一种高硬度微合金化轧辊及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度微合金化轧辊及其制备方法，涉及轧辊技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度微合金化轧辊及其制备方法


[0001]本专利技术涉及轧辊
，具体为一种高硬度微合金化轧辊及其制备方法
。

技术介绍

[0002]微合金化元素通常指在原有主加合金元素基础上，添加微量的铌
、
钒
、
钛等碳氮化物形成元素
、
稀士元素及硼元素等，从而对力学性能有影响，或对耐蚀性
、
耐热性起作用
。
现代钢铁生产过程中，由于低氧低硫和高纯净治炼技术的不断发展，为微合金化元素的微合金化作用发挥提供了必要的前提条件
。
[0003]随着汽车
、
高铁等行业的飞速发展，对轧辊的使用性能提出了更高的要求
。
为了提高轧辊的硬度，轧辊用钢的合金元素含量逐渐增加，合金化程度越米越高，但同时也导致轧辊内部质量如成分偏析严重
、
气孔
、
缩松等问题愈加严重，导致材料韧性的提高受到限制，也无法获得性能优异的轧辊
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高硬度微合金化轧辊及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高硬度微合金化轧辊的制备方法，包括以下制备步骤：（1）将铁水和废钢
、
铁精矿于
1300~1400℃
熔化，得钢水，再将曝气头深入钢水中，通入混合气体1，通入
20~40minr/>后，停止通入甲烷和氢气，再通入氮气，通入
10~20min
后，再通入混合气体2，通入
20~40min
后，停止通入混合气体2，升温至
1550~1570℃
，再通入混合气体3，通入
30min
，除渣，
1440~1480℃
下浇筑于砂型中，静置
24~72h
后拆箱，冷却至室温，得轧辊粗料；（2）将轧辊粗料置于真空等离子喷涂设备中，向表面依次喷涂厚度为
2~10
μ
m
厚的钛粉层
、
硼粉层；再将轧辊粗料固定在夹持模具中，利用
BOSCHGBH
‑2‑
20DRE
型冲击工具沿轧辊径向移动，重复
1~3
次后，压力
1~5MPa、1300~1500℃
下热处理
1~10min
后，炉冷至
800~900℃
，保温
4~8h
后，空冷，加热至
510~660℃
，保温
4~8h
后，浸于盐水冷却至室温，得高硬度微合金化轧辊
。
[0006]进一步的，步骤（1）所述钢水的各成分及其质量百分比为碳
1.0~2.2、
硅
0.6~1.5、
锰
0.2~0.5、
铬
2.8~3.3、
钼
1.0~1.8、
钒
3.5~6.0、
镍
0.1~0.5、
铌
0.08~0.2
，磷
0.01~0.02、
硫
0.005~0.01
，其余为铁和不可避免的杂质
。
[0007]进一步的，步骤（1）所述混合气体1的流量为
1100~2000sccm
，混合气体1中氮气
、
氢气和甲烷的流量比为
460:20:20。
[0008]进一步的，步骤（1）所述氮气的流量为
600~850sccm。
[0009]进一步的，步骤（1）所述混合气体2的流量为
1000~1200sccm
；混合气体2中氢气
、
甲基三氯硅烷的摩尔比为
6.5~23:1。
[0010]进一步的，步骤（1）所述混合气体3的流量为
500~600sccm
，混合气体3中氢气
、
氮气
、
水蒸气的体积比为
15:100:5.8~6.6。
[0011]进一步的，步骤（2）所述喷涂工艺为：电流为
600~800A、
电压为
65~75V、
气压为
12~25kPa、
氩气流量为
60~70L/min、
氢气流量为
2.5~5.5L/min、
喷距
100~300mm、
送粉率为
10~35g/min。
[0012]进一步的，步骤（2）所述喷涂所用的钛粉粒径为
5~12
μ
m、
硼粉粒径为
5~12
μ
m。
[0013]进一步的，步骤（2）所述冲击工具移动速率为
10~20cm/min
，冲击能为
0.01~0.1J。
[0014]进一步的，步骤（2）所述盐水的质量分数为
2~5%。
[0015]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术在合金熔融后，在熔液中通入曝气头，先通入甲烷气体，在熔液内部形成石墨烯，能够将合金中的微合金化元素吸附并固定，再通入甲基三氯硅烷和氢气，高温下生成碳化硅粒子结构，能够将石墨烯吸附的微合金化元素还原成单态质，以固溶形式进入轧辊中发挥微合金化作用，并且碳化硅生成过程中，产生氯化氢气体，能对轧辊内部产生净化作用，减少杂质生成，进而提高轧辊的力学性能，而且石墨烯粒子和碳化硅粒子的存在，能够增加诱导晶体内形核，此外，通气过程中产生的气流能够对熔液进行搅拌，加强晶粒细化作用，减少板块生成；最后再通入氢气
‑
水蒸气，与碳化硅共同作用进行脱碳
。
[0016]本专利技术在轧辊基体制备完成后，在其表面依次喷涂钛粉和硼粉，并采用真空等离子喷涂技术，避免粉末氧化导致疏松的表面结构，进而保证轧辊的强度和硬度，然后对其表面连续冲击，使表面碎化，晶粒尺寸由表层至心部逐渐增加，呈梯度分布，其梯度结构之间有着良好的渐变过渡，形成晶粒细化的合金化层，提高轧辊的硬度和耐磨性，且剧烈的形变诱导钛粉和硼粉晶粒重排和细化颗粒，促使二者在热处理过程中形成更为致密
、
更高硬度的硼化钛表层结构，提高轧辊的性能，此外，剧烈的形变作用促使钛粉与轧辊表面微合金化，提高轧辊的性能
。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0018]实施例1；（1）将铁水和废钢
、
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高硬度微合金化轧辊的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：（1）将铁水和废钢
、
铁精矿于
1300~1400℃
熔化，得钢水，再将曝气头深入钢水中，通入混合气体1，通入
20~40min
后，停止通入甲烷和氢气，再通入氮气，通入
10~20min
后，再通入混合气体2，通入
20~40min
后，停止通入混合气体2，升温至
1550~1570℃
，再通入混合气体3，通入
30min
，除渣，
1440~1480℃
下浇筑于砂型中，静置
24~72h
后拆箱，冷却至室温，得轧辊粗料；所述混合气体1的流量为
1100~2000sccm
，混合气体1中氮气
、
氢气和甲烷的流量比为
460:20:20
；所述混合气体2的流量为
1000~1200sccm
；混合气体2中氢气
、
甲基三氯硅烷的摩尔比为
6.5~23:1
；所述混合气体3的流量为
500~600sccm
，混合气体3中氢气
、
氮气
、
水蒸气的体积比为
15:100:5.8~6.6
；（2）将轧辊粗料置于真空等离子喷涂设备中，向表面依次喷涂厚度为
2~10
μ
m
厚的钛粉层
、
硼粉层；再将轧辊粗料固定在夹持模具中，利用
BOSCHGBH
‑2‑
20DRE
型冲击工具沿轧辊径向移动，重复
1~3
次后，压力
1~5MPa、1300~1500℃
下热处理
1~10min
后，炉冷至
800~900℃
，保温
4~8h
后，空冷，加热至
510~660℃
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：应浩斌，
申请(专利权)人：江苏莱赫润轧辊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：