型钢万能轧机用的高碳石墨钢辊环及其制造方法_2

文档序号:9368216阅读:来源:国知局
gRE长效球化剂的处理下,保证石墨形态,同时由于石墨的润滑作用极大程度低 降低了粘钢倾向。
[0028] 进行镇静处理,可防止孕育球化衰退;镇静处理时间< 8分钟,能使外层材料钢液 和芯部材料钢液的温度分别到达自身钢液熔点50°C~100°C以上的浇注温度,然后进行浇 注。
[0029] 本发明对浇注液进行合理的孕育处理、对冶炼浇注工艺和热处理工艺进行合理的 改进设计,使基体中有弥散分布的细小的球型石墨,球型均匀分布的石墨阻止热疲劳裂纹 的发生和扩展,其阻尼性能可以使抗裂性能提高,提高了乳辊的抗热裂。
[0030] 本发明的成品辊环的工作层硬度为58~62HSD,硬度均匀性彡4HSD,硬度降落小, 金相组织包括珠光体基体、面积率为10. 36%碳化物和石墨,石墨的形态为团状或团虫状, 石墨的面积率为1. 7%,石墨含量高,润滑作用强。
[0031] 综上,本发明具有的高耐磨性,兼有优良的抗热裂性、抗事故冲击能力,具有适中 的抗破断强度和韧性,硬度降落小,使用中对热影响敏感较小,并由于石墨的润滑作用极大 程度低降低了粘钢倾向。适用于型钢类万能机架,能较好的满足乳制型材的需求。
【附图说明】
[0032] 图1、图2是本发明的型钢万能乳机用的高碳石墨钢辊环工作层的金相组织照片;
[0033] 其中,图1是放大50倍的石墨照片,采用光学显微镜在未腐蚀状态下拍摄,石墨形 态:团、团虫,石墨的面积率为1. 7% ;
[0034] 图2是放大100倍的工作层组织照片,采用光学显微镜在腐蚀状态下拍摄,图2中 白色的为碳化物,碳化物所占面积率为10. 36%,黑色的为珠光体基体。
【具体实施方式】
[0035] -种型钢万能乳机用的高碳石墨钢辊环,包括高碳石墨钢的外层和低碳低合金 石墨钢的芯部,所述外层的化学组分及其质量百分含量为:C:1. 70~2. 30%,Si:1. 50~ 2. 20%,Mn:0? 50~L20%,P彡 0? 03 %;S彡 0? 03%,Cr:1. 00~L80%,Ni:0? 20 ~ 1. 20%,Mo:0. 20~0. 80%,其余为Fe和不可避免的杂质;
[0036] 所述芯部的化学组分及其质量百分含量为:C:1. 00~2.00%,Si:1.00~ 2. 00%,Mn:0? 50 ~I. 50%,P彡 0? 03%;S彡 0? 03%,Cr:彡 0? 5%,其余为Fe和不可避免 的杂质。
[0037] 所述外层的化学组分及其质量百分含量为:C:1. 90~2. 20%,Si:1.65~ 2. 00%,Mn:0? 85~L15%,Cr:1. 10~L40%,Ni:0? 80~L20%,Mo:0? 30 ~0? 60%, P彡0. 03%,S彡0. 03%,其余为Fe和不可避免的杂质;
[0038] 所述芯部的化学组分及其质量百分含量为:C:1. 10~1.40%,Si:1.00~ I. 40%,Mn:0? 50 ~0? 80%,P彡 0? 03%;S彡 0? 03%,Cr:彡 0? 4%,其余为Fe和不可避免 的杂质。
[0039] -种型钢万能乳机用的高碳石墨钢辊环的制造方法,其特征在于包括如下步骤:
[0040] A、外层材料和芯部材料的熔炼:在中频炉内分别熔炼外层原材料和芯部原材料, 熔炼温度均为1500°C~1600°C,得到外层材料钢液和芯部材料钢液;
[0041] B、孕育及球化处理:将步骤A熔炼好的外层材料钢液和芯部材料钢液分别转移 到钢包中,钢包中预先加入Si-Ca粒和FeSiMgRE合金,出钢过程中随钢液冲入1#合金 和Si-Fe粒,其中的Si-Ca粒、FeSiMgRE合金、1#合金和Si-Fe粒的添加量分别为0. 3~ I. 1%、1. 0~L6%、0. 8~L2%、0. 4~L0%,孕育及球化处理温度为1500~1600°C,然 后进行镇静处理,镇静处理结束后进行浇注;
[0042] C、离心浇注:首先将铸型装入离心机内,开启离心机,离心机的转速为300rpm~ 500rpm,同时将外层材料钢液浇注于浇包内,然后通过浇包将外层材料钢液浇注到高速旋 转的铸型内,外层材料钢液的浇注温度为1350~1450°C,控制外层材料钢液凝固3~8min 后将芯部材料钢液浇入浇包内,最后通过浇包将芯部材料钢液浇注到高速旋转的铸型内, 芯部材料钢液的浇注温度为1400~1500°C,芯部钢水浇注完成后3~6h关闭离心机;
