一種含硼軋輥用合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種含硼軋輥用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.8-0.9、鎢2.5-3、鉬0.5-1.0、釩1.5-2.5、鉻2.5-3.0、鈮0.05-0.10、鏑0.1-0.15、鈦0.2-0.5、鋁0.1-0.15、銅0.07-0.09、硼0.15-0.19、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過在高碳鋼的基礎上添加硼、鈮、鎢等多種合金元素，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使得合金鋼具有高速鋼的特性，耐高溫，紅硬高、剛度和韌性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剝落性好、冷脆性低，適合用于線材機的軋輥，由于合金元素較低，成本較低。
【專利說明】一種含硼軋輥用合金鋼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及軋輥【技術領域】，尤其涉及一種含硼軋輥用合金鋼材料及其制備方法?！颈尘凹夹g】
[0002]軋輥是線材機的中心部件，對釓件進行釓制加工，使金屬產生塑性變形的主要工具。軋輥工作載荷大，承受很大的釓制壓力和扭轉力矩，并有很強的沖擊載荷和很大的慣性力；另外，軋輥的工作環(huán)境嚴酷，要承受很高的溫度，又有冷卻水，是在冷熱交加下工作，磨損嚴重。
[0003]高碳高鉻鑄鋼，普通鋼和硬質合金等幾種類型。高碳高鉻鑄鋼由于有一定的耐磨性，而且價格便宜，因此得到廣泛的應用，高碳高鉻輥輪用鋼常用的材料有13Crl3WMoV和18Cr20WMoV。由于這兩種鋼硬度和耐磨性主要依靠鉻的碳化物Cr7C3和Cr23C6,熱穩(wěn)定性較差，一般在450°C以上開始聚集長大而逐漸軟化。在550°C時，硬度要降至HRC50以下。而線材輥輪在運行下的溫度可達到550°C左右，這就使輥輪使用壽命明顯降低。普通鋼的二次硬化溫度在550°C左右，硬度維持在HRC62飛4，可顯著地提高輥輪的使用壽命；硬質合金也有很好的高溫硬度和耐磨性。但由于普通鋼和硬質合金的制造成本太高，在高線輥輪材料的使用上受到限制。因此研究性能優(yōu)異，成本更加低廉的軋輥材料就顯得尤為重要。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種含硼軋輥用合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有耐磨性好，剛度和韌性配合好、耐高溫的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
一種含硼軋輥用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 2.5-3、鑰 0.5-1.0、釩 1.5-2.5、鉻 2.5-3.0、鈮 0.05-0.10、鏑 0.1-0.15、鈦
0.2-0.5、鋁 0.1-0.15、銅 0.07-0.09、硼 0.15-0.19、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0006]所述的含硼軋輥用合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)釩、鉻、鈮；(2)鎢、鑰、鏑；
(3)鋁、銅；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為21-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_190°C /小時速率升溫至680_690°C，保溫50-60分鐘，再以220-230 °C /小時速率升溫至950-960 °C，保溫4_5小時；再以180-190°C /小時速率降溫至680-690°C，保溫50-60分鐘；再以180_190°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫3-4小時；再以100-110/小時速率升溫至530_550°C，保溫3_4小時，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-5、粘土 10-12、氟硅酸鈉3-4、碳酸鈉2-3、四硼酸鈉1-2、秸桿灰燼4-5、鉀長石36-40、玉石粉3_4、白土 6_8、白云石粉3-4 ;制備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態(tài)，攪拌10-15分鐘，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數(shù)次，烘干即得。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過在高碳鋼的基礎上添加硼、鈮、鎢等多種合金元素，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使得合金鋼具有高速鋼的特性，耐高溫，紅硬高、剛度和韌性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剝落性好、冷脆性低，適合用于線材機的軋輥，由于合金元素較低，成本較低。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，使合金品質更穩(wěn)定均一，提高綜合力學性能。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實施方式】
[0010]一種含硼軋輥用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳
0.8-0.9、鎢 2.5-3、鑰 0.5-1.0、釩 1.5-2.5、鉻 2.5-3.0、鈮 0.05-0.10、鏑 0.1-0.15、鈦
0.2-0.5、鋁 0.1-0.15、銅 0.07-0.09、硼 0.15-0.19、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0011]所述的含硼軋輥用合金鋼材料的生產方法為:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.7比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)釩、鉻、鈮；(2)鎢、鑰、鏑；
(3)鋁、銅；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以185°C /小時速率升溫至685°C，保溫55分鐘，再以225°C /小時速率升溫至955°C，保溫4.5小時；再以185°C /小時速率降溫至685°C，保溫55分鐘；再以185°C /小時速率降溫至225°C，保溫3.5小時；再以105/小時速率升溫至540 V，保溫3.5小時，取出空冷即得。
[0013]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3、粘土 10、氟硅酸鈉4、碳酸鈉2、四硼酸鈉1、秸桿灰燼4、鉀長石36、玉石粉3、白土 6、白云石粉3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至2600-2900°C至熔融狀態(tài)，攪拌10-15分鐘，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數(shù)次，烘干即得。
[0014]本發(fā)明含硼軋輥用合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1318MPa，屈服強度909MPa，延伸率15%，斷面收縮率34%，沖擊吸收功52J，沖擊韌性62J/cm2，硬度290HB。
【權利要求】
1.一種含硼軋輥用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 2.5-3、鑰 0.5-1.0、釩 1.5-2.5、鉻 2.5-3.0、鈮 0.05-0.10、鏑 0.1-0.15、鈦 0.2-0.5、鋁 0.1-0.15、銅 0.07-0.09、硼 0.15-0.19、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權利要求1所述的含硼軋輥用合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)釩、鉻、鈮；(2)鎢、鑰、鏑；(3)鋁、銅；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為21-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權利要求2所述的含硼軋輥用合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-190°C /小時速率升溫至680-690°C，保溫50-60分鐘，再以220-230°C /小時速率升溫至950-960°C，保溫4-5小時；再以180_190°C /小時速率降溫至680-690°C，保溫50-60分鐘；再以180_190°C /小時速率降溫至220_230°C，保溫3-4小時；再以100-110/小時速率升溫至530-550°C，保溫3_4小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權利要求2所述的含硼軋輥用合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-5、粘土 10-12、氟硅酸鈉3-4、碳酸鈉2-3、四硼酸鈉1-2、秸桿灰燼4-5、鉀長石36-40、玉石粉3_4、白土 6_8、白云石粉3_4 ;制備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態(tài)，攪拌10-15分鐘，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末， 用水洗滌數(shù)次，烘干即得。
【文檔編號】C21D1/26GK103741043SQ201310700035
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權日:2013年12月19日
【發(fā)明者】陶國斌, 何玉平, 史承海, 晏紹斌, 屠明安 申請人:馬鞍山市方圓材料工程有限公司