低鉻合金離心復合鑄鋼支承輥及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金軋輥及其制造方法，具體是一種低鉻合金離心復合鑄鋼支承輥及其制造方法。
【背景技術】
[0002]支承輥屬于軋機必備件，用于支承工作輥或中間輥，防止軋機軋制時工作輥出現(xiàn)撓曲變形而影響板型質(zhì)量。現(xiàn)有的支承輥多采用合金半鋼復合鑄造，化學成分(質(zhì)量百分比)為:C 1.40 ?1.8%，Si 0.30 ?0.80%，Mn 0.50 ?1.2%，P 彡 0.035，S 彡 0.035，Cr ( 1.0%，Ni 0.1?1.0%，Mo 0.30?0.70。這種支承輥在線使用時，普遍存在著脫肩、剝落、裂紋、斷輥等破壞性失效問題，致使軋鋼輥耗提高，生產(chǎn)效率降低。導致這些問題的出現(xiàn)，是支承輥材料的金相組織特點:高碳導致金相組織中存在大量的M3C型碳化物，這種碳化物的存在，使得機械性能較差，脆性較大，機械性能和抗接觸疲勞性能均不能滿足支承輥的技術要求。由此，這種支承輥逐漸被低碳合金鋼支承輥代替。
[0003]中國專利CN 101480663 B公開了一種高合金離心復合鑄鋼支承輥及其制造工藝，其中所含各種組分按重量百分比為:工作層:C 0.40?0.50，Si 0.30?0.60，Mn 0.40?0.80，P 彡 0.035，S 彡 0.030，Cr 3.50 ?4.50，Ni 0.20 ?1.00，Mo 0.20 ?0.50，其余為鐵及雜質(zhì)；芯部:C 3.003.60，Si 1.702.70，Mn 0.201.00，P 彡 0.08，S 彡 0.01，Re0.01 ?0.04,Mg 0.03 ?0.08, Cr ( 1.00,Ni ( I.00,Mo ( 1.00, Cu ( 1.00, V ^ 0.10 ;外層通過采用低碳元素來避免M3C型碳化物的形成，并用高合金來保證組織，以得到抗磨性高，抗事故性能強。其制造方法為:(1)臥式離心機澆注外層；(2)合箱澆注芯部；(3)熱處理250°C±5°C后保溫3-4小時，830°C _850°C后保溫4-6小時；然后出爐，快速冷卻到600°C，再次入爐加熱6-9小時，溫度達到910°C _930°C時保溫8小時后，出爐進行噴淬，淬火完畢后進行回火。外層軋輥質(zhì)量提高的同時，也帶來了一些不足:一是低碳高鉻致使組織中根本沒有網(wǎng)狀M3C碳化物，熱處理無需790°C _830°C的球化退火；二是芯部碳化物合金含量高，必然形成一定數(shù)量的M3C碳化物，這樣就使得芯部脆性大，而導致容易斷輥；三是高合金的外層和碳化物含量很高的芯部在靜態(tài)下結(jié)合難度很大，結(jié)合層碳化物很多，結(jié)合質(zhì)量差，且容易造成結(jié)合層夾渣或結(jié)合不牢固，探傷不合格；四是外層低碳的冶煉溫度高，電費增加，芯部是球墨鑄鐵材質(zhì)，出鐵溫度1615±5°C，澆注溫度1495±5°C，過高的溫度，會嚴重影響球化質(zhì)量，破壞材質(zhì)的性能，并使成本增加。
[0004]中國專利CN 102417965 B公開了一種軋機45NiMoV合金鋼大型支承輥鍛后熱處理工藝，該支承輥的材料的化學成分為:C 0.40?0.50，Si 0.40?0.70，Mn 0.60?0.80，P 彡 0.015，S 彡 0.015，Cr 3.40 ?4.50，Ni 0.40 ?0.6，Mo 0.40 ?0.70，V0.05 ?0.15 ;并對其進行高溫正火890°C _930°C +低溫正火870°C _920°C +球化退火790°C -830°C +高溫回火620°C _660°C，改善內(nèi)部缺陷及組織結(jié)構(gòu)，調(diào)整組織及均勻性，從而達到提高軋輥耐磨性，抗剝落的能力。但這種支承輥屬于大型支承輥，重量一般在幾十到上百噸，需要大型支鋼錠鍛造，制造難度大，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決【背景技術】存在的上述問題，而提供一種制造難度小、生產(chǎn)成本低、成品率高、耐磨性好、抗剝落性能強、無斷輥，達到支承輥性能要求，滿足中寬帶及窄帶鋼支承輥需要的低鉻合金離心復合鑄鋼支承輥及其制造方法。
[0006]本發(fā)明解決所述問題采用的技術方案是:
一種低鉻合金離心復合鑄鋼支承輥，化學成分及質(zhì)量百分比是:
外層:C 0.65 ?0.9，Si 0.30 ?0.60，Mn 0.60 ?1.2，P 彡 0.035，S 彡 0.030，Cr1.50 ?3.50，N1.20 ?1.0，Mo 0.30 ?0.60，V 0.10 ?0.60，其余為鐵及雜質(zhì)；
