影响钢带运行和钢带表面质量，使用寿命只有10个月左右。
发明内容
本发明目的在于在ZG40Ni35Cr25Nb材料的基础上，适当提高材料含C量的下限，并添加 Zr、 Ti微量元素离心铸造高合金炉辊辊体，在使用过程中，阻止碳化物迀徙聚集，改善铸态 奥氏体组织抗蠕变能力。从而提高炉辊辊体高温蠕变强度和抗氧化能力，满足热处理炉的要 求。本发明的技术方案是这样实现的
一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为C: 0.38-0.45、 Si: 1.00-2.00、 Mn: 0.50-1.50、 Cr: 24.0-26.0、 Ni: 33.0-35.0、 Nb: 1.2-1.8、 S:《0.03、 P:《0.045、 Zr: 0.03-0.05、 Ti: 0.05-0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明与现有技术相比具有如下优点
1. 在ZG40Ni35Cr25Nb材料的基础上加入Ti和Zr微量元素，经过反复试验和分析，并经实 验室模拟数据处理，找出最佳成分配比，从而提高材料高温蠕变强度和抗氧化性。离心铸造 出来的大口径炉辊辊体强度高、不变形，提高其高温蠕变断裂时间10%以上。
2. 在钢水中加入Ti和Zr微量元素，利用其在钢液中的强氧化作用，也能起到除渣、去气 作用，因此能保证钢水冶炼的纯净度，有效防止离心铸管成型过程中夹渣、气孔。
3. 在炉内高温、高张力运转下热膨胀率一致，炉辊不会产生弯曲变形。
具体实施例方式
一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为C: 0.38-0.45、 Si: 1.00-2.00 、Mn: 0.50-1.50、 Cr: 24.0-26.0、 Ni: 33.0-35.0、 Nb: 1.2-1.8、 S:《0.03、 P:《0.045 、Zr: 0.03-0.05、 Ti: 0.05-0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明中元素成分限定范围的理由如下
C:碳元素，在离心铸造高合金钢中，是提高材料高温性能的关键元素。根据耐高温离 心铸造合金理论，高合金离心铸造耐热钢，其中Ni元素促进材料的奥氏体化，在Ni、 Cr元素 的联合作用下，耐高温，抗氧化。高合金离心铸造耐热钢由于其含C量达0.4-0.6，离心浇铸 结晶后，形成细小的碳化物弥撒在奥氏体的基体上，进一步强化奥氏体的基体，其高温性能 进一步提高。随含碳量增加，产生碳化物的数量相应增加，硬度提高，但脆性增加，韧性下 降。兼顾材料的综合性能，考虑碳量控制在0.38-0.45;
Si:硅元素能改善铸件的铸造性能，且有利于钢水脱氧除气。离心铸造高合金钢适当高 的硅含量，能在使用过程中提高材料的抗氧化能力。但含硅量过高会增加材质的脆性。试验 证明，Si和Ti同时加入比单独加入相同含量的Ti或Si能获得更好的耐磨性，因而其含量控制 在l. 00-2. 00;
Mn:锰主要起脱氧除气作用，含量过高会产生大量残余奥氏体，对材料耐磨性不利，应 控制在O. 50-1. 50;
Ni:镍是促进奥氏体元素，在离心铸造高合金钢中，奥氏体是材料高温强度和抗热疲劳的基体，对改善炉辊的抗龟裂和剥落能力是十分利的。但镍价格十分昂贵。综合考虑将Ni含 量控制在33. 0-35. 0;
Cr:铬当达到一定的含量，在高温使用过程中，是离心铸造高合金钢抗氧化的主要元素 。考虑到炉棍使用温度，因而其含量控制在24. 0-26.0;
Nb:铌的碳化物沿着晶界与铬的碳化物相混合，这些在晶界或晶胞界处的Nb碳化物，阻 止高温下材料的奥氏体蠕变，能使合金需要更长时间、更高应力或更高温度才能形成蠕变空 洞，提高材料的高温性能，有利于抑制蠕变裂纹萌生和扩展。另外，它能够固碳形成碳化物 ，提高炉辊的耐磨性。但Nb提高钢的淬火温度，降低二次硬度峰值出现的温度，因此Nb含量 控制在1.20-1.80;
Ti:钛一方面在炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用；更重要的是Ti的碳化物则弥撒 在奥氏体基体中，进一步阻止高温下材料的奥氏体蠕变，以及碳化物在高温下逐渐迀徙聚集 。正是由于这种非常巧妙的碳化物分布和作用，不但使合金的蠕变强度增加，而且提高了蠕 变塑性，并强化渗碳抗力。这样炉辊在高温下又进一步提高其高温性能，为了防止降低炉辊 的红硬性，综合考虑将Ti含量控制在O. 05-0. 10。
Zr:锆一方面在炼钢中起脱硫、去气、净化钢液作用；另一方面和Ti的作用相似，阻止 高温下材料的奥氏体蠕变，以及碳化物在高温下逐渐迀徙聚集，提高炉棍的高温性能。但是 其含量超过O. 05时，钢水将生成粗大的析出相和Zr的氧化物，在这种情况下对炉辊的韧性将 产生负面作用，综合考虑将Zr含量控制在O. 03-0. 05;
S、 P的含量控制更低，以降低炉辊的脆性，有利于延缓裂纹的扩展。
权利要求
1.一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为C0.38-0.45、Si1.00-2.00、Mn0.50-1.50、Cr24.0-26.0、Ni33.0-35.0、Nb1.2-1.8、S≤0.03、P≤0.045、Zr0.03-0.05、Ti0.05-0.1，余量为Fe和不可避免的杂质。
全文摘要
本发明公开了一种离心铸造高合金炉辊辊体，各元素的重量百分比为C0.38-0.45、Si1.00-2.00、Mn0.50-1.50、Cr24.0-26.0、Ni33.0-35.0、Nb1.2-1.8、S≤0.03、P≤0.045、Zr0.03-0.05、Ti0.05-0.10，余量为Fe和不可避免的杂质。在原有材质中适当提高材料含C量的下限，并加入Ti和Zr微量元素，离心浇铸结晶后，形成细小的碳化物，弥撒在奥氏体基体中。在使用过程中阻止高温下材料的奥氏体基体蠕变，以及碳化物在高温下逐渐迁徙聚集，从而提高材料高温蠕变强度和抗氧化性，离心铸造出来的大口径炉辊辊体强度高、不变形，提高其高温蠕变断裂时间10％以上。
文档编号C22C30/00GK101649409SQ20091030636
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者何明胜, 杰 浦 申请人:杰 浦