一種含石墨的高速鋼軋輥的制作方法

一種含石墨的高速鋼軋輥的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種含石墨的高速鋼軋輥，屬于機械鑄造領域。本發明在傳統高速鋼組分中引入了B、N化學元素，工作層基體組織中彌散分布著面積總百分比20?35％的MC型和/或M2C型的、點狀和/或塊狀的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物；并通過先碳、氮、硼化物變質處理，再石墨變質孕育處理這兩步，在原組織內析出石墨，從而使得高速鋼軋輥除保留了傳統高速鋼特有的高溫抗磨的優點外，同時還解決了原傳統高速鋼軋輥摩擦系數大的問題，充分發揮高速鋼的耐磨性能，起到在軋制中軋輥與工件間的潤滑作用，阻止粘鋼現象的發生；而且石墨的導熱性能、潤滑特性，能改善了高速鋼軋輥對熱沖擊、熱裂敏感性、易粘鋼、易表面毛化的弊端，特別在成品架使用時，軋材表面光亮程度顯著改善。
【專利說明】
一種含石墨的高速鋼軋輥
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種含石墨的高速鋼乳輥，屬于機械鑄造領域。
【背景技術】
[0002] 現有的傳統高速鋼乳輥的外層(工作層）的合金含量通常為(：1.5-2.5、310.2-0·8、Μη 0·4-0·8、Ρ彡0.05、S彡0.02、Cr 4-6、Ni 0·6-1·5、Μ〇 3-5、W 0-3,該外層的金相組 織中不含有石墨，而且這些合金元素在乳輥組織中主要以碳化物形式存在，碳化物的比例 則通常在10-20%之間。顆粒狀的合金碳化物比例相對較低，基體所占面積比例相對偏大。 因而，乳輥在使用過程中，特別是用于精乳成品機架、乳制溫度偏低、乳制速度偏高的情況 下，乳輥基體在低溫、高速經過的乳材及夾帶在乳材表面的氧化皮鱗片的摩擦作用下，基體 優先被磨損并使高硬碳化物支點暴露在乳輥表面，具體表現在乳輥(孔型)表面摩擦系數增 大、光亮度下降（出現毛化現象），嚴重時出現孔型表面粘鋼，影響乳材表面質量。致使高速 鋼特有的抗磨性能、保持輥型能力不能有效發揮，致使提前換輥。
[0003] 此外，現有的傳統高速鋼乳輥，在用于制備乳材規格偏大、表面質量要求較高的園 棒成品機架的過程中，由于孔型偏深、乳輥孔型內槽底與槽幫不同半徑方向存在的線速度 差，導致同斷面的乳材相對固態滑移(流變），巨大的固態滑移對乳輥孔型表面產生的銼力， 導致乳輥孔型底部與側壁間出現滑移褶皺紋理，且槽底磨損加劇，影響乳材精度及表面質 量，不能使高速鋼應有的耐磨特性得到充分發揮，致使提前換輥。

【發明內容】

[0004] 本發明要解決的問題是提供一種含石墨的高速鋼乳輥。
[0005] 所述含石墨的高速鋼乳輥的工作層的組織中含有一定量石墨，以及面積百分比總 量為20-35%的MC型和/或M2C型的高硬合金碳化物、氮化物和硼化物作為支點。
[0006] 具體地，所述含石墨的高速鋼乳輥的工作層的化學成分按質量分數計包括：C 2.0-3.0%、Si 0·8-2·5%、Μη 0.2-1.0%、P<0.05%、S<0.02%、Cr3-10%、Ni0.5-3·5%、Μο 2.5-6.0%、V 3-8%、W 0-10%、Β 0-0·5%，Ν 60-500PPM;且工作層含有當量球 徑在20-50μπι，面積百分比在0.5-1.5%的點、球狀石墨；同時，工作層基體組織中彌散分布 著面積總百分比20-35%的MC型和/或M 2C型的、點狀和/或塊狀的高硬合金碳化物、氮化物、 硼化物。