中間層和芯部:C2.95 ?3.4，Si2.0 ?3.0，Mn0.4 ?1.0，P 彡 0.05，S 彡 0.035，Re0.01 ?0.04，Mg0.03 ?0.08，Cr 彡 0.2，Ni 彡 0.5，Mo 彡 0.1，Cu 彡 0.1，其余為鐵及雜質(zhì)。
[0007]上述低鉻合金離心復合鑄鋼支承輥的制造方法，按下述步驟進行:
(O熔煉外層低鉻合金鋼水及澆注:外層低鉻合金鋼水在中頻電爐中冶煉，使用低磷低硫優(yōu)質(zhì)廢鋼為主要原料，配料時再結(jié)合碳和硅加入適量生鐵，根據(jù)成分要求加入合金爐料，溫度達到1560±5°c時取樣進行化學分析，同時進行調(diào)整后的化學分析，當溫度達到1620 ± 5 0C時進行爐內(nèi)脫氧處理，1630 ± 5 °C時出鋼，出鋼前將鐵水包烤到大于700°C，包內(nèi)加入0.3-0.5%的鑄鋼變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，包內(nèi)鎮(zhèn)靜4-5分鐘，充分扒渣后，溫度達到1560±5°C時，在臥式離心機上澆注；澆注前根據(jù)離心機拖輪直徑及軋輥輥模直徑計算出離心機電機轉(zhuǎn)速，控制在800-950轉(zhuǎn)/分鐘，外層澆注完畢后，按4kg/m2加入保護渣，保護內(nèi)表面鋼水，防止氧化；
(2)中間層和外層的離心復合:在離心機上完成中間層和外層的離心復合，中間層球墨鑄鐵鐵水和芯部鐵水在中頻爐中冶煉，采用低鉻低鉬低硫原料冶煉，出鐵溫度1430 ± 5°C，澆注溫度1360±5°C，與外層的復合時間根據(jù)外層澆注厚度控制在5-15分鐘；
(3)芯部和中間層的復合:合箱后完成芯部和中間層的復合，中間層溫度達到1070-1150°C時，離心機停轉(zhuǎn)，間隔小于5分鐘后，在澆注坑內(nèi)填入芯部鐵水，出鐵溫度1430±5°C，澆注溫度1360±5°C，自然冷卻小于150°C時開箱，得到一種低合金離心復合鑄鋼支承輥毛坯軋輥；
(4)淬火:高溫電阻爐對粗加工支承輥進行奧氏體加熱，加熱10-15小時，溫度達到350 °C后保溫4-6小時；再加熱10-15小時，溫度達到700°C后保溫4_6小時；繼續(xù)升溫到880-920°C，保溫8-10小時后，出爐進行噴淬，600°C后風冷；
(5)回火:淬火后，裝爐加熱，460-500°C保溫6-8小時，然后爐冷，當溫度彡150°C出爐空冷，得到金相組織為貝氏體+粒狀碳化物的低合金離心復合鑄鋼支承輥。
[0008]本發(fā)明基于9SiCr2MO和75Cr3NiMo合金鑄鋼材料作為支承輥的外層即工作層材料，外層材料的化學成分中，C含量為0.65?0.9%，Cr含量為1.50?3.50%，主要是形成碳化物，也增加淬透性，從而可以提高軋輥的耐磨性;Mn含量為0.60?1.2，主要是對鋼脫氧，改善鋼的性能，提高鋼的強度；Ni含量為0.20?1.0，主要是為了提高基體強度和基體淬透性，確保鑄態(tài)組織中不出現(xiàn)低硬度的珠光體和鐵素體;Mo含量為0.30?0.60%和V含量為0.10?0.60，提高基體高溫硬度，改善鋼的第二類回火脆性，提高淬透性。
[0009]支承輥的外層和中間層復合在離心機上進行，結(jié)合層沒有夾渣及分離，結(jié)合質(zhì)量高，回溶少，保證了淬硬層厚度；支承輥的芯部是在澆注坑里和中間層復合的，是同種材質(zhì)的結(jié)合，操作容易，結(jié)合質(zhì)量好。
[0010]中間層和芯部化學成分中，合金碳化物元素少，使得外層和中間層冶金結(jié)合不會形成破壞結(jié)合質(zhì)量的碳化物，也避免了芯部碳化物多導致斷輥，并降低了成本。
[0011]外層包內(nèi)加入0.3-0.5%的鑄鋼變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，改變了碳化物的形態(tài)，沒有網(wǎng)狀碳化物的形成，所以不用球化退火熱處理，通過高溫形成粒狀碳化物；同時起到了凈化鋼水，脫氧，細化晶粒的作用。
[0012]采用上述技術方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
①輥身工作層:硬度HSD58-65;金相組織:回火貝氏體+粒狀碳化物；輥頸硬度:HSD40±3 ;抗拉強度彡500MPa ；
②工作層、結(jié)合層、輥頸均符合超聲波無損檢測的有關標準；
③支承輥生產(chǎn)成本低；
④支承輥使用中不會發(fā)生脫肩、剝落、斷輥等破壞失效，過鋼量是半鋼的1-2倍，耐磨性好，抗事故能力強，提高生產(chǎn)率。
[0013]具體的實施方式
以下結(jié)合實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0014]實施例1:
按照支承輥材料的化學成分要求進行配料，將配比廢鋼和適量生鐵放入中頻電爐內(nèi)熔煉，熔清后分析原鋼水化學物質(zhì)，按工藝再配