本發(fā)明涉及一種新型高碳石墨鋼軋輥及其制備方法。
背景技術(shù)：
合金鑄鋼或半鋼材質(zhì)在大中型鋼軋制經(jīng)型鋼軋機(jī)、連軋機(jī)等設(shè)備加工制作中，存在耐磨性差、在線(xiàn)磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)，半鋼材質(zhì)雖然比合金鑄鋼材質(zhì)的耐磨性有所提升，但抗熱裂性差，使用中容易龜裂，尤其對(duì)于帶深孔的軋輥，軋制鋼材過(guò)程中冷卻水很難冷卻到的深孔內(nèi)部，致使軋輥的熱裂紋傾向尤其嚴(yán)重。因此，需研發(fā)一種型鋼軋輥來(lái)解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的針對(duì)上述弊端，首先，提供一種新型高碳石墨鋼軋輥的技術(shù)方案。
一種新型高碳石墨鋼軋輥的制備方法，其特征在于：該新型高碳石墨鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.00-2.35％；Si：1.30-1.60％；Mn：0.50-1.00％；Cr：0.60-0.80％；Ni：2.50-3.50％；Mo：0.50-1.00％；P≤0.030％；S≤0.025％；V：0.20-0.50％；Nb：0.20-0.50％；Ba+Ca≥0.40％；Re≥0.15％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述新型高碳石墨鋼軋輥澆注時(shí)，澆注溫度+液相溫度+60-80℃，其澆注采用開(kāi)放式澆注方式，使鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，將夾雜物匯聚在中心并隨著鋼液上升帶到冒口部位。
所述新型高碳石墨鋼軋輥輥面硬度為65-75HSD，輥面至孔型槽底硬度落差為≤2.5HSD。
所述新型高碳石墨鋼軋輥基體金相組織為：球狀石墨+Mo2C6、NbC、V4C3粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體。
其次，提供一種新型高碳石墨鋼軋輥的制備方法的技術(shù)方案。
一種新型高碳石墨鋼軋輥的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟一、確定化學(xué)成分：該新型高碳石墨鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.00-2.35％；Si：1.30-1.60％；Mn：0.50-1.00％；Cr：0.60-0.80％；Ni：2.50-3.50％；Mo：0.50-1.00％；P≤0.030％；S≤0.025％；V：0.20-0.50％；Nb：0.20-0.50％；Ba+Ca≥0.40％；Re≥0.15％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
步驟二、澆注：通過(guò)電弧爐進(jìn)行熔煉，在出鋼前用碳粉和硅鐵粉進(jìn)行增碳，保證鋼液的化學(xué)成分符合要求；然后在液相溫度的基礎(chǔ)上，加溫100-150℃出鋼，同時(shí)加入0.20-0.40％BaCa球化處理，孕育時(shí)再加入0.40-0.60％的CaSi合金；經(jīng)5-8分鐘鎮(zhèn)靜，然后用電磁攪拌機(jī)攪拌0.5-1分鐘后澆注；
步驟三、熱處理：鋼坯冷開(kāi)箱后進(jìn)行特殊熱處理，軋輥再經(jīng)檢測(cè)獲得合格成品。
所述步驟二為澆注時(shí)在鋼水包落鋼口旁裝配一套高溫陶瓷絲網(wǎng)篩，內(nèi)裝有微細(xì)粒狀BaCa球化劑和CaSi孕育劑，隨著落鋼口的啟動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力源，篩內(nèi)的球化劑和孕育劑在振動(dòng)力源的作用下自動(dòng)流入鋼水中，邊澆注邊流入，起到邊球化邊孕育的作用。
所述步驟三為首先采用擴(kuò)散退火工藝，使原始基體組織完全奧氏體化，消除鑄造應(yīng)力，然后再進(jìn)行2次以上的正火+回火及水霧噴淬。
最后，提供一種軋輥的組件的技術(shù)方案。
一種軋輥的組件，包括兩根基體金相組織為球狀石墨+Mo2C6、NbC、V4C3粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體的新型高碳石墨鋼軋輥，其中一根作為主軸，另一根作為副軸，兩者相互嚙合；主軸包括位于中部的輥身和位于輥身兩端的輥頸；副軸包括位于中部的輥身和位于輥身兩端的輥頸。
所述軋輥的組件的主軸輥身包括環(huán)繞輥身的6個(gè)不規(guī)則凸起，6個(gè)不規(guī)則凸起各有一個(gè)不同的弧度，副軸輥身包括環(huán)繞輥身的5個(gè)與主軸環(huán)繞輥身的6個(gè)不規(guī)則凸起相嚙合的凹槽。
