一种含硼低合金高速钢轧辊的制备方法技术

一种含硼低合金高速钢轧辊的制备方法，其特征在于轧辊首先采用金属型浇注，轧辊辊身材质是含硼低合金高速钢，辊芯是球墨铸铁。轧辊经粗加工后，置于温度低于２００℃的加热炉中，保温１～３小时后，然后以１５～２５℃／小时的升温速度加热至５２０～５８０℃，保温后空冷。再将轧辊重新置于温度低于３００℃的加热炉中，保温１～２小时后，然后以２８～４０℃／小时的升温速度加热至４８０～５１０℃，保温后炉冷至温度低于１８０℃后，空冷至室温。采用本发明专利技术热处理含硼低合金高速钢轧辊，不仅能耗低、热处理周期短，而且具有良好的使用效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轧辊制造
，具体涉及一种轧辊的制备方法，特别涉及。
技术介绍
轧辊是轧钢生产中的主要消耗部件，提高轧辊耐磨性的研究，一直受到国内外的关注。采用高速钢取代高铬铸铁、镍铬铸铁、铬钼铸铁和镍铬钼铸铁等材质制造轧辊，是提高轧辊耐磨性的主要途径。日本专利公报JP6330235公开了一种离心铸造高速钢轧辊材料的化学组成如下C1.4-2.6％，Si0.2-1.5％，Mn＜1.5％，Cr3-8％，(2Mo+W)6-14％，V4-8％，Ti0.3-2.5％，余量Fe。美国专利US6095957公开了一种高速钢轧辊材料，其化学成分(重量％)是C2.4～2.9，Cr12.0～18.0，Mo3.0～9.0，V3.0～7.0，Nb0.5～4.0，Si＜1.0，Mn＜1.0，W＜1.0。中国专利技术专利CN1807671也公开了一种连续复合高速钢轧辊工艺配方，外层辊身的工艺配方(重量％)是1.5-3.5C，2.0-7.0Cr，2.0-7.0Mo，4.0-10.0V，4.0-10.0W，0-10.0Co，Ni＜2.0，其余为Fe。上述轧辊材料具有优异的耐磨性，但含有较多的合金元素，因此生产成本高。 研究发现，在高速钢轧辊中，加入适量硼元素，可以部分取代高速钢轧辊中钨、钼、钒等昂贵合金元素，降低高速钢轧辊生产成本。本专利技术的目的是对含硼低合金高速钢轧辊的热处理工艺进行改进，由常规的淬火加回火改为两次回火处理，本专利技术取消轧辊的高温淬火，一是可以节约能源，二是可以消除轧辊高温加热时表面的氧化和脱碳，三是可消除轧辊高温加热时辊芯强度的下降。为了取消含硼低合金高速钢轧辊的高温淬火，轧辊铸态组织中不应出现珠光体，铸态基体组织应以奥氏体和马氏体为主。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了，其具体步骤包括 轧辊首先采用金属型浇注，轧辊辊身材质是含硼低合金高速钢，辊芯是球墨铸铁，金属铸型是灰铸铁，铸型表面需要喷刷石墨粉涂料，涂料厚度控制在1.2～1.8mm；喷刷涂料时，铸型温度控制在140～200℃，浇注含硼低合金高速钢轧辊时，铸型温度控制在90～130℃，轧辊浇注温度控制在含硼低合金高速钢熔点以上50～70℃；轧辊浇注完毕4～10小时后开箱空冷，然后去掉浇冒口； 轧辊经粗加工后，置于温度低于200℃的加热炉中，保温1～3小时后，然后以15～25℃/小时的升温速度加热至520～580℃，进行第一次热处理保温，然后空冷；再将轧辊重新置于温度低于300℃的加热炉中，保温1～2小时后，然后以28～40℃/小时的升温速度加热至480～510℃，进行第二次热处理保温，然后炉冷至温度低于180℃后，空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。 其中金属铸型的壁厚按下式确定 δ＝a·D (1) 式中δ-铸型壁厚，mm；D-轧辊辊身直径，mm；a-铸型系数，a＝0.25～0.45，轧辊辊身直径大于600mm时，a＝0.45，轧辊辊身直径小于400mm时，a＝0.25，400mm≤轧辊辊身直径≤600mm时，0.25＜a＜0.45。 第一次热处理保温时间按下式确定 t1＝200+k1·D (2) 式中t1-第一次热处理保温时间，min；D-轧辊辊身直径，mm；k1-保温系数，min/mm，其中k1＝0.3～0.5，当轧辊辊身直径大于600mm时，k1＝0.5，；轧辊辊身直径小于400mm时，k1＝0.3；400mm≤轧辊辊身直径≤600mm时，0.3＜k1＜0.5。 第二次热处理保温时间按下式确定 t2＝250+k2·D (3) 式中t2-第二次热处理保温时间，min；D-轧辊辊身直径，mm；k2-保温系数，min/mm，其中k2＝0.4～0.6，当轧辊辊身直径大于600mm时，k2＝0.6；轧辊辊身直径小于400mm时，k2＝0.4；400mm≤轧辊辊身直径≤600mm时，0.4＜k2＜0.6。 