一种精密铸造的导辊及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种精密铸造的导辊，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为：C：1.8～2.2%，Si：0.2～1.2%，Cr：26～28%，V：0.6～1.2%，Mo：1.8～5.2%，Ni：4.0～6.8%，Ti：0.8～1.2%，Nb：0.8～1.2%，稀土：0.08～0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质，通过特定的精密铸造步骤和热处理参数过程，使得其强化其合理分布，性能得到大幅提升。
【专利说明】一种精密铸造的导辊及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密铸造领域，具体涉及导辊及其精密铸造方法。
【背景技术】
[0002]随着轧机轧制速度提高，导辊的性能要求越来越高。但是因为工作环境的复杂，导辊使用寿命短，导辊已成为高速线材轧机上的主要消耗部件。目前，国内外通常采用的导辊材料有三种。第一种是具有奥氏体组织的耐热钢；第二种是具有马氏体组织的耐磨钢或耐磨铸铁；第三种是硬质合金。奥氏体耐热钢具有良好的高温稳定性及韧性，但耐磨性差，磨损快。而且奥氏体与线材(组织为铁素体或奥氏体)本身的相互粘附倾向性较大，易发生粘钢。马氏体组织耐磨钢和耐磨铸铁在室温下具有良好的耐磨性，但随着使用温度的提高，马氏体发生回火，耐磨性会降低。硬质合金导辊具有良好的耐磨性和高温稳定性，其冲击韧性较差。
[0003]目前使用较多的精密铸造用型壳，大致可分为:石墨型壳、钨面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳等。但是由于模具形成方式的不足以及铸造过程的参数设计不合理，导致成型后的零件表面和内部缺陷均比较多。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提出一种精密铸造的导辊；
[0005]本发明的目的之二在于提出一种导辊精密铸造的方法；
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案: [0007]本发明所述的一种精密铸造的导辊，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为:C:1.8~2.2%，S1:0.2~1.2%，Cr:26~28%，V:0.6~1.2%, Mo: 1.8 ~5.2%, Ni:4.0 ~6.8%, Ti:0.8 ~1.2%, Nb:0.8 ~1.2%,稀土:0.08 ~
0.12%，余量为Fe和不可避免的杂质；
[0008]在该铁基高温合金导辊的表面以下I~2mm的横截面处，其Ni3 (Ti，A1 ,Nb)相的含量为总面积的4~8%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量为总面积的6~12%。
[0009]作为优选，在该铁基高温合金导棍的表面以下Imm的横截面处，其Ni3 (Ti,Al)相的含量为总面积的I~4%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3 (Ti，Al)相的含量为总面积的2~6%。
[0010]本发明所述的一种精密铸造的导辊的制造方法，包括以下步骤:
[0011]I)精密铸造，按照铁基高温合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模， 然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1000~1100°C，保温2.5~3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1600~1630°C，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊；
[0012]2)对得到的导辊进行热等静压，温度为为1200~1250°C，压力为160~200MPa，保压时间为3~6小时。
[0013]3)退火:将热等静压后得到的导辊加热至865~885°C保温2~4h，然后将温度降至600~680°C保温I~1.8h，再降至580~595°C出炉，出炉后自然冷却至室温；
[0014]4)精加工:将经退火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。
[0015]作为优选，在退火之后和精加工之前还进行淬火和回火热处理，所述淬火为:将导辊加热至1080~1120°C保温I~2h，然后出炉以油淬；所述回火为:将淬火后的导辊加热至220~280°C保温2~3h，然后出炉空冷至室温 。
[0016]作为优选，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.8~4.2:1:0.0004~0.001:0.0006~0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
[0017]作为优选，所述退火的加热步骤先加热到380~420°C，保温0.8~1.5h，然后再加热至865~885°C。
[0018]本发明的效果在于:通过特定的精密铸造以及退火温度的选取，使得Ni3 (Ti，Al，Nb)相和Ni3 (Ti，Al)相的强化相在导辊表面和内部得到合理的分布，从而使得导辊强度和耐用性得到了大幅度的提升。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]一种精密铸造的导辊，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为:C:1.9%, Si:1.0%, Cr:27%, V:1.0%, Mo:4.2%, N1:5.8%, T1:0.9%, Nb:
1.1%，稀土:0.09%，余量为Fe和不可避免的杂质；
[0021]在该铁基高温合金导辊的表面以下1.5mm的横截面处，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量为总面积的6%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量为总面积的8%。在该铁基高温合金导辊的表面以下Imm的横截面处，其Ni3 (Ti，Al)相的含量为总面积的3%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3 (Ti，Al)相的含量为总面积的5%。
[0022]实施例2:
[0023]精密铸造的导辊的制造方法，包括以下步骤:
[0024]I)精密铸造，按照铁基高温合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出；所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.9:1:0.0005:0.0008的配比通过搅拌、静置而得到的。然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1050°C，保温2.6h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1628°C，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊；[0025]2)对得到的导辊进行热等静压，温度为为1230°C，压力为190MPa，保压时间为5小时。
[0026]3)退火:将热等静压后得到的导辊先加热到380~420°C，保温0.8~1.5h，然后再加热至865~885°C保温3.5h，然后将温度降至605°C保温1.6h，再降至585°C出炉，出炉后自然冷却至室温；
[0027]3.1)淬火和回火热处理，所述淬火为:将导辊加热至1100°C保温1.8h，然后出炉以油淬；所述回火为:将淬火后的导辊加热至260°C保温2.8h，然后出炉空冷至室温；
[0028]4)精加工:将经退火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。
【权利要求】
1.一种精密铸造的导辊，其特征在于，所述导辊为铁基高温合金，以重量百分含量表示，该铁基高温合金的组成为:C:1.8~2.2%，Si:0.2~1.2%, Cr:26~28%, V:0.6~1.2%，Mo: 1.8 ~5.2%, Ni:4.0 ~6.8%, Ti:0.8 ~1.2%, Nb:0.8 ~1.2%,稀土:0.08 ~0.12%,余量为Fe和不可避免的杂质； 在该铁基高温合金导辊的表面以下I~2mm的横截面处，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量为总面积的4~8%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量为总面积的6~12%。
2.根据权利要求1所述的精密铸造的导辊，其特征在于，在该铁基高温合金导辊的表面以下Imm的横截面处，其Ni3 (Ti，Al)相的含量为总面积的I~4%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面出，其Ni3 (Ti，Al)相的含量为总面积的2~6%。
3.—种权利要求1所述精密铸造的导辊的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: O精密铸造，按照权利要求1所述的铁基高温合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1000~1100°C，保温2.5~3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1600~1630°C，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊； 2)对得到的导辊进行热等静压，温度为为1200~1250°C，压力160~200MPa，保压时间为3~6小时。 3)退火:将热等静压 后得到的导辊加热至865~885°C保温2~4h，然后将温度降至600~680°C保温I~1.8h，再降至580~595°C出炉，出炉后自然冷却至室温； 4)精加工:将经退火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在退火之后和精加工之前还进行淬火和回火热处理，所述淬火为:将导辊加热至1080~1120°C保温I~2h，然后出炉以油淬；所述回火为:将淬火后的导辊加热至220~280°C保温2~3h，然后出炉空冷至室温。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.8~4.2:1:0.0004~0.001:0.0006~0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述退火的加热步骤先加热到380~4200C，保温0.8~1.5h，然后再加热至865~885°C。
【文档编号】B22C7/02GK103540858SQ201310432634
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】王强 申请人:苏州华宇精密铸造有限公司