[0007] 在本發明的一種實施方式中，工作層的化學成分按質量分數計包括<2.0_ 3.0%、Si0.8-2.5%、Mn0.2-1.0%、0<P<0.05%、0<S<0.02%、Cr3-10%、Ni0.5-3.5%、Mo2.5-6.0%、V3-8%、0<W<10%、0<B<0.5%，N 60-500PPM。
[0008] 在本發明的一種實施方式中，在外層材料內層與輥軸材料之間還包含一層中間 層。
[0009] 本發明還提供一種制造所述含石墨的高速鋼乳輥的方法，是通過動態離心鑄造制 備外層筒體、中間層，并且在靜態與上下輥頸部分的箱體組合，在外層筒體處于高溫固態 下，澆入高溫液態的芯部金屬液，從而使內外材料實現離心復合鑄造成型;或者是通過動態 離心鑄造制備外層筒體、中間層，通過熱處理熱加工及機械冷加工后，與制備好的輥軸通過 軸套復合熱裝方法進行機械過盈裝配，得到組合裝配的含石墨的高速鋼乳輥。
[0010] 所述通過動態離心鑄造制備外層筒體，是在外層金屬液體出爐過程中，變質析出 合金的碳、氮、硼化物，以降低液態金屬中的合金含量;再進行石墨孕育變質處理，在高速鋼 外層筒體的基體組織中形成一定量的石墨。
[0011] 所述通過動態離心鑄造制備外層筒體，是在外層金屬液體出爐過程中，先添加顆 粒變質劑促使液態Cr、Mo、V、W等合金元素以高溫固態的形態形成微小、彌散的高熔點碳化 物、氮化物、硼化物懸浮顆粒并析出，再在此基礎上添加顆粒變質劑，使金屬液中溶解狀態 的剩余碳，在隨后的澆注凝固階段部分以微小點球狀析出。
[0012] 所述通過動態離心鑄造制備外層筒體包括爐料準備，冶煉，出爐碳、氮、硼化物變 質處理，石墨變質孕育處理，起包澆注，含石墨的高速鋼筒體凝固與石墨析出。
[0013] 所述澆入高溫液態的芯部金屬液的步驟包括填芯、點冒口、保溫、開箱割冒口、開 箱畢;或者是將帶有中間層的外層筒體及筒體鑄型與預先制備好的下輥頸箱體、上輥頸箱 體、中注管等進行組箱，然后澆入制備好球墨鑄鐵金屬液;控制球墨鑄鐵金屬液的澆入溫 度，應滿足多中間層金屬液在液相線溫度上過熱10~50度，即Tl中+(10~50) °C，同時應滿足 彡芯部金屬液在液相線溫度上有50~100過熱度，即Τι^(50~100) °C。
[0014] 所述與制備好的輥軸通過軸套復合熱裝方法進行機械過盈裝配，是將制備好的筒 體加熱至350~450°C，經均溫1-3小時，將加熱的筒體垂直放置在支架上，然后將芯軸小頭 朝下，用吊具緩慢放入筒體內裝配在一起;控制軸、套過盈量=Φ X0.7-0.9%。;將裝配好的 乳輥的筒體外圓柱面，用石棉布包裹，緩慢降溫至室溫。
[0015] 在本發明的一種實施方式中，鑄造外層筒體的金屬液按質量分數組成<2.0_ 3.0%、Si0.8-2.5%、Mn0.2-1.0%、0<P<0.05%、0<S<0.02%、Cr3-10%、Ni0.5-3.5%、]?〇2.5-6.0%、￥3-8%、0<￥彡10%、0<8彡0.5%小 60-500??]\1，進行爐料準備。
[0016] 在本發明的一種實施方式中，金屬液采用中頻爐進行冶煉，控制爐前含Si量=成 品含Si量-0.35% ;控制爐前含V量=成品含V量-0.25% ;外層金屬液的出爐溫度T出=外層 金屬液的液相線溫度(Tl外)+ (240~300) °C。