本专利技术含硼低合金高速钢轧辊的主要成分(质量分数，％)如下0.3-1.0C，1.0-2.5B，5.0-7.0Cr，V＜1.5，Mo＜1.5，Nb＜1.0，Co＜1.0，W＜1.0，Si＜1.5，Mn＜1.5，余量Fe和不可避免的微量杂质，其中，3.0＜V+Mo+Nb+Co+W＜5.0。 为了获得铸态组织中无珠光体的含硼低合金高速钢轧辊，加快轧辊的凝固冷却是极其必要的，实现凝固快冷的主要措施是控制铸型厚度、浇注温度、铸型温度、涂料及涂料厚度等。本专利技术结合含硼低合金高速钢的凝固过程，提出铸型采用导热性好的灰铸铁，为了提高铸型的蓄热能力，对其铸型厚度需进行严格控制，铸型厚度过薄，蓄热少，轧辊冷却慢，凝固组织中易出现珠光体，铸型厚度过厚，尽管蓄热能力强，有利于加快轧辊的冷却，但铸型过大，操作不便，特别是采用离心铸造生产时，还需消耗过多的动力，按式(1)确定铸型厚度，可确保含硼低合金高速钢轧辊凝固组织中不出现珠光体。 铸型表面需喷刷石墨粉涂料，主要是为了保护铸型，防止轧辊与铸型粘连，延长铸型寿命，石墨粉涂料廉价，且导热性能好。将涂料厚度控制在1.2～1.8mm，喷刷涂料时，铸型温度控制在140～200℃，浇注含硼低合金高速钢轧辊时，铸型温度控制在90～130℃，轧辊浇注温度控制在含硼低合金高速钢熔点以上50～70℃，对获得铸态无珠光体的低合金高速钢轧辊是极其重要的。 由于轧辊的铸态基体组织是以马氏体、奥氏体为主，另外还含有少量贝氏体，铸态硬度高，超过60HRC，轧辊去掉浇冒口后，可以不经高温淬火而直接回火。直接回火时，轧辊入炉炉温应低于200℃，炉温过高，轧辊应力大，易开裂。铸态含硼低合金高速钢轧辊以15～25℃/小时的升温速度加热至520～580℃，保温时间(t1)按式(2)确定，然后空冷，可确保轧辊中残留的奥氏体分解，有利于进一步提高轧辊硬度，改善轧辊耐磨性。 残留奥氏体分解会引起体积膨胀，使轧辊内应力增大，因此，需将轧辊重新置于温度低于300℃的加热炉中，保温1～2小时后，然后以28～40℃/小时的升温速度加热至480～510℃，保温时间(t2)按式(3)确定，然后炉冷至温度低于180℃后，空冷至室温，可降低轧辊内应力，确保轧辊使用中不会开裂和剥落。 本专利技术与现有技术相比具有以下优点 1)本专利技术省去了高温淬火工艺，轧辊热处理能耗低、周期短，辊面不会出现氧化和脱碳，辊芯强度与铸态相当、不会下降； 2)本专利技术工艺获得的轧辊具有很好的使用效果，使用寿命达到高镍铬铸铁轧辊的4～5倍，且轧辊使用安全，使用中无断辊现象出现。 具体实施例方式 下面结合实施例对本专利技术做进一步详述 实施例1 本专利技术用于生产 轧辊。轧辊外层是含硼低合金高速钢，主要成分(质量分数，％)如下0.38C，2.46B，5.11Cr，0.27V，1.28Mo，0.51Nb，0.27Co，0.81W，1.17Si，0.80Mn，余量Fe和不可避免的微量杂质。轧辊辊芯是球墨铸铁。轧辊首先采用金属型浇注，金属铸型是灰铸铁，铸型壁厚90mm。 铸型表面喷刷石墨粉涂料，涂料厚度控制在1.2mm。喷刷涂料时，铸型温度控制在200℃，浇注含硼低合金高速钢轧辊时，铸型温度控制在120℃，轧辊浇注温度控制在含硼低合金高速钢熔点以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硼低合金高速钢轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：　轧辊首先采用金属型浇注，轧辊辊身材质是含硼低合金高速钢，辊芯是球墨铸铁，金属铸型是灰铸铁，铸型表面需要喷刷石墨粉涂料，涂料厚度控制在１．２～１．８ｍｍ；喷刷涂料时，铸型温度控制在１４０～２００℃，浇注含硼低合金高速钢轧辊时，铸型温度控制在９０～１３０℃，轧辊浇注温度控制在含硼低合金高速钢熔点以上５０～７０℃；轧辊浇注完毕４～１０小时后开箱空冷，然后去掉浇冒□；　轧辊经粗加工后，置于温度低于２００℃的加热炉中，保温１～３小时后，然后以１５～２５℃／小时的升温速度加热至５２０～５８０℃，进行第一次热处理保温，然后空冷；再将轧辊重新置于温度低于３００℃的加热炉中，保温１～２小时后，然后以２８～４０℃／小时的升温速度加热至４８０～５１０℃，进行第二次热处理保温，然后炉冷至温度低于１８０℃后，空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，雷永平，戴建方，邢建东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]