一种导辊及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种导辊，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：2.3~3.2%，Si：0.6~1.5%，Cr：29~35%，V：1.5~2.2%，Mo：0.2~1.6%，Ni：7.0~8.8%，Ti：0.7~1.5%，Nb：0.2~0.6%，V：0.82~1.2%，Ta：0.002~0.006%，稀土：0.18~0.28%，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，使得其强化相合理分布，性能得到大幅提升。
【专利说明】一种导辊及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轧机零配件领域，具体涉及导辊及其制造方法。
【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导棍；
本发明的目的之二在于提出一种导辊的制造方法；
为达此目的，本发明采用以下技术方案:
一种导辊，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:2.3~3.2%, Si:0.6~1.5%, Cr:29~35%，V:1.5~2.2%, Mo:0.2~1.6%, Ni:7.0~8.8%, Ti:
0.7~1.5%, Nb:0.2~0.6%, V:0.82~1.2%, Ta:0.002~0.006%，稀土:0.18~0.28%，余量为 Fe 和不可避免的杂质；
所述导辊采用精密铸造的方式制备；
在该铁基高温合金导辊的表面以下l~2mm的横截面处，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占面积比例为横截面总面积的1.2~2.6%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti,Al,Nb)相所占的面积为总面积的5.2~7.8%。
[0005]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)相所占面积比例为总面积的1.8~2.1%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti，Al)相所占面积比例为总面积的5.8飞.4%。
[0006]一种导辊的制造方法，包括以下步骤:
I)精密铸造，按照前面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108(Tll8(TC，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1620~1650°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113(T1165°C，压力为16(T200MPa，保压时间为3~6小时。[0007]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60(T680°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。
[0008]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98(T102(TC保温f 2h，然后出炉以油淬；所述回火为:将淬火后的导辊加热至245~298 °C保温2~3h，然后出炉空冷至室温。
[0009]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4.5~5.2:1:0.0012~0.0018:0.0006~0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
[0010]作为优选，所述退火的加热步骤先加热到38(T420°C，保温0.8^1.5h，然后再加热至 865~885 °C。
[0011]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，A1 ,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；
通过提高碳含量，使得导辊的强度和硬度得到大幅度的提高，但是由于合理设置了热处理温度和其他元素的配比(如Ta、N1、Nb等)使得韧性也符合导辊的性能要求。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
一种导辊，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:2.8%, Si:0.95%, Cr:32%, V:1.92%, Mo:0.86%, N1:7.98%, T1:0.95%, Nb:
0.56%, V:0.88%, Ta:0.0046%，稀土:0.19%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述导辊采用精密铸造的方式制备；
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)相所占面积比例为横截面总面积的1.8%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占的面积为总面积的5.8% ;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)相所占面积比例为总面积的1.88%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti，Al)相所占面积比例为总面积的5.98%。
[0013]实施例2:
一种导辊，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:2.92%, Si:0.85%, Cr:32.5%, V:1.982%, Mo:1.52%, N1:7.98%, T1:1.28%, Nb:0.56%,V:1.12%，Ta:0.0055%，稀土:0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述导辊采用精密铸造的方式制备；
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，Nb)相所占面积比例为横截面总面积的2.1%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占的面积为总面积的6.8% ;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)相所占面积比例为总面积的1.92%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3(Ti，Al)相所占面积比例为总面积的5.88%。
[0014]实施例3:
导辊的制造方法，包括以下步骤:
1)精密铸造，按照实施例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，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4.9:1:0.0016:0.0008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1098°C，保温2.8h，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1640°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1155°C，压力为180MPa，保压时间为5小时。
[0015]3)退火:将热等静压后得到的导辊先加热到390°C，保温1.2h，然后再加热至875°C保温3h，然后将温度降至660°C保温1.6h，再降至588°C出炉，出炉后自然冷却至室温；
3.1)淬火和回火热处理，所述淬 火为:将导辊加热至990°C保温1.5h，然后出炉以油淬；所述回火为:将淬火后的导辊加热至288°C保温2.8h，然后出炉空冷至室温；
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。
【权利要求】
1.一种导辊，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:2.3~3.2%, Si:0.6~1.5%, Cr:29~35%，V:1.5~2.2%, Mo:0.2~1.6%,Ni:7.0~8.8%, Ti:0.7~1.5%, Nb:0.2~0.6%, V:0.82~1.2%, Ta:0.002~0.006%,稀土:0.18^0.28%，余量为Fe和不可避免的杂质； 所述导辊采用精密铸造的方式制备； 在该铁基高温合金导辊的表面以下l~2mm的横截面处，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占面积比例为横截面总面积的1.2~2.6%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti,Al,Nb)相所占的面积为总面积的5.2~7.8%。
2.根据权利要求1所述的导辊，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)相所占面积比例为总面积的1.8~2.1%，在该铁基高温合金导辊的中心横截面处，其Ni3 (Ti，Al)相所占面积比例为总面积的5.8~6.4%。
3.—种权利要求1所述导辊的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)精密铸造，按照权利要求1或2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108(Tll80°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1620~1650°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113(T1165°C，压力为为16(T200MPa，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60(T680°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98(T102(TC保温f2h，然后出炉以油淬；所述回火为:将淬火后的导辊加热至245~298°C保温2~3h，然后出炉空冷至室温。
5.根据权利要求3或4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4.5^5.2:1:0.0012、.0018:0.0006、.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
6.根据权利要求3或5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】C21D9/38GK103526127SQ201310490729
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月20日 优先权日:2013年10月20日
【发明者】王文姣, 李茜, 邢桂生 申请人:王文姣