[0043] D、热处理:将检测合格的辊坯先进行去应力退火,退火温度为700°C~800°C,保 温时间120~200h,保温结束后随炉冷却,然后机械加工需要的尺寸及精度;机械加工后进 行正火+回火处理,正火温度为900°C~980°C,正火完成后以风冷+空冷的冷却方式冷却 到400°C,然后进行回火处理,回火温度为560°C~610°C,回火完成后空冷至室温;
[0044] 回火完成后,按所需尺寸对辊坯进行精加工,制成辊环,进行超声波检测、硬度测 试和金相组织检验。
[0045] 所述步骤B中的Si-Ca粒和Si-Fe粒的粒度均为5~15mm,硅含量均为75 %。
[0046] 所述步骤B中的孕育处理至少为两次。
[0047] 所述步骤B中的1#合金的化学组分及其质量百分含量为:稀土 :20%,硅:35~ 40%,钙:2%,锰:2%,其余为Fe和不可避免的杂质。
[0048] 所述步骤B中的镇静处理时间< 8分钟。
[0049] 所述步骤D中热处理后的辊环的工作层硬度为58~62HSD,硬度均匀性彡4HSD。
[0050] 所述步骤D中热处理后的辊环的金相组织包括珠光体基体、面积率为10. 36%碳 化物和石墨,石墨的形态为团状或团虫状,石墨的面积率为1. 7%。
[0051] 该型钢万能乳机用的高碳石墨钢辊环外层及芯部的化学组分含量结合制造工艺, 更能使石墨化元素和碳化物网络化形成弥散分布的球型石墨,由于基体中形态数量是生产 出合格品的关键,该化学组分含量也成为生产合格品的分布的球型石墨的控制目标。
[0052] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明:
[0053] 实施例1
[0054] -种型钢万能乳机用的高碳石墨钢辊环,包括高碳石墨钢的外层和低碳低合金 石墨钢的芯部,所述外层的化学组分及其质量百分含量为:C:2. 13%,Si:1. 75%,Mn: I. 00%,P彡 0? 03%;S彡 0? 02%,Cr:1. 22%,Ni:1. 00%,M〇 :0? 50%,其余为Fe和不可避 免的杂质;
[0055] 所述芯部的化学组分及其质量百分含量为:C:1. 30%,Si:1. 20%,Mn:0. 70%,P: 0. 03%;S:0. 01%,Cr:0. 35%,其余为Fe和不可避免的杂质。
[0056] 首先造型,铸型中的辊身模型采用内部喷有涂料的金属型,铸型中的辊颈模型采 用石英砂粘土造型,然后用下述制造方法制造型钢万能乳机用的高碳石墨钢辊环:
[0057] A.中频炉熔炼,选用低P、S和杂质的原材料进行配炉,在中频炉内分别熔炼外层 原材料和芯部原材料,熔炼温度均为1550°C,熔炼过程中使用相应合金进行成分调整,保证 化学成分符合要求,得到外层材料钢液和芯部材料钢液;
[0058] B.孕育及球化处理:将步骤A熔炼好的外层材料钢液和芯部材料钢液分别转移到 不同的钢包中,钢包中预先加入Si-Ca粒和FeSiMgRE合金,出钢过程中随钢液冲入1#合 金和Si-Fe粒,1#合金的化学组分及其质量百分含量为:稀土 :20%,硅:38%,钙:2%,锰: 2%,其余为Fe和不可避免的杂质。FeSiMgRE合金参照GB/T4138-1993标准。
[0059] 其中的Si-Ca粒、FeSiMgRE合金、1#合金和Si-Fe粒的添加量分别为0.8%、 1. 2%、0. 9%、0. 8% ;Si-Ca粒和Si-Fe粒的粒度均为6mm,孕育处理次数为3次;孕育及球 化处理温度为1500~1600°C,优选1550°C,然后进行镇静处理,
[0060] 镇静处理时间均为7分钟,以防止孕育球化衰退,使外层材料钢液和芯部材料钢 液温度分别到达自身钢液熔点70°C以上的浇注温度,镇静处理结束后进行浇注;
[0061] C.离心浇注:根据用户辊环使用的工作层厚度计算出外层材料钢液浇注量,启动 离心机工作,离心机的转速为450rpm。同时将熔炼好的外层材料钢液通过浇包浇注入高速 旋转的铸型内,浇注温度为1390°C,浇注速度为5.Okg/s,离心浇注的离心重力倍数为80G; 待外层材料钢液凝固6min出现固相线后,迅速通过浇包将
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