一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥道的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨材料件技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥道的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有輥道設(shè)計材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無縫管作為輥筒的主要材質(zhì)，在熱軋系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。熱乳廠鋼還在加熱爐內(nèi)經(jīng)1150°C _1250°C加熱后，表面會形成一層厚度的脫碳氧化層(氧化鐵皮)，在進(jìn)入軋機(jī)前需經(jīng)過一段除鱗工藝將表面的氧化層去除，使用壓力為25MPa高壓水噴射紅鋼坯表面，使表層氧化鐵皮從基材上剝離，這樣極熱極冷的工作環(huán)境對輸送鋼坯輥道的綜合性能提出了苛刻的要求；因此所用除鱗介質(zhì)工業(yè)用水經(jīng)往返循環(huán)使用，呈酸性介質(zhì)，PH值達(dá)5-6，有較強(qiáng)的腐蝕性，加之高溫對輥面產(chǎn)生氧化失效損耗；另因低碳合金鋼抗磨性能較差，使輥道使用周期很短，常用壽命表現(xiàn)為2-3個月。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供了一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥道的制備方法，其制備的合金鋼具有耐高溫、抗腐蝕、高耐磨、抗氧化的新型合金材料。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼，所述的合金鋼中各元素重量百分比為碳1.3 % -1.5 %、鉻 1.5 % -3.0 %、鉬 0.5 % -1.5 %，鎢 0.6 % -1.2 %，鎳 0.5 % -1.0 %，銅0.5% -1.0%，硅 0.5% -0.8%，錳 0.8% -1.2%余下為鐵。
[0006]用上述的合金鋼制備的輥道，所述的輥道成品狀態(tài)為半奧氏體，輥道的整體硬度HB400，σ b/MPa570，J/cm2120。
[0007]一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥道的制備方法，第一步，造型冶煉，造型用樹脂砂實模造型即可，澆鑄系統(tǒng)沿同一方向旋轉(zhuǎn)狀設(shè)計，使鋼水進(jìn)入型箱呈螺旋向上，便于鋼液里的有害夾渣順利排向帽口 ；
[0008]第二步，冶煉將化學(xué)比例:C1.5%, C2.5%, Mo0.5%, W0.8%, S1.6%, Mnl.2%,N1.6 %，Cul.0 %，剩余優(yōu)質(zhì)碳素廢鋼，將原料放入中頻感應(yīng)爐中，在鐵料化清后加入C，Cr，Mo，W，Si，Mn，Ni，Cu合金元素調(diào)整鋼液成份；
[0009]溫度達(dá)1550°C時加入硅鈣一次脫氧，含量為實重的0.2%，然后加入鋁(Al)實重0.3% 二次脫氧，
[0010]出鋼溫度控制在1560°C -1600°c，預(yù)備釔基重稀土(Y/Re)粒度3mm-8mm，300°C預(yù)熱，采用包內(nèi)充入法進(jìn)行球化變質(zhì)處理，沖包后撒入適量造渣劑覆蓋，并鎮(zhèn)定5min，扒渣澆鑄；
[0011]第三步，熱處理工藝(I)預(yù)備熱處理一一球化退火
[0012]預(yù)備熱處理的目的是使鋼的結(jié)構(gòu)均勻，硬度下降，便于切削加工，同時為產(chǎn)品的最后熱處理做好組織準(zhǔn)備。根據(jù)球鋼是一種共析鋼的特點(diǎn)，應(yīng)對球鋼進(jìn)行球化退火，以獲得粒狀珠光體組織。
[0013](2)粗加工，
[0014](3)經(jīng)粗加工后，輥道及法蘭半成品采用臺車式電阻爐加熱至臨界溫度Ac3以上，使組織完全奧氏體化后進(jìn)行焊接(采用C02氣體保護(hù)焊，焊材為Φ1.2πιπι，H0Crl8Ni9不銹鋼氣保焊絲)。
[0015](4)消除應(yīng)力一一等溫回火
[0016]為了保證輥道在半奧氏體化狀態(tài)下使用，使其具有綜合機(jī)械強(qiáng)度，保證其服役性能，必須進(jìn)行高溫回火。
[0017]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0018]本發(fā)明合金鋼制備的輥道成品狀態(tài)為半奧氏體，輥道的整體硬度HB400，ob/MPa570，akv/ (J/cm2) 120，完全能滿足較大沖擊載荷及高溫激冷工況的服役要求，其輥面在瞬間接觸到紅鋼坯所吸附的熱量經(jīng)高壓水激冷沖擊，使輥面產(chǎn)生急劇淬火效果，其組織內(nèi)部的Mo、W等合金元素發(fā)揮了極佳的紅硬性，其表面能產(chǎn)生二次硬化達(dá)HRC50以上的工作硬度。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的球化退火工藝圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的回火工藝圖；
[0021]圖3為本發(fā)明輥道及法蘭半成品焊接溫度控制曲線圖。
【具體實施方式】
