一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯，工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：

【技术实现步骤摘要】
一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法
本专利技术属于轧辊制造
，特别涉及一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法。
技术介绍
离心铸造的高铬铸铁轧辊在化工工业中得到广泛的使用，作为核心部件，其性能直接影响研磨效率、维护更换周期等。现有技术的轧辊在使用过程中，常常存在以下的问题：第一，高铬铸铁轧辊工作层在使用过程中，表层出现掉块或者开裂等的现象。第二，高铬铸铁轧辊在潮湿的环境中工作时，容易产生腐蚀的现象。以上现象的出现，会导致轧辊的耐磨性降低，影响轧辊的使用寿命。第三，在使用其进行温度温度较高的化工用品的轧制时，需要有较好的耐腐蚀性的同时，需要有较高的耐磨性和抗热裂性能，现有技术的轧辊已经不能满足要求。因此，如何调控高铬铸轧辊中Cr、C的添加量，通过并与其他合金元素协同作用，通过合理的热处理方法，得到合理的金相组织，以改善高铬铸铁的耐腐蚀、耐磨性和抗热裂性能需要进行系统的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐腐蚀性好、耐磨性好、抗热裂性好的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。本专利技术为实现上述技术目的，采用如下的技术方案。一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯。高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：步骤一、熔炼按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼，在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1530℃～1600℃，并将碳化钨作为调质剂加入，精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440℃～1500℃，并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5～0.8％，球化剂为钇基重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.1～1.6％。步骤二、复合离心铸造成型使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速≥1000r/min。浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530℃～1600℃。浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至1220℃～1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390℃～1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150～1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390～1410。浇铸完毕后得到成型轧辊。步骤三、热处理将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为800～850℃时脱模，出模后，空冷到200℃～300℃，然后保温5～10h，进行去应力退火处理。然后，以9～12℃/h的速度升温至950～980℃，保温30～60min，淬火，升温至280～300℃回火，保温8～10h，得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。为了保证其抗腐蚀型、耐磨性和抗热裂性，本专利技术提供钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法，采用以下的方法进行控制。本专利技术的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，在高铬铸铁工作层加入Cu元素，并采用碳化钨进行调质，在现有技术的基础上，降低C含量。由于高铬铸铁轧辊工作层的组织是马氏体、奥氏体和碳化物，碳化物属于阴极相，当钨变质处理的高铬铸铁轧辊处于潮湿环境，基体与碳化物形成腐蚀电池，导致材料腐蚀加剧。Cu元素的加入，在锈层的裂纹孔等缺陷处富集，加速缺陷的愈合，起到了弥合锈层缺陷的作用，阻塞腐蚀介质直接接触基体的通道，使锈层致密化。Cu的局部富集使区域的物相组成，晶体发育受到抑制。也就是说，Cu元素可以抑制结晶化的进行，使锈层中难以生成α-Fe(OH)2供给氧，使氧化还原周期不容易进行，在锈层上也就不容易生成微小裂纹或间隙，因此抑制了向下层的还原锈。Fe(OH)2供给氧，使氧化还原周期不容易进行，高铬铸铁工作层材料就达到了耐腐蚀的目的。同时，Cu元素能够与高铬铸铁工作层中的P元素作用，于锈层中形成各种复合盐，成为FeOOH结晶的核心，使内锈层的晶粒细小、致密，从而减小了离子通道和阳极面积，并且减少了Fe3O4的生成，降低内锈层导电性，从而降低腐蚀速率。而Cr的存在，也可以提高材料的腐蚀性，主要是因为Cr在锈层中作为氧的扩散障壁的性质，Cr元素可以使钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力。同时，Cu元素的存在，可以和Cr元素发生协同作用。这是因为，在高铬铸铁工作层中，Cr可能形成碳化物第二相，在基体中形成贫Cr区，从而导致高Cr区出现阳极行为，导致高铬铸铁工作层的抗腐蚀性能降低，但是，Cu元素的存在弥补了这一缺陷，由于Cu在基体中的分布趋势与Cr相反，其在碳化物附近偏高，弥补了由于贫Cr区域造成的腐蚀性能的降低。高铬铸铁工作层中碳化物的存在对提高耐磨性有一定的作用，但是对材料的耐腐蚀性具有一定的影响，会导致耐腐蚀磨损速率增加迅速。因此，本专利技术中，降低了C的含量，将C含量控制在2.1～2.9％。钨变质剂的主要成分为碳化钨，其显微硬度可以达到2800SV，充分分散到铁水中，能够均匀分布于高铬铸铁工作层中，起到弥散强化的作用。为了得到更为合理的金相组织，本专利技术还对热处理方法进行了研究和改进。采用本专利技术的热处理方法制备的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，铸态下，其工作层金相为奥氏体为基体，碳化物呈块状或菊花状分布，另有细小颗粒弥散分布在块状碳化物周围的组织，碳化物的长度不超过30μm。热处理后，其金相组织为M7C3型碳化物和马氏体，另含少量残余奥氏体，残余奥氏体的含量在6％以下，组织细化，均匀性好，碳化物长度不超过50μm。经过热处理后，碳化钨能够均匀分布于高铬铸铁工作层的马氏体中，能够起到弥散强化的作用，提高高铬铸铁工作层的硬度和耐磨性，具有良好的抗热裂性。本专利技术采用上述的技术方案，取得如下的技术效果。本专利技术的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，通过工作层中合理的成分配置和热处理方法，得到的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，工作层的组织细化均匀性好，在使用过程中，可以减少应力集中，无掉块现象发生，提高钨变质处理的高铬铸铁轧辊的耐腐蚀性、耐磨性和抗热裂性。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述的仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以获得其他的实施方式。本专利技术提供一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯。高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯，其特征在于：高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：

【技术特征摘要】
1.一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯，其特征在于：高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。2.一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：步骤一、熔炼，高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为，C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁；按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼，在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1530℃～1600℃，并将碳化钨作为调质剂加入，精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水；球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦文豪，方勤波，苏海根，肖万宏，
申请(专利权)人：湖北金标通用轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42