加硼高速钢辊环及其制备方法技术

一种加硼高速钢辊环及其制备方法，属于钢铁生产技术领域。采用中频感应电炉熔炼钢水，先在中频感应电炉内，以废钢、铬铁、钼铁和钨铁为原料，混合加热熔炼成高速钢钢水，钢水熔清后，依次加入硅铁、锰铁和金属铝，并将炉内高速钢钢水的主要化学成分控制在6.07‑6.26％Cr,8.61‑8.84％W,2.02‑2.29％Mo,0.27‑0.38％Al,余量Fe，然后加入钛铁和硼铁，全部熔化后在离心机上浇注成辊环，经淬火和回火后，辊环硬度高，耐磨性好，推广使用具有良好的效果。

【技术实现步骤摘要】
加硼高速钢辊环及其制备方法
本专利技术公开了高速钢辊环及其制备方法，特别涉及加硼高速钢辊环及其制备方法，属于钢铁生产

技术介绍
辊环具有生产工艺简便，辊芯通常采用高强度钢制造，因此辊环和辊芯组合而成的组合轧辊，在钢铁生产中获得了广泛的应用。组合轧辊具有辊芯强度高，使用中抗断裂能力好的特点。常用的辊环材料是贝氏体球铁和高铬铸铁。中国专利技术专利CN110819888A公开了一种高镍贝氏体离心复合辊环，其特征在于：辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：C3.0～3.6％，Si1.0～2.0％，Mn0.4～1.2％，S≤0.03，P≤0.03，Cr0.5～1.5％，Ni3.0～4.5，Mo0.3～1.0％，Nb0.3～0.5％，余量为Fe。还公开了高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，其特征在于：步骤(3)中所述的制备，包括以下步骤：A、离心机模具内壁预先涂耐高温涂料，并控制温度为130-180℃，转动离心机转速为300-350r/min；B、将复合球化变质处理后的高镍贝氏体合金球铁铁水浇注到离心机模具内，形成辊环外层，并测定铁水内表面熔渣温度；C、在辊环外层的内表面加入O型和NB型复合保护渣，形成辊环过渡层；D、当温度降至950～980℃时，浇入孕育灰铁250铁水；E、测试内壁铁水熔渣温度，温度低于800℃后，停机脱模，取出复合辊环毛坯。中国专利技术专利CN101412050还公开了一种矫直钢轨用耐磨铸铁辊环及制备方法，该专利技术通过将成分(wt％)3.0－3.4C，1.5－2.0Si，1.2－1.6Mn，0.2－0.4Nb，0.03－0.06RE，0.03－0.06Mg，2.5－3.0Ni，0.4－0.6Mo，0.8－1.2Cu，1.5－1.8Cr，1.0－1.4V，0.03－0.08B，0.002－0.005Te，0.01－0.03Ba，≤0.06P，＜0.03S，余量Fe的耐磨外层与球铁内层离心铸造复合成整体辊环。贝氏体球铁辊环韧性好，存在贵重合金镍加入量多以及辊环高温性能差，高温硬度低和高温耐磨性差等不足。中国专利技术专利CN106222530A公开了一种离心铸造高铬铸铁辊环，包括以下质量百分比的成分：工作层C2.40～2.90，Si0.20～0.80，Mn0.60～1.10，Ni0.80～1.50，Cr12.00～16.00，Mo0.60～1.00，W0.80～1.50，S≤0.03，P≤0.03，余量为Fe及不可避免的杂质；芯部C2.70～3.20，Si2.00～2.50，Mn0.30～0.80，Ni0.20～0.60，Cr≤0.2，Mo≤0.2，S≤0.02，P≤0.05，余量为Fe及不可避免的杂质。同时，该专利技术公开了上述离心铸造高铬铸铁辊环的制备方法。该专利技术通过设计合理成分，大幅度改善了抗冲击性能及抗热裂性，同时还提高了轧辊的耐磨性。中国专利技术专利CN106282747A还公开了一种整体铸造的万能水平高铬铸铁辊环，由两种混合成分组成，其中一种包括质量百分比的成分C1.70～2.10；Si0.40～1.00；Mn0.70～1.20；Ni0.20～1.30；Cr10.00～20.00；Mo0.50～1.50；S≤0.03；P≤0.03，余量为Fe及不可避免的杂质；另一种混合成分包括质量百分比的成分C0.70～1.20，Si1.30～1.90，Mn0.50～0.80，Ni≤0.50，Cr≤0.50，Mo≤0.15，S≤0.03，P≤0.03，余量为Fe及不可避免的杂质。同时，该专利技术还公开了上述高铬铸铁辊环的制备方法。相比于贝氏体球铁，高铬铸铁辊环中，含有较多高硬度的M7C3型碳化物，硬度更高，耐磨性更好。但是高铬铸铁辊环存在淬透性较差的不足，为了提高其淬透性，通常需要加入较多价格昂贵的钼、铜元素，增加了生产成本。此外，高铬铸铁辊环还存在高温硬度低，高温耐磨性差的不足。为了进一步提高辊环耐磨性，中国专利技术专利CN110394453A公开了一种碳化铌硬质合金辊环生产工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：A、配料：按质量百分比将65～75wt％的WC粉末、6.5～8.5wt％的Ni粉以及16.5～28.5wt％的NbC粉末混合；B、湿磨：将步骤A中的混合粉料加入可倾式球磨机，按合金球比例5：1，加入酒精，转速32r/min，球磨时间为30～36h；C、干燥：将步骤B中球磨产生的料浆依次进行过筛、入蜡，再将其转移至喷雾塔以制成粉末颗粒；D、压制成型：将步骤C中制成的粉末颗粒放入模具型腔内，模具型腔根据所需生产的辊环形状匹配设置，以将粉末颗粒压制成毛胚；E、烧结：将步骤D中生成的毛胚放入烧结炉内烧结成型。通过上述工艺以制得辊环，使其金相组织更加均匀，以提高其耐磨性。中国专利技术专利CN111349836A还公开了一种非均匀结构硬质合金辊环，制备所述硬质合金的原料包括粘结相和硬质相，原料中粘结相的含量为10～20wt％，硬质相的含量为80～90wt％；粘结相包括钴、镍和硼，硬质相为碳化钨，硬质合金的金相组织中，碳化钨平均晶粒度范围为3.4～4.2μm。该专利技术还公开一种非均匀结构硬质合金辊环的其制备方法。改专利技术中的非均匀结构硬质合金辊环，使硬质合金辊环的韧性和耐磨性同步提高，进而提高了硬质合金辊环的使用寿命。中国专利技术专利CN101994051A还公开了一种碳化钨辊环配方，能够有效解决现有碳化钨辊环综合性能不高，辊环的轧制量不高的问题。一种碳化钨辊环配方，包括以下组份，各组份重量百分比为：WC93～98％、Co1.5～5％、Ni0～4％、TiC0.2～0.3％、CrC0.2～0.3％、VC0.05～0.3％、Y0.05～0.1％。该专利技术的优点是：改善了碳化钨轧辊的原料组成和成分配比，使其具备了满足使用性能需要的内部组织结构形成的内在条件，且辊环磨损量小，使用周期长。硬质合金辊环相比于铸铁辊环，硬度高，耐磨性好。但是，存在价格高和辊环脆性大，使用中易开裂的不足。为了进一步辊环性能，高碳高钒高速钢已用于制造辊环，中国专利技术专利CN108660361A公开了一种热轧无缝钢管用高速钢辊环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：①先在中频感应电炉内熔炼高速钢钢水，并将高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在3.22-3.45％C,1.07-1.22％W,2.39-2.61％Mo,1.55-1.86％V,12.44-12.67％Cr,0.37-0.54％Mn,0.63-0.87％Si,0.29-0.41％Al,≤0.035％S,≤0.035％P,余量Fe，当钢水温度达到1586-1609℃时，将钢水出炉到钢包，钢包内预先加入多元合金颗粒，多元合金颗粒的尺寸为4-6mm，多元合金颗粒的化学组成及其质量分数为6.04～7.71％Ce,6.15-7.48％La,10.10-11.29％Bi,5.02-5.31％Sb,3.54-4.25％Mg,22.07-26.59％Si,余量为Fe和不可避免的微量杂质，多元合金颗粒的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.26-1.45％；②步骤①钢包内的钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加硼高速钢辊环的制备方法，其特征在于，具体制备工艺步骤如下：/n①先在中频感应电炉内，以废钢、铬铁、钼铁和钨铁为原料，混合加热熔炼成高速钢钢水，钢水熔清后，依次加入硅铁、锰铁和金属铝，并将炉内高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在<0.35％C,6.07-6.26％Cr,0.67-0.83％Mn,4.14-4.35％Si,0.27-0.38％Al,8.61-8.84％W,2.02-2.29％Mo,<0.030％S,<0.035％P,余量Fe；升温至1613-1628℃，然后加入经720-750℃烘烤120-150分钟的FeTi70，FeTi70加入量占炉内钢水质量分数的4.0-4.5％，FeTi70完全熔化后，用氮气通过内径20-25mm，壁厚3-5mm的低碳无缝钢管，将直径2-4mm增碳剂吹入炉内下部距离炉底15-25mm位置，通过控制增碳剂加入量和氮气压力及流量，将炉内钢水的碳元素质量分数控制在2.03-2.38％，氮元素质量分数控制在0.38-0.53％；继续将钢水升温至1631-1648℃，并加入经650-690℃烘烤120-150分钟的硼铁，硼铁加入量占炉内钢水质量分数的10.0-10.2％，硼铁全部熔化并保温5-8分钟后，将钢水出炉到钢包；/n②钢水全部进入钢包后，在钢水表面加入造渣剂，造渣剂的化学组成及质量分数为18-20％Al...

