一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法，包括以下步骤：1)将原料在熔炼炉中融化，得到配比为C 1.2～1.3％，Si 0.5～0.6％，Mn 0.45％，P<0.03％，S<0.02％，Mo 0.3％，Ni 10％，Cr 20％，余量为Fe的金属液；2)加入纳米Al

A high nickel and high chromium steel roller and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法
本专利技术涉及特种钢材料
，具体涉及一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法。
技术介绍
随着新的轧制工艺和轧制技术的开发及应用,轧钢生产向着大型化、高速化和自动化的方向发展，同时对轧辊的使用性能和使用寿命提出了更高的要求。轧辊(尤其是工作辊)是轧钢设备中的主要消耗部件，其寿命和使用性能对轧机作业率和产品质量起着关键性的作用。传统单一材质的整体铸造轧辊已经不能满足要求。目前辊身工作层和辊身心部采用不同材质铸造的复合轧辊得到迅速的发展。复合轧辊的辊身工作层采用耐磨、耐剥落、耐糙化、耐热裂的合金材料，主要材质有镍铬钼球铁，高钒高钨高速钢，高钒高铌高速钢，半高速钢等，但这些合金材料仍存在成本过高，使用寿命不长的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法，整个制备过程所用的原料相对易取得，制得的轧辊机械性能优异，耐磨损性能极佳，硬度和抗拉强度均较好，能够用于高强度的螺纹钢的辊压。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种高镍高铬钢轧辊及其制备方法，包括以下步骤：1)轧辊工作层熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至原料升温到1500℃时，取样化验，依据化验结果调制成分使之达到目标配比，所述目标配比各成分及质量百分比含量为C1.2～1.3％，Si0.5～0.6％，Mn0.45％，P<0.03％，S<0.02％，Mo0.3％，Ni10％，Cr20％，余量为Fe，得到工作层金属液；2)弥散强化：向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒，利用金属间化合物融入金属液时发生的放热反应，让纳米Al2O3陶瓷颗粒均匀混入工作层金属液中，形成弥散相，所述投料量需确保纳米Al2O3陶瓷颗粒的加入量占工作层金属液总质量的0.1～0.4％，得到弥散强化的工作层金属液；3)轧辊工作层的铸造：将步骤2)制得的弥散强化的工作层金属液在卧式离心机横向延伸盆腔内浇铸，而后经离心铸造制得呈圆筒形状的轧辊工作层；4)芯料熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至原料升温到1500℃时，取样化验，依据化验结果调制成分使之达到标准球墨铸铁的成分及配比，制得芯料金属液；5)芯料球化处理：向步骤4)制得的芯料金属液中投入质量百分比1.6％的稀土镁球化剂和0.6％孕育剂，进行球化处理，制得球化的芯料金属液；6)轧辊毛坯件的制备：将步骤5)制得的球化的芯料金属液控温至1450℃，向步骤3)制得的轧辊工作层中浇填，填实轧辊工作层的中空芯部并填至辊颈部分，制得轧辊毛坯件；7)轧辊成品的制备：将步骤6)制得的轧辊毛坯件经淬火和多次回火处理，制得轧辊成品。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1)中，原料采用高纯生铁和优质的打包废钢，其中高纯生铁和优质的打包废钢的投料比为30:70。进一步，所述步骤1)中，调制成分选用Ni含量为99.99％的镍板、Cr含量为60％的高碳铬铁和Mn含量为65％的高碳锰铁。进一步，所述步骤1)中，调制成分后，金属液需要在1580℃时出铁液，经过脱硫扒渣吹氩气2分钟净化，而后制得工作层金属液。进一步，所述步骤2)中，所述金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒采用Ni粉和纳米Al2O3陶瓷颗粒按照2:1的体积比经研磨后制得，所述纳米Al2O3陶瓷颗粒为40～80nm。进一步，所述步骤3)中，浇铸温度控制在1500℃～1520℃。进一步，所述步骤3)中，浇铸时离心机的转速控制在680转/分钟，浇注时间控制在64-97s。进一步，所述步骤7)中，淬火和回火处理采用以下步骤：第一步，将成品轧辊冷淬至室温；第二步，将冷却至室温的成品轧辊逐步加温，在300℃～320℃、650℃～680℃和940℃±10℃三个温度区间进行回火处理；第三步，强喷急冷淬火，将成品轧辊急冷淬火至450℃；第四步，将急冷淬火后的成品轧辊升温至550℃±10℃回火处理；第五步，将回火处理后的成品轧辊逐步降温至50℃～70℃，而后再次升温至515℃±5℃回火处理；第六步，将回火处理的成品轧辊冷却至室温，完成整个淬火和回火处理。优选的，所述第二步中，先以不大于8℃/h的升温速度升温至300℃～320℃，然后以不大于10℃/h的升温速度升温至650℃～680℃，最后以大于10℃/h的升温速度升温至940℃±10℃；所述第五步中，以不大于10℃/h的升温速度升温至515℃±5℃；所述第六步中，冷却至室温以小于80℃/h的降温速度。本专利技术还要求保护采用上述方法制备的轧辊。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备出来的轧辊使用效果明显优于其他材质工作层轧辊，以棒材直径12的螺纹钢为例，高镍铬钼贝氏体轧辊过钢量120吨，高钒高铌高速钢轧辊过钢量480吨，而本专利技术的高镍高铬轧辊过钢量达到了520吨，有效提高了单位产量，增加了经济效益；同时，本专利技术采用的原料较易获取，制作材料成本也相对较低，材料费用能够较现有轧辊降低18％，大大的提高了经济效益。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图；图2为轧辊工作层的金相形态(腐蚀前)100倍的电镜图；图3为高纯球墨铸铁基体组织(腐蚀后)100倍的电镜图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术设计的一种高镍高铬钢轧辊的制备方法，包括以下步骤：1)轧辊工作层熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至原料升温到1500℃时，取样化验，依据化验结果调制成分使之达到目标配比，所述目标配比各成分及质量百分比含量为C1.2～1.3％，Si0.5～0.6％，Mn0.45％，P<0.03％，S<0.02％，Mo0.3％，Ni10％，Cr20％，余量为Fe，得到工作层金属液；2)弥散强化：向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒，利用金属间化合物融入金属液时发生的放热反应，让纳米Al2O3陶瓷颗粒均匀混入工作层金属液中，形成弥散相，所述投料量需确保纳米Al2O3陶瓷颗粒的加入量占工作层金属液总质量的0.1～0.4％，得到弥散强化的工作层金属液；3)轧辊工作层的铸造：将步骤2)制得的弥散强化的工作层金属液在卧式离心机横向延伸盆腔内浇铸，而后经离心铸造制得呈圆筒形状的轧辊工作层；4)芯料熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍高铬钢轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)轧辊工作层熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至原料升温到1500℃时，取样化验，依据化验结果调制成分使之达到目标配比，所述目标配比各成分及质量百分比含量为C1.2～1.3％，Si 0.5～0.6％，Mn 0.45％，P<0.03％，S<0.02％，Mo 0.3％，Ni 10％，Cr 20％，余量为Fe，得到工作层金属液；/n2)弥散强化：向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al