所述軋輥的組件的主軸輥頸位于所述輥身兩端，輥頸與輥身相連處有個(gè)35％弧度角；所述軋輥的組件的副軸輥頸位于所述輥身兩端，輥頸與輥身相連處有個(gè)35％弧度角。
采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的特點(diǎn)：
(1)本發(fā)明產(chǎn)品澆注過(guò)程減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高了球化級(jí)別和球狀石墨的圓整度及分布的均勻性，使球狀石墨在經(jīng)軋件熱摩擦擠壓時(shí)，易破碎且具有潤(rùn)滑性能，培植了分布均勻、硬度高、韌性好的特殊細(xì)晶粒碳化物，從而達(dá)到提高軋件產(chǎn)量和表面質(zhì)量，延長(zhǎng)軋輥使用壽命。
(2)本發(fā)明產(chǎn)品中含有較高的多種合金元素(如：V、Nb、Mo等)，通過(guò)合理控制石墨化元素和碳化物形成元素的含量及相應(yīng)比例，使基體組織中具有一定數(shù)量的石墨，且仍具有較高的硬度的細(xì)粒狀的碳化物，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的硬度和耐磨性。
(3)本發(fā)明產(chǎn)品通過(guò)合理的孕育處理和特殊熱處理，使產(chǎn)品組織有細(xì)小的球狀石墨，球狀石墨的均勻分布，阻止熱疲勞裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展，提高產(chǎn)品的抗裂性，同時(shí)還提高了產(chǎn)品的工作效率，尤其對(duì)于軋制時(shí)冷卻水很難深入到深孔部位的軋輥，解決熱裂紋和磨損嚴(yán)重問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
圖1為本發(fā)明新型高碳石墨鋼軋輥的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的標(biāo)號(hào)為：
主軸1、主軸輥身1-1、主軸輥頸1-2、主軸軸承擋輥頸1-3、副軸2、副軸輥身2-1、副軸輥頸2-2、副軸軸承擋輥頸2-3。
具體實(shí)施方式
【實(shí)施例1】本實(shí)施例的新型高碳石墨鋼軋輥的結(jié)構(gòu)如圖1所示；
該新型高碳石墨鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.00％；Si：1.60％；Mn：1.00％；Cr：0.60％；Ni：3.50％；Mo：1.00％；P：0.030％；S：0.025％；V：0.35％；Nb：0.50％；Ba+Ca：0.40％；Re：0.15％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述新型高碳石墨鋼軋輥澆注時(shí)，澆注溫度+液相溫度+60-80℃，其澆注采用開(kāi)放式澆注方式，使鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，將夾雜物匯聚在中心并隨著鋼液上升帶到冒口部位。
所述新型高碳石墨鋼軋輥輥面硬度為設(shè)計(jì)值為65-75HSD，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為74.5HSD；輥面至孔型槽底硬度落差設(shè)計(jì)值為≤2.5HSD，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為1.7HSD。
所述新型高碳石墨鋼軋輥基體金相組織為：球狀石墨+Mo2C6、NbC、V4C3粒狀碳化物+貝氏體+少量馬氏體。
一種新型高碳石墨鋼軋輥的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟一、確定化學(xué)成分：該新型高碳石墨鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、P、S、V、Nb、Ba+Ca、Re；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
步驟二、澆注：通過(guò)電弧爐進(jìn)行熔煉，在出鋼前用碳粉和硅鐵粉進(jìn)行增碳，保證鋼液的化學(xué)成分符合要求；然后在液相溫度的基礎(chǔ)上，加溫100-℃出鋼，同時(shí)加入0.35％BaCa球化處理，孕育時(shí)再加入0.40％的CaSi合金；經(jīng)5分鐘鎮(zhèn)靜，然后用電磁攪拌機(jī)攪拌0.5分鐘后澆注；
步驟三、熱處理：鋼坯冷開(kāi)箱后進(jìn)行特殊熱處理，軋輥再經(jīng)檢測(cè)獲得合格成品。