[0017] 在本發明的一種實施方式中，出爐碳、氮、硼化物變質處理包括以下步驟:隨出爐 金屬流，沖入顆粒度為0.2-lmm的含f凡50~80 %的f凡合金顆粒變質劑，進行碳、氮、硼化物變 質處理;銀合金沖入質量=外層金屬液出爐質量W外X 0.25 %/(f凡合金實際含f凡質量分數-原始爐內含釩質量分數)/釩合金吸收率％ ;變質處理過程中，充分攪拌，使釩合金顆粒變質 劑充分溶解，并依靠合金液滴的濃度起伏原理進行催化，促使液態Cr、Mo、V、W等合金元素以 高溫固態的形態形成微小、彌散的高熔點碳化物、氮化物、硼化物懸浮顆粒從高溫金屬液中 析出。
[0018] 在本發明的一種實施方式中，石墨變質孕育處理包括以下步驟：當外層金屬液溫 度=外層金屬液液相線溫度(Tl外) + (120~150) °C，扒除金屬液表面殘渣，在金屬液表面加 入顆粒度為〇. 5-1.5mm的含硅75-80%的硅鋯鋁孕育合金顆粒，進行石墨的變質孕育處理； 硅鋯鋁孕育合金顆粒加入質量=外層金屬液出爐質量W外X0.35%/硅鋯鋁孕育合金顆粒實 際含硅質量分數/硅鋯鋁孕育合金顆粒的吸收率％ ;進行充分攪拌，使硅鋯鋁孕育合金顆粒 充分溶解以微小液滴形式懸浮于金屬液之中，并依靠合金微小液滴的濃度起伏原理進行催 化，使金屬液中以溶解狀態的剩余碳，在隨后的澆注凝固階段以微小點球狀析出。
[0019] 在本發明的一種實施方式中，起包澆注主要包括以下步驟:控制澆注溫度=外層 金屬液液相線溫度(?Υ外) + (90~120) °C;扒除金屬液表面殘渣，在金屬液表面撒入Imm左右 厚度的脫水硼砂或螢石輔助化渣使高熔點氧化物雜質稀釋，并與金屬液分離凈化;將金屬 液通過澆注漏斗、經橫向流槽澆入高速旋轉中的離心鑄型中，然后在旋轉著的筒狀金屬液 內表面散入3-4_厚玻璃保護渣，起到內表面保溫、防氧化作用。
[0020] 在本發明的一種實施方式中，含石墨的高速鋼筒體凝固與石墨析出，是監控離心 鑄型中筒狀金屬液內表面溫度，金屬液溫度在液相線Τι#與固相線Ts^之間，在懸浮于金屬液 之中極微小的液態變質合金的濃度起伏催化作用下，金屬液中以溶解狀態的剩余碳，部分 以微小點球狀石墨形式從液態金屬中析出；凝固結束溫度=外層金屬液的固相線溫度Ts^-(80~200) °C。
[0021] 在本發明的一種實施方式中，中間層的澆注：當高速旋轉的外層金屬筒體內腔溫 度，達到其固相線溫度Ts外-(80~200) °C時，饒入制備好的中間層材質金屬液，控制中間層 金屬液的澆入溫度多外層金屬液液相線溫度Tl外+(120~150) °C，同時應滿足多中間層材料 液相線溫度Tl中+(50~200) °C。澆入內腔的中間層金屬液，通過對已凝固的外層動態沖刷和 溶蝕作用下，將已凝固外層溶蝕10_20mm，并與外層形成良好的冶金結合，少量的外層合金 進入中間層，使該層材料起到緩沖外層合金，同時具有良好強韌性的過渡層。
[0022]本發明相比現有技術，有以下幾點顯著優點：
[0023] (1)本發明在傳統高速鋼組分中引入了B、N化學元素，在原高速鋼耐磨合金支點類 型由以往單一的碳化物支點，形成了以碳化物、氮化物及硼化物組成的復合類型。得到的乳 輥組織，具備了碳化物、硼化物的高耐磨特性，同時具備了氮化物抗事故特性，提高了乳輥 組織的綜合使用性能。此外，工作層基體組織中彌散分布著面積總百分比20-35%的MC型 和/或M 2C型的、點狀和/或塊狀的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物，含量高、種類多，可減緩 基體提前過渡磨損造成的單一碳化物凸起造成摩擦系數提高問題，且降低了輥面毛化的粗 糙度級別，從而充分發揮高速鋼固有的耐磨特性，起到延長高速鋼乳輥在線時間，提高乳材 表面質量的有益效果。
