本发明专利技术公开了一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成形。本发明专利技术方法在所采用的轧辊外层材料中含有硼，以提高轧辊的耐磨性，同时添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高轧辊的硬度，但这种元素比现有的高速钢轧辊中的添加量低得多，因此，以低成本获得了好的轧辊性能。同时，这些元素的协同作用细化了凝固组织，改善了碳化物形态和分布，提高了高速钢轧辊强度和韧性。
【技术实现步骤摘要】
一种含硼轧辊的铸造方法
本专利技术涉及铸造领域，特别涉及离心铸造轧辊领域。
技术介绍
轧辊材料的发展和选用，主要着眼于提高辊身的耐磨性能，在轧辊辊身表面的金相组织中形成较硬的碳化物。早期使用的冷硬铸铁轧辊以M3C型碳化物为主，如Fe3C等。后来加入合金元素铬发展起来的高铬铸铁轧辊，碳化物形态有所变化，以M7C3型为主，如Cr7C3等。目前正在迅速推广的高速钢复合轧辊，在使用状态下，轧辊表面层的金相组织主要由MC、M6C型碳化物以及在高温下有较高硬度的基体组织构成，因此具有优异的耐磨性。早期使用的冷硬铸铁轧辊，硬度低，硬化层薄，轧辊耐磨性差，使用寿命短，需要频繁更换，降低了轧机作业率。在冷硬铸铁基础上发展起来的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊，尽管耐磨性有明显改善，但轧辊脆性大，铸造和使用中易开裂，甚至出现剥落，且含有较多价格昂贵的合金元素，导致轧辊生产成本增加。高铬铸铁轧辊和高速钢轧辊尽管耐磨性好，但都含有较多的合金元素，导致轧辊生产成本增加。硼是一种能显著改善耐磨材料淬透性和淬硬性的合金元素，我国硼储量丰富，且价格低廉，硼在耐磨材料领域已获得了较好的应用。中国专利技术专利CN1037548公开了一种低铬硼多元合金耐磨铸铁，其化学成分(重量％)为：C：1.75～3.0，Cr：1.5～4.0，B：0.07～0.4，Mo：0.2～1.0，Cu0.8～1.3Mn：0.4～0.8，Si：0.4～1.2，P≤0.08，S：≤0.08，Re0.01～0.05，余量为Fe。硼的加入使低铬铸铁硬度增加，耐磨性改善。硼应用于轧辊中，对改善轧辊耐磨性，也具有较好的效果。中国专利技术专利CN1598030公开了改进的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及复合轧辊，其特征是在镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)成分中添加有0.03-0.1％(wt)的硼和0.2-1.5％的铌。由于添加了硼和铌，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到显著提高。申请号为200910081429.7的中国专利申请公开了一种高硼轧辊，其以硼为主要合金元素，不含镍、钼、钴等金属，虽然成本降低，但其硬度、抗拉强度、冲击韧性等综合性能不是十分理想。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种含硼轧辊的铸造方法，以解决现有技术生产轧辊成本较高或综合性能差的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成形；所述外层的化学成分及重量百分比为C3.2-3.5％，Si0.2-0.4％，B1.2-1.6％，Cr6.3-7.0％，Mn1.6-1.8％，V1.5-1.8％，Mo2.2-2.8％，W1.2-1.6％，Nb0.1-0.3％，Ce0.25-0.35％，Ti0.3-0.5％，S＜0.03％，P＜0.04％，其余为Fe；所述方法包括以下步骤：①将普通废钢、铬铁、生铁、钨铁、钼铁、铌铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；②炉前调整成分合格后，将温度升至1560-1580℃，加入占上述钢水质量0.15-0.20％的铝脱氧，而后依次加入钛铁和硼铁，当钢水温度达到1580-1600℃时出炉；③将铈基稀土破碎至粒度5-7mm的小块，经160-200℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；④用离心铸造机浇注轧辊外层，外层钢水浇注温度为1470-1480℃，当轧辊外层完全凝固，且轧辊外层内表面温度达到1165-1175℃时，浇注辊芯球墨铸铁，辊芯球墨铸铁浇注温度为1340-1370℃；⑤轧辊浇注12-24小时后拆箱，然后置于缓冷坑，冷却至室温后切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺后粗加工；⑥将粗加工后的轧辊进行热处理，所述热处理包括高温淬火和回火处理，淬火加热温度1000℃-1050℃，保温时间2-4小时。淬火冷却时，先喷雾冷却10-20分钟，随后空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火加热温度520℃-560℃，保温5-8小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火加热温度500℃-540℃，保温8-12小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉，并精加工至规定尺寸。本专利技术的含硼轧辊的铸造方法的有益效果在于：①本专利技术方法在所采用的轧辊外层材料中含有硼，以提高轧辊的耐磨性，同时添加V、W、Mo等碳化物形成元素，提高轧辊的硬度，但这种元素比现有的高速钢轧辊中的添加量低得多，极大地降低了成本，因此，以低成本获得了好的轧辊性能，这些元素的协同作用细化了凝固组织，改善了碳化物形态和分布，提高了高速钢轧辊强度和韧性，其抗拉强度达到1000MPa-1100MPa，冲击韧性达到17J/cm2-19J/cm2。②用本专利技术含硼轧辊的铸造方法生产工艺简单，通过合理的设计熔炼步骤，精确控制熔炼温度，以及优化热处理制度，获得了轧辊优异的微观组织，进而保证了轧辊优异的性能。