一种混杂增强铸铁基复合轧辊及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种混杂增强铸铁基复合轧辊及其制造方法，制得的该混杂增强铸铁基复合轧辊的复合层（工作层）为钨丝和碳化物颗粒混杂增强的铸铁基复合材料，轧辊的辊芯为高强度灰口铸铁。其制备方法是用钨丝编制成的钨丝网预先布置在离心机的铸型内，其层数布置１～４层，在１３００℃～１３５０℃时将高强度灰口铸铁浇注到具有一定旋转速度的离心机铸型内，铸态的轧辊经过热处理热扩散和相转变后炉冷至室温，得到混杂增强铸铁基复合轧辊。该混杂增强铸铁基复合轧辊的复合层（工作层）与辊芯的结合良好，实验证明，本发明专利技术制备的混杂增强铸铁基复合轧辊具有较高的红硬性和较好的耐磨性，内应力小、可大大延长轧辊的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轧钢
，涉及轧辊制造，特别涉及一种由钨丝和碳化 物颗粒混杂增强铸铁基复合轧辊及其制造方法。
技术介绍
轧辊是轧钢生产中的主要消耗部件，其质量直接影响轧机效率、轧材质 量、以及轧材成本，开发新型轧辊，满足轧钢生产需要，是轧辊工作者不断 关注的课题。轧辊的使用工况，要求复合层(工作层)金属具有相当高的硬 度和耐磨性，而内层则应具有一定的强度和韧性，为满足此目的，目前轧辊 生产主要有两种方法。一种方法是采用单一材料离心浇注轧辊，该方法具有设备投资少、生产成本低、操作方法简便等优点。通常轧辊是在普通高速钢的基础上增加c含量，同时大量添加V、 W、 Cr、 Mo、 Nb等元素，可以形成MC、 M2C、 M6C等多种类型合金碳化物，硬度很高，且均匀细化，具有优异的耐磨性 能。但是，高速钢中含有较多的W、 Cr、 Mo、 V等合金元素，而这些元素 及其形成的碳化物密度差别很大，在普通离心铸造条件下，高速钢轧辊中合 金元素偏析严重，离心铸造高速钢轧辊偏析主要是MC型碳化物的偏析， 严重影响轧辊耐磨性。同时使用单一材质来制造轧辊，往往消耗掉大量的资 源。另一种方法是采用双金属液离心浇注复合轧辊，目前这方面的专利较 多，但是实施较困难，往往难以控制两种熔体的浇注时间和温度，结果复合 出的轧辊质量不高，例如浇注时夹杂物不得排出，存在与结合部位造成铸造 缺陷，经常出现内外层难以达到优良的冶金结合，导致制造和使用过程中容 易发生开裂。因此，开发新的轧辊及其制备方法，减少合金元素的加入量，并克服双金属液浇注带来的缺陷是本领域技术人员共同关注的任务。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种混 杂增强铸铁基复合轧辊及其制造方法，本专利技术制作的混杂增强铸铁基复合轧 辊的复合层(工作层)为钨丝和碳化物颗粒混杂增强的铸铁基复合材料，轧 辊的辊芯为高强度灰口铸铁，可大大提高轧辊的耐磨性和高温红硬性。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案一种混杂增强铸铁基复合轧辊，包括辊芯和辊芯上包覆的复合层，所述 的辊芯为高强度灰口铸铁，其特征在于，所述的复合层(工作层)为钨丝和 碳化物颗粒混杂增强的铸铁基复合材料，其厚度为2mm 8mm。所述的碳化物颗粒由部分钩丝和高强度灰口铸铁原位反应得到。上述混杂增强铸铁基复合轧辊的制造方法，其特征在于，包括序列步骤步骤一，选用直径为0.25mm的钩丝作为增强相的原材料，将钨丝编织 成网，丝网的网孔大小为经向间距0.5mm,讳向间距8mm;步骤二，在离心浇铸前，根据合轧辊的大小和复合层厚度，截取一定大 小的钨丝网，并用3。/。HN03酒精除去油污和氧化物后15(TC烘干，将钨丝网 紧贴离心机的铸型内壁布置，其层数为1 4层；步骤三，选用高强度灰口铸铁，高强度灰口铸铁的化学成分及其质量百 分比为C: 3.10% 3.25%， Si: 2.01% 2.20%， Mn: 0.85% 0.95%， P<0.1%， S<0.1%，其余含量为Fe，高强度灰口铸铁的力学性能为315N/mm2 360N/mm2， HB为180-220;步骤四，将高强度灰口铸铁在130(TC 135(TC之间浇注到离心机铸模 内，离心机的转速为500 rpm ~600 rpm，离心浇注铸模不用预加热，凝固 2min 3min后拔出得到铸态的轧辊；步骤五，浇注完成后的轧辊，转移到1100'C的热处理炉内进行热处理, 热处理的气氛为氩气氛围，热处理工艺参数为1100。