【技术特征摘要】
1.一种高镍高铬钢轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)轧辊工作层熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至原料升温到1500℃时，取样化验，依据化验结果调制成分使之达到目标配比，所述目标配比各成分及质量百分比含量为C1.2～1.3％，Si0.5～0.6％，Mn0.45％，P<0.03％，S<0.02％，Mo0.3％，Ni10％，Cr20％，余量为Fe，得到工作层金属液；
2)弥散强化：向步骤1)制得的工作层金属液中投入经辊压研磨与Ni粉末形成金属间化合物的纳米Al2O3陶瓷颗粒，利用金属间化合物融入金属液时发生的放热反应，让纳米Al2O3陶瓷颗粒均匀混入工作层金属液中，形成弥散相，所述投料量需确保纳米Al2O3陶瓷颗粒的加入量占工作层金属液总质量的0.1～0.4％，得到弥散强化的工作层金属液；
3)轧辊工作层的铸造：将步骤2)制得的弥散强化的工作层金属液在卧式离心机横向延伸盆腔内浇铸，而后经离心铸造制得呈圆筒形状的轧辊工作层；
4)芯料熔炼：将原料在熔炼炉中融化，至原料升温到1500℃时，取样化验，依据化验结果调制成分使之达到标准球墨铸铁的成分及配比，制得芯料金属液；
5)芯料球化处理：向步骤4)制得的芯料金属液中投入质量百分比1.6％的稀土镁球化剂和0.6％孕育剂，进行球化处理，制得球化的芯料金属液；
6)轧辊毛坯件的制备：将步骤5)制得的球化的芯料金属液控温至1450℃，向步骤3)制得的轧辊工作层中浇填，填实轧辊工作层的中空芯部并填至辊颈部分，制得轧辊毛坯件；
7)轧辊成品的制备：将步骤6)制得的轧辊毛坯件经淬火和多次回火处理，制得轧辊成品。


2.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，原料采用高纯生铁和优质的打包废钢，其中高纯生铁和优质的打包废钢的投料比为30:70。


3.根据权利要求1所述的高镍高铬钢轧辊的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，调制成分选用Ni含量为99.99％的镍板、Cr含量为60％的高碳铬铁和Mn含量为65％的高碳锰铁。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈明华，张鼎毅，
申请(专利权)人：湖北腾升科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42