[0024] (2)石墨的密度遠小于金屬液的密度，無法通過直接添加的方式使之與金屬液體 均勻混合。本發明通過先碳、氮、硼化物變質處理，再石墨變質孕育處理這兩步，在原組織內 析出石墨，從而使得高速鋼乳輥除保留了傳統高速鋼特有的高溫抗磨的優點外，同時還解 決了原傳統高速鋼乳輥摩擦系數大的問題，充分發揮高速鋼的耐磨性能，起到在乳制中乳 輥與工件間的潤滑作用，阻止粘鋼現象的發生;而且石墨的導熱性能、潤滑特性，能改善高 速鋼乳輥對熱沖擊、熱裂敏感性、易粘鋼、易表面毛化的弊端，特別在成品架使用時，乳材表 面光亮程度顯著改善。
[0025] (3)本發明所述含石墨的高速鋼乳輥采用外筒體離心鑄造、外筒體與芯軸分兩次 澆注或者過盈裝配的復合制造方法，因此使得其芯軸材料具備了可選擇性。
[0026] (4)本發明還可以在外層材料與輥軸材料之間設置一層中間過渡層，使得外層筒 體高耐磨基礎上，整體強韌性得到提高。由于中間層是在液態離心動態下填入到外層半凝 固的筒體內，從而使結合界面質量更容易控制；由于該過渡層的緩沖作用，使芯軸材料在用 液態填芯方法時，外層合金避免了過渡向心部擴散，從而避免了芯軸的合金過高導致的脆 性增大，避免了離心復合乳輥的制造和使用過程中斷輥事故發生。
[0027] 綜上所述，本發明的含石墨的高速鋼乳輥，具有乳材質量高、壽命長、耐磨、抗事 故、相對成本低、可應用范圍廣的綜合特性，可廣泛用于鋼鐵冶金乳鋼領域，要求耐磨性好、 乳材質量要求高的型鋼、板帶、棒線材乳制領域，適用于粗乳、中乳、精乳機架，特別是涉及 鋼鐵冶金領域要求乳材表面質量高的成品機架用含石墨的高速鋼乳輥領域，具有產業的廣 泛利用價值。
【附圖說明】
[0028] 圖1、含石墨的高速鋼乳輥拋光狀態下石墨組織示意圖。
[0029] 圖2、含石墨的高速鋼乳輥拋光腐蝕狀態下組織示意圖。
[0030] 圖3、含石墨的高速鋼離心復合乳輥結構示意圖，1:外層，2:中間層，3:輥身，4:輥 頸。
[0031] 圖4、含石墨的高速鋼組合鑲套復合乳輥結構示意圖，5:外層，6:中間層，7:輥身， 8:車昆頸。
[0032] 圖5、含石墨的高速鋼外層復合筒體澆注示意圖。
[0033] 圖6、含石墨的高速鋼離心復合填芯澆注示意圖；A球墨鑄鐵芯填芯、Bl填芯、B2點 冒口、B3保溫、B4開箱割冒口、B5開箱畢。
[0034]圖7、含石墨的高速鋼乳輥組合熱裝示意圖;A輯軸、B筒體、C裝配。
【具體實施方式】
[0035] 實施例1 一種含石墨的離心高速鋼乳輥的外層筒體(工作層)制造方法
[0036] 1)外層化學成分按質量分數組成（％):〇2.0-3.0%、310.8-2.5%、1110.2-1.0%、0<P<0.05%、0<S<0.02%、Cr 3-10%、Ni 0·5-3·5%、Μ〇 2.5-6.0%、V 3-8%、0 <￥彡10%、0<8彡0.5%小60-500?卩]\1，進行爐料準備；
[0037] 2)采用中頻爐進行冶煉；
[0038] 3)控制爐前含Si量=成品含Si量-0.35%;控制爐前含V量=成品含V量-0.25%;
[0039] 4)用金屬熱分析儀測定外層金屬液的液、固相線溫度(TL、Ts);
[0040] 5)控制出爐溫度T出=外層金屬液的液相線溫度(Tl外) + (240~300) °C ;
[00411 6)出爐碳、氮、硼化物變質處理：
[0042]出爐過程隨金屬流，沖入顆粒度為0.2-lmm的釩合金(含V50~80%)顆粒變質劑， 進行碳、氮、硼化物變質處理;銀合金沖入量=外層金屬液出爐質量W外X 0.25 %/(銀合金實 際含V%量-原始爐內含V%量)/V合金吸收率％ ;