【技术特征摘要】
1.一种加硼高速钢辊环的制备方法，其特征在于，具体制备工艺步骤如下：
①先在中频感应电炉内，以废钢、铬铁、钼铁和钨铁为原料，混合加热熔炼成高速钢钢水，钢水熔清后，依次加入硅铁、锰铁和金属铝，并将炉内高速钢钢水的化学组成及其质量分数控制在<0.35％C,6.07-6.26％Cr,0.67-0.83％Mn,4.14-4.35％Si,0.27-0.38％Al,8.61-8.84％W,2.02-2.29％Mo,<0.030％S,<0.035％P,余量Fe；升温至1613-1628℃，然后加入经720-750℃烘烤120-150分钟的FeTi70，FeTi70加入量占炉内钢水质量分数的4.0-4.5％，FeTi70完全熔化后，用氮气通过内径20-25mm，壁厚3-5mm的低碳无缝钢管，将直径2-4mm增碳剂吹入炉内下部距离炉底15-25mm位置，通过控制增碳剂加入量和氮气压力及流量，将炉内钢水的碳元素质量分数控制在2.03-2.38％，氮元素质量分数控制在0.38-0.53％；继续将钢水升温至1631-1648℃，并加入经650-690℃烘烤120-150分钟的硼铁，硼铁加入量占炉内钢水质量分数的10.0-10.2％，硼铁全部熔化并保温5-8分钟后，将钢水出炉到钢包；
②钢水全部进入钢包后，在钢水表面加入造渣剂，造渣剂的化学组成及质量分数为18-20％Al2O3,8-10％SiO2,60-63％CaO,3-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张政龙，
申请(专利权)人：安徽环渤湾高速钢轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34