所述步驟二為澆注時(shí)在鋼水包落鋼口旁裝配一套高溫陶瓷絲網(wǎng)篩，內(nèi)裝有微細(xì)粒狀BaCa球化劑和CaSi孕育劑，隨著落鋼口的啟動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)力源，篩內(nèi)的球化劑和孕育劑在振動(dòng)力源的作用下自動(dòng)流入鋼水中，邊澆注邊流入，起到邊球化邊孕育的作用。
所述步驟三為首先采用擴(kuò)散退火工藝，使原始基體組織完全奧氏體化，消除鑄造應(yīng)力，然后再進(jìn)行2次以上的正火+回火及水霧噴淬。
【實(shí)施例2】該新型高碳石墨鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.15％；Si：1.36％；Mn：0.57％；Cr：0.68％；Ni：2.55％；Mo：0.59％；P：0.035％；S：≤0.005％；V：0.40％；Nb：0.40％；Ba+Ca：0.60％；Re：0.25％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述新型高碳石墨鋼軋輥輥面硬度為設(shè)計(jì)值為65-75HSD，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為71.6HSD；輥面至孔型槽底硬度落差設(shè)計(jì)值為≤2.5HSD，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為2.3HSD。
步驟二、澆注：通過(guò)電弧爐進(jìn)行熔煉，在出鋼前用碳粉和硅鐵粉進(jìn)行增碳，保證鋼液的化學(xué)成分符合要求；然后在液相溫度的基礎(chǔ)上，加溫125℃出鋼，同時(shí)加入0.30％BaCa球化處理，孕育時(shí)再加入0.50％的CaSi合金；經(jīng)7分鐘鎮(zhèn)靜，然后用電磁攪拌機(jī)攪拌0.7分鐘后澆注；
【實(shí)施例3】該新型高碳石墨鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.35％；Si：1.45％；Mn：0.65％；Cr：0.75％；Ni：2.98％；Mo：0.67％；P：0.025％；S：0.035％；V：0.30％；Nb：0.40％；Ba+Ca：0.50％；Re：0.35％；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述新型高碳石墨鋼軋輥輥面硬度為設(shè)計(jì)值為65-75HSD，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為70.5HSD；輥面至孔型槽底硬度落差設(shè)計(jì)值為≤2.5HSD，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為1.8HSD。
步驟二、澆注：通過(guò)電弧爐進(jìn)行熔煉，在出鋼前用碳粉和硅鐵粉進(jìn)行增碳，保證鋼液的化學(xué)成分符合要求；然后在液相溫度的基礎(chǔ)上，加溫150℃出鋼，同時(shí)加入0.40％BaCa球化處理，孕育時(shí)再加入0.60％的CaSi合金；經(jīng)8分鐘鎮(zhèn)靜，然后用電磁攪拌機(jī)攪拌1分鐘后澆注；
采用本發(fā)明制備的新型高碳石墨鋼軋輥其特點(diǎn)在于，在澆注過(guò)程減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高了球化級(jí)別和球狀石墨的圓整度及分布的均勻性，使球狀石墨在經(jīng)軋件熱摩擦擠壓時(shí)，易破碎且具有潤(rùn)滑性能，培植了分布均勻、硬度高、韌性好的特殊細(xì)晶粒碳化物，從而達(dá)到提高軋件產(chǎn)量和表面質(zhì)量，延長(zhǎng)軋輥使用壽命；產(chǎn)品中含有較高的多種合金元素(如：V、Nb、Mo等)，通過(guò)合理控制石墨化元素和碳化物形成元素的含量及相應(yīng)比例，使基體組織中具有一定數(shù)量的石墨，且仍具有較高的硬度的細(xì)粒狀的碳化物，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的硬度和耐磨性；通過(guò)合理的孕育處理和特殊熱處理，使產(chǎn)品組織有細(xì)小的球狀石墨，球狀石墨的均勻分布，阻止熱疲勞裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展，提高產(chǎn)品的抗裂性，同時(shí)還提高了產(chǎn)品的工作效率，尤其對(duì)于軋制時(shí)冷卻水很難深入到深孔部位的軋輥，解決熱裂紋和磨損嚴(yán)重問(wèn)題。