[0043]變質處理過程中，充分攪拌，使釩合金顆粒變質劑充分溶解，并依靠合金液滴的濃 度起伏原理進行催化，促使液態〇、1〇、￥、1等合金元素以高溫固態的形態形成微小、彌散的 高熔點碳化物、氮化物、硼化物懸浮顆粒從高溫金屬液中析出，同時使得處于溶解狀態的 &、1〇，、1合金元素濃度得到降低，從而為高速鋼下一步石墨化打下基礎。
[0044] 7)石墨變質孕育處理：
[0045]控制外層金屬液溫度=外層金屬液液相線溫度(Tl外)+ (120~150) °C，扒除金屬液 表面殘渣，在金屬液表面加入顆粒度為0.5-1.5mm的硅鋯鋁(SiZrAl其中Si 75-80% )孕育 合金顆粒，進行石墨的變質孕育處理;硅鋯鋁孕育合金顆粒加入量=外層金屬液出爐質量 W外X0.35%/SiZrAl合金實際含Si%量/合金Si的吸收率％;
[0046]進行充分攪拌，使硅鋯鋁孕育合金顆粒充分溶解以微小液滴形式懸浮于金屬液之 中，并依靠合金微小液滴的濃度起伏原理進行催化，使金屬液中以溶解狀態的剩余碳，在隨 后的澆注凝固階段部分以微小點球狀析出。
[0047] 8)起包澆注：
[0048] 控制澆注溫度=外層金屬液液相線溫度(Tl外)+ (90~120) °C。
[0049] 扒除金屬液表面殘渣，在金屬液表面撒入Imm左右厚度的脫水硼砂(Na2B4O7)或螢 石(CaF2)輔助化渣使高熔點氧化物雜質稀釋，并與金屬液分離凈化；
[0050] 將金屬液通過澆注漏斗、經橫向流槽澆入高速旋轉中的離心鑄型中，然后在旋轉 著的金屬液筒狀內表面散入3-4_厚玻璃保護渣，起到內表面保溫、防氧化作用；
[0051] 9)含石墨的高速鋼筒體凝固與石墨析出
[0052]監控離心鑄型中筒狀金屬液內表面溫度，金屬液溫度在液相線Tl外與固相線Ts外之 間，在懸浮于金屬液之中極微小的液態變質合金的濃度起伏催化作用下，金屬液中以溶解 狀態的剩余碳，部分以微小點球狀石墨形式從液態金屬中析出；
[0053] 凝固結束溫度=外層金屬液的固相線溫度T講-(80~200) °C，即過冷度80~200°C 時，外層筒體離心鑄造結束；
[0054]含石墨的高速鋼筒體，經后續鑄態保溫、脫模、退火、機械加工、淬火+回火后，即可 得到含有當量球徑在20_50μπι，面積百分比在0.5-1.5%的點、球狀石墨，同時基體組織中還 含有彌散分布著面積百分比總量為20-35%的MC、M 2C型點、塊狀(Cr、Mo、V、W)高硬合金碳化 物、氮化物、硼化物的高速鋼乳輥的外層；
[0055] 10)中間層金屬的復合澆注：
[0056]接步驟9)，當高速旋轉的外層金屬筒體內腔溫度，達到其固相線溫度負80~200過 冷度（即Ts^_(80~200)) °C時，饒入制備好的中間層材質金屬液，控制中間層金屬液的饒入 溫度彡外層金屬液液相線溫度120~150度過熱度（即Tl外+120~150)) °C，同時應滿足彡中 間層材料液相線溫度50~200度過熱度（即Tl中+50~200) °C。澆入內腔的中間層金屬液，通 過對已凝固的外層動態沖刷和溶蝕作用下，將已凝固外層溶蝕10-20mm，并與外層形成良好 的冶金結合，少量的外層合金進入中間層，使該層材料起到緩沖外層合金，同時具有良好強 韌性的過渡層。
[0057]中間層材質:可使用含碳Cl. 2-2.5 %的半鋼。