其中金相组织中含有12-20％高硬度碳化物，导致轧辊硬度高，达到66-68HRC，耐磨性好。用于棒材轧机成品机架上，本专利技术制造高速钢轧辊使用效果为1100-1200t/mm，而高铬白口铸铁轧辊仅为120-150t/mm；用于热轧窄带钢成品机架上，本专利技术制造高速钢轧辊使用效果为1850t/mm-2000t/mm，而高镍铬无限冷硬铸铁轧辊仅为250t/mm～300t/mm。下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详述。具体实施方式实施例一一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成形；所述外层的化学成分及重量百分比为C3.2％，Si0.4％，B1.2％，Cr7.0％，Mn1.6％，V1.8％，Mo2.2％，W1.6％，Nb0.1％，Ce0.35％，Ti0.3％，S＜0.03％，P＜0.04％，其余为Fe；所述方法包括以下步骤：①将普通废钢、铬铁、生铁、钨铁、钼铁、铌铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；②炉前调整成分合格后，将温度升至1580℃，加入占上述钢水质量0.15％的铝脱氧，而后依次加入钛铁和硼铁，当钢水温度达到1600℃时出炉；③将铈基稀土破碎至粒度5-7mm的小块，经200℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；④用离心铸造机浇注轧辊外层，外层钢水浇注温度为1470℃，当轧辊外层完全凝固，且轧辊外层内表面温度达到1175℃时，浇注辊芯球墨铸铁，辊芯球墨铸铁浇注温度为1340℃；⑤轧辊浇注24小时后拆箱，然后置于缓冷坑，冷却至室温后切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺后粗加工；⑥将粗加工后的轧辊进行热处理，所述热处理包括高温淬火和回火处理，淬火加热温度1000℃℃，保温时间4小时。淬火冷却时，先喷雾冷却10分钟，随后空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火加热温度560℃，保温5-8小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火加热温度500℃℃，保温12小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉，并精加工至规定尺寸。实施例二一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成形；所述外层的化学成分及重量百分比为Ｃ ３．２－３．５％，Ｓｉ ０．２－０．４％，Ｂ１．２－１．６％，Ｃｒ ６．３－７．０％，Ｍｎ １．６－１．８％，Ｖ１．５－１．８％，Ｍｏ２．２－２．８％，Ｗ １．２－１．６％，Ｎｂ ０．１－０．３％，Ｃｅ ０．２５－０．３５％，Ｔｉ ０．３－０．５％，Ｓ＜０．０３％，Ｐ＜０．０４％，其余为Ｆｅ；所述方法包括以下步骤：①将普通废钢、铬铁、生铁、钨铁、钼铁、铌铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；②炉前调整成分合格后，将温度升至１５６０－１５８０℃，加入占上述钢水质量０．１５－０．２０％的铝脱氧，而后依次加入钛铁和硼铁，当钢水温度达到１５８０－１６００℃时出炉；③将铈基稀土破碎至粒度５－７ｍｍ的小块，经１６０－２００℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；④用离心铸造机浇注轧辊外层，外层钢水浇注温度为１４７０－１４８０℃，当轧辊外层完全凝固，且轧辊外层内表面温度达到１１６５－１１７５℃时，浇注辊芯球墨铸铁，辊芯球墨铸铁浇注温度为１３４０－１３７０℃；⑤轧辊浇注１２－２４小时后拆箱，然后置于缓冷坑，冷却至室温后切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺后粗加工；⑥将粗加工后的轧辊进行热处理，所述热处理包括高温淬火和回火处理，淬火加热温度１０００℃－１０５０℃，保温时间２－４小时。淬火冷却时，先喷雾冷却１０－２０分钟，随后空冷至辊面温度低于２００℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火加热温度５２０℃－５６０℃，保温５－８小时后空冷，当辊面温度低于２００℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火加热温度５００℃－５４０℃，保温８－１２小时后炉冷，当炉温低于２００℃后出炉，并精加工至规定尺寸。...
【技术特征摘要】
1.一种含硼轧辊的铸造方法，所述含硼轧辊的外层采用离心铸造方法成形，辊芯采用球墨铸铁，并以顶注方法浇注成形；所述外层的化学成分及重量百分比为C3.2-3.5％，Si0.2-0.4％，B1.2-1.6％，Cr6.3-7.0％，Mn1.6-1.8％，V1.5-1.8％，Mo2.2-2.8％，W1.2-1.6％，Nb0.1-0.3％，Ce0.25-0.35％，Ti0.3-0.5％，S＜0.03％，P＜0.04％，其余为Fe；所述方法包括以下步骤：①将普通废钢、铬铁、生铁、钨铁、钼铁、铌铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；②炉前调整成分合格后，将温度升至1560-1580℃，加入占上述钢水质量0.15-0.20％的铝脱氧，而后依次加入钛铁和硼铁，当钢水温度达到1580-1600℃时出炉；③将铈基稀土破碎至粒度5-7mm的小块，经160-200℃烘干后，置...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘群联，
申请(专利权)人：刘群联，
类型：发明
国别省市：32
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