C下热扩散4 6小时，然后在850'C 90(TC之间保温4 8小时进行相转变，再炉冷至室温，即制成 混杂增强铸铁基复合轧辊。本专利技术制备的混杂增强铸铁基复合轧辊与现有技术相比具有如下优点1、 通过一种金属液体的离心浇铸和热处理工艺，即可得到复合层(工 作层)为混杂增强铁基材料，芯部为灰口铸铁的复合轧辊，大大提高了轧辊 的耐磨性和高温红硬性。2、 本专利技术将增强相钨丝编织成网，只对复合层(工作层)进行强化， 大大节约了资源。附图说明图l是离心浇注前的钨丝网布置图； 图2是热处理后的复合轧辊以及试样截取的示意图； 图3是试样的水平面的形貌图； 图4是试样的端部形貌图片；以下结合附图和专利技术人给出的实施例对本专利技术作进一步的详细说明。具体实施例方式实现本专利技术目的的技术方案的理论支撑是金属钨丝和灰口铸铁有较好 的润湿性，复合过程中能够达到冶金结合的程度。因此，预先将钨丝布置于 离心铸模的内壁，通过离心浇铸一种金属液体和热处理，即可得到轧辊的复 合层(工作层)为鸨丝和颗粒混杂增强的复合轧辊，轧辊的复合层(工作层) 具有较高的硬度和较好的红硬性，芯部仍为灰口铸铁，不但达到了双金属液 浇注的目的，而且大大节约了资源。本专利技术制备的混杂增强铸铁基复合轧辊，包括辊芯和辊芯上包覆的复合 层，所述的辊芯为高强度灰口铸铁，其中复合层(工作层)为钨丝和碳化物 颗粒混杂增强的铸铁基复合材料，其厚度为2mm 8mm，碳化物颗粒由部 分鸨丝和高强度灰口铸铁原位反应得到。 (1) 钨丝首先编织成丝网，丝网的网孔大小为经向间距0.5mm，纬向 间足巨8mm。(2) 根据合轧辊的大小和复合层厚度，截取一定大小的钨丝网，并用 3%HN03酒精除去油污和氧化物。(3) 将截取的钨丝网紧紧紧贴在离心机铸模的内壁布置，其布置层数 为l-4层，如附图l所示，图中，标号l表示离心机铸模，标号2表示l-4 层钨丝网。(4) 将高强度灰口铸铁在130(TC 135(TC之间浇注到离心机铸模内， 凝固2min 3min后拔出，离心机的转速为500 600rpm，离心浇注铸模不用 预加热，凝固2 3min后拔出得到铸态的轧辊，高强度灰口铸铁的化学成分 为C: 3.10%~3.25%, Si: 2.01o/o~2.20%， Mn: 0.85%~0.95%， P<0.1%， S<0.1%，其余含量为Fe，高强度灰口铸铁的力学性能为315~360N/mm2， HB为180-220。(5) 拔出的铸态的轧辊很快转移到IIO(TC的热处理炉内4~6小时热扩 散，然后在850'C 90(TC时保温4 8小时进行相转变，再炉冷至室温，即可 得到混杂增强铸铁基复合轧辊，如附图2所示，图中，标号3表示试样位置， 4表示热处理后的复合层，5表示灰口铸铁基体。所有热处理的气氛为氩气 氛围。制备的混杂增强铸铁基复合轧辊复合层(工作层)的显微组织如图3 和图4所示，实验证明，该混杂增强铸铁基复合轧辊复合层具有较高的红硬 性和较好的耐磨性，与辊芯结合良好，其内应力小、可大大延长轧辊的使用 寿命。以下是专利技术人给出的具体实施例，需要说明的是本专利技术不限于这些实施 例，在本专利技术给出的范围内，均能够制造合格的混杂增强铁基复合轧辊。 实施例l:制备尺寸为O219咖X1000咖，壁厚为35咖的混杂增强铁基复合轧辊,要求复合层(工作层)厚度为2mm 3皿。本实施例的制备工艺步骤如下A:用直径为0.25mm的钨丝作为增强相的原材料，将钨丝编织成网， 鸨丝网的网孔大小为经向间距0.5mm，纬向间距8mm;截取钨丝网，其长 度取1000mm，宽度为3.14X219Xl=686.7mm，取700mm的值。B:将钩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混杂增强铸铁基复合轧辊，包括辊芯和辊芯上包覆的复合层，所述的辊芯为高强度灰口铸铁，其特征在于，所述的复合层为钨丝和碳化物颗粒混杂增强的铸铁基复合材料，其厚度为２ｍｍ～８ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛立斌，许云华，崔雅茹，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]