[0058]中間層金屬凝固結束溫度=中間層金屬固相線溫度以下過冷80-120°C，即Ts中_ (80~200) °C時，具有中間層的含石墨的高速鋼筒體離心制備完成;有中間層的含石墨的高 速鋼筒體，經后續鑄態保溫、脫模、退火、機械加工、淬火+回火后，即可得到外層含有當量球 徑在20-50μπι，面積百分比在0.5-1.5%的點、球狀石墨；同時基體組織中還含有彌散分布著 面積百分比總量為20-35 %的MC、M2C型點、塊狀(Cr、Mo、V、W)高硬合金碳化物、氮化物、硼化 物的高速鋼筒體。
[0059] 實施例2-種含石墨的高速鋼離心球墨鑄鐵芯軸復合乳輥制造方法
[0060] 接上述實施例1的10)步驟，當中間層金屬凝固結束溫度=中間層金屬液在固相線 溫度下過冷80~200 °C，即Ts中-(80~200) °C時，離心機停轉;將帶有中間層的外層筒體及筒 體鑄型與預先制備好的下輥頸箱體、上輥頸箱體、中注管等進行組箱;然后澆入制備好的含 碳C2.5-3.5%的高強度球墨鑄鐵金屬液;控制球墨鑄鐵金屬液的澆入溫度，應滿足多中間 層金屬液在液相線溫度上過熱10~50度，即Tl中+(10~50) °C，同時應滿足多心部材料在液 相線溫度上有50~100過熱度，即Τι^(50~100)°C。
[0061]澆入的球墨鑄鐵芯軸金屬液，在強大的對流沖擊作用下，首先要將已凝固的中間 層溶蝕5-20mm，保證了心部球墨鑄鐵材料與中間層的充分冶金結合，同時足夠的過熱溫度， 借助于冒口的保溫作用，實現順序凝固，得到中心致密無結合層缺陷的含石墨的高速鋼離 心球墨鑄鐵芯復合乳輥。
[0062]填芯金屬液由下箱砂型、經中部金屬型筒體內腔、上輥頸冒口砂型上表面下50~ 100mm，停止澆注，然后冒口表面加入保溫劑，填芯結束。含石墨的高速鋼離心復合球墨鑄鐵 芯乳輥澆注結束。
[0063] 含石墨的高速鋼離心球墨鑄鐵芯復合乳輥，經后續鑄態保溫、脫模、退火、機械加 工、淬火+回火后，即可得到外層含有當量球徑在20-50μπι，面積百分比在0.5-1.5 %的點、球 狀石墨；同時基體組織中還含有彌散分布著面積百分比總量為20-35%的MC、M2C型點、塊狀 (Cr、Mo、V、W)高硬合金碳化物、氮化物、硼化物的高速鋼乳輥。
[0064] 實施例3-種含石墨的高速鋼離心鋼芯復合乳輥制造方法
[0065] 接上實施例1的10)步驟，中間層材質使用含碳Cl. 2-2.5%的半鋼。
[0066] 11)輥軸填芯金屬液材質使用含碳Cl. 2-2.5 %石墨鋼類材料，填芯金屬液由下箱 半金屬型（金屬型內腔掛砂，掛砂厚度15_20mm)、經中部金屬型(含已澆注外層筒體）內腔、 上輥頸砂型、保溫冒口上表面下300~600mm，停止填芯澆注，然后向冒口內金屬液表面加入 50-1 OOmm厚的保溫劑，停止填芯。
[0067] 更換同爐的高溫填芯金屬液做點冒口準備，要求確保金屬液過熱度在填芯金屬液 液相線上80~100°C，即Τυκ+(80~100)°C;停止填芯后，靜置，隨著時間的推延，填入型腔的 金屬液溫度下降、由下方向上的不斷凝固，保溫冒口內的金屬液表面向下收縮，間隔10-30 分鐘填入一次過熱金屬液一一即點冒口，視乳輥重量大小點2-5次至保溫冒口上沿30-50mm，停點冒口，控制總點冒口時間在30-60分鐘。
[0068] 在絕熱冒口金屬液上表面，從新加入高溫發熱劑，保溫劑，填芯結束。含石墨的高 速鋼離心鋼芯復合乳輥澆注結束。