[0022]參見附圖，一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼，所述的合金鋼中各元素重量百分比為碳 1.3% -1.5%、鉻 1.5% -3.0%、鉬 0.5% -1.5%，鎢 0.6% -1.2%，鎳 0.5% -1.0%，銅 0.5% -1.0%，硅 0.5% -0.8%，錳 0.8% -1.2%余下為鐵。
[0023]用上述的合金鋼制備的輥道，所述的輥道成品狀態(tài)為半奧氏體，輥道的整體硬度HB400，σ b/MPa570，akv/(J/cm2) 120。
[0024]一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥道的制備方法，第一步，造型冶煉，造型用樹脂砂實模造型即可，澆鑄系統(tǒng)沿同一方向旋轉(zhuǎn)狀設(shè)計，使鋼水進(jìn)入型箱呈螺旋向上，便于鋼液里的有害夾渣順利排向帽口 ；
[0025]第二步，冶煉將化學(xué)比例:C1.5%, C2.5%, Mo0.5%, W0.8%, S1.6%, Mnl.2%,N1.6 %，Cul.0 %，剩余優(yōu)質(zhì)碳素廢鋼，將原料放入中頻感應(yīng)爐中，在鐵料化清后加入C，Cr，Mo，W，Si，Mn，Ni，Cu合金元素調(diào)整鋼液成份；
[0026]溫度達(dá)1550°C時加入硅鈣一次脫氧，含量為實重的0.2%，然后加入鋁(Al)實重0.3%二次脫氧，所述的實重為實際需要重量，
[0027]出鋼溫度控制在1560°C -1600°C，預(yù)備釔基重稀土(Y/Re)粒度3mm-8mm，300°C預(yù)熱，采用包內(nèi)充入法進(jìn)行球化變質(zhì)處理，沖包后撒入適量造渣劑覆蓋，并鎮(zhèn)定5min，扒渣澆鑄；
[0028]第三步，熱處理工藝(I)預(yù)備熱處理一一球化退火
[0029]預(yù)備熱處理的目的是使鋼的結(jié)構(gòu)均勻，硬度下降，便于切削加工，同時為產(chǎn)品的最后熱處理做好組織準(zhǔn)備。根據(jù)球鋼是一種共析鋼的特點(diǎn)，應(yīng)對球鋼進(jìn)行球化退火，以獲得粒狀珠光體組織。
[0030](2)粗加工；
[0031](3)經(jīng)粗加工后，輥道及法蘭半成品采用臺車式電阻爐加熱至臨界溫度Ac3以上，使組織完全奧氏體化后進(jìn)行焊接(采用C02氣體保護(hù)焊，焊材為Φ1.2πιπι，H0Crl8Ni9不銹鋼氣保焊絲)，
[0032](4)消除應(yīng)力一一等溫回火。
[0033]為了保證輥道在半奧氏體化狀態(tài)下使用，使其具有綜合機(jī)械強(qiáng)度，保證其服役性能，必須進(jìn)行高溫回火。
[0034]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼，其特征在于:所述的合金鋼中各元素重量百分比為碳 1.3% -1.5%、鉻 1.5% -3.0%、鉬 0.5% -1.5%，鎢 0.6% -1.2%，鎳 0.5% -1.0%，銅 0.5% -1.0%，硅 0.5% -0.8%，錳 0.8% -1.2%余下為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼制備的輥道，其特征在于:所述的輥道成品狀態(tài)為半奧氏體，輥道的整體硬度HB400，σ b/MPa570，J/cm2120。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥軸的制備方法，其特征在于: 第一步，造型冶煉，造型用樹脂砂實模造型即可，澆鑄系統(tǒng)沿同一方向旋轉(zhuǎn)狀設(shè)計，使鋼水進(jìn)入型箱呈螺旋向上，便于鋼液里的有害夾渣順利排向帽口 ； 第二步，冶煉將化學(xué)比例:C1.5 %, C2.5 %, Mo0.5%, W0.8%, S1.6%, Mnl.2%,N1.6 %，Cul.0 %，剩余優(yōu)質(zhì)碳素廢鋼，將原料放入中頻感應(yīng)爐中，在鐵料化清后加入C，Cr，Mo，W，Si，Mn，Ni，Cu合金元素調(diào)整鋼液成份； 溫度達(dá)1550°C時加入硅鈣一次脫氧，硅鈣含量為實重的0.2%，然后加入鋁實重0.3%二次脫氧， 出鋼溫度控制在1560°C -1600°C，預(yù)備釔基重稀土粒度3mm-8mm，300°C預(yù)熱，采用包內(nèi)充入法進(jìn)行球化變質(zhì)處理，沖包后撒入適量造渣劑覆蓋，并鎮(zhèn)定5min，扒渣澆鑄； 第三步，熱處理工藝(I)預(yù)備熱處理——球化退火 (2)粗加工； (3)經(jīng)粗加工后，輥道及法蘭半成品采用臺車式電阻爐加熱至臨界溫度Ac3以上，使組織完全奧氏體化后進(jìn)行焊接， (4)消除應(yīng)力一一等溫回火。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種經(jīng)球化鋼基高紅硬性合金鋼及其輥道的制備方法，合金鋼中各元素重量百分比為碳1.3％-1.5％、鉻1.5％-3.0％、鉬0.5％-1.5％，鎢0.6％-1.2％，鎳0.5％-1.0％,銅0.5％-1.0％，硅0.5％-0.8％，錳0.8％-1.2％余下為鐵。本發(fā)明其制備的合金鋼具有耐高溫、抗腐蝕、高耐磨、抗氧化的新型合金材料。
【IPC分類】C22C33-04, C22C38-44, C21D9-00
【公開號】CN104846282
【申請?zhí)枴緾N201510257623
【發(fā)明人】卜宗清, 黃濤, 曹運(yùn)云
【申請人】馬鞍山市晨光高耐磨科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月19日