[0069] 含石墨的高速鋼離心鋼芯復合乳輥，經后續鑄態保溫、脫模、退火、機械加工、淬火 +回火后，即可得到外層含有當量球徑在20-50μπι，面積百分比在0.5-1.5 %的點、球狀石墨； 同時基體組織中還含有彌散分布著面積百分比總量為20-35 %的MC、M2C型點、塊狀(Cr、Μο、 V、W)高硬合金碳化物、氮化物、硼化物的高速鋼乳輥。
[0070] 實施例4 一種含石墨的高速鋼套、軸組合裝配乳輥制造方法
[0071] 按照實施例1步驟1)~9)通過動態離心鑄造制備外層筒體，按實施例1步驟10)進 行中間層金屬的復合澆注，并通過相應的熱處理熱加工及機械冷加工，與事前制備的芯軸 材料，采用軸套復合熱裝方法進行機械過盈裝配，得到組合裝配乳輥；
[0072] 11)軸套組合熱裝用芯軸制備：
[0073] 軸套組合熱裝用芯軸材質:可采用C2.5-3.5的高強度球墨鑄鐵材料按芯軸圖紙加 工而成;也可以采用經乳鋼使用工作層正常報廢的球墨鑄鐵乳輥(輥軸完好的）加工而成， 按裝配圖紙要求進行半精加工。
[0074] 12)軸、套裝配
[0075] 按精加圖對芯軸外圓柱裝配面進行精加工（光潔度V、圓度〇0.005、圓柱度 0.005、同心度Θ 0.005);
[0076] 按精加圖對筒體內圓柱裝配面進行精加工（光潔度\77、圓度〇0.005、圓柱度 0.005、同心度G 0.005);
[0077] 控制軸、套過盈量=Φ X 0.7-0.9%。，即為裝配面直徑的千分之0.7-0.9，對硬度控 制偏低(應力較小）、帶有較好彈塑性中間層的及彈塑性較好的芯軸（如低碳鋼芯軸），過盈 量取值中上限；對硬度控制較高(應力較大）、無彈塑性中間層的及彈塑性較差的球墨鑄鐵 芯軸，過盈量取值中下限。
[0078]按上述要求，將制備好的筒體加熱至350~450°C，經均溫1-3小時（壁厚偏厚者取 上限），將加熱的筒體垂直放置在專用支架上（帶配合止口的筒體大口徑端朝上），然后將芯 軸小頭朝下，用專用吊具緩慢放入筒體內（裝配在一起）；
[0079] 將裝配好的乳輥筒體外圓柱面，用石棉布(或保溫棉)包裹，緩慢降溫至室溫；
[0080] 將裝配好的乳輥組合體，按成品精加圖，完成最后精細加工。
[0081] 雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發明，任何熟悉此技 術的人，在不脫離本發明的精神和范圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發明的保護范 圍應該以權利要求書所界定的為準。
【主權項】
1. 一種含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，所述含石墨的高速鋼社漉的工作層的化學 成分按質量分數計包括：C 2.0-3.0%、Si 0.8-2.5%、Mn 0.2-1.0%、P《0.05%、S《 0.02%、Cr 3-10%、Ni 0.5-3.5%、M〇 2.5-6.0%、V 3-8%、W 0-10%、B 0-0.5%，N 60- 500PPM;且工作層含有當量球徑在20-50皿，面積百分比在0.5-1.5%的點、球狀石墨；同時， 工作層基體組織中彌散分布著面積總百分比20-35%的MC型和/或M2C型的、點狀和/或塊狀 的高硬合金碳化物、氮化物、棚化物;在外層與漉軸之間還包含一層中間層； 所述含石墨的高速鋼社漉是通過動態離屯、鑄造制備外層筒體、中間層，并且在靜態與 上下漉頸部分的箱體組合，在外層筒體、中間層處于高溫固態下，誘入高溫液態的忍部金屬 液，從而實現離屯、復合鑄造成型；或者是通過動態離屯、鑄造制備外層筒體、中間層，通過熱 處理熱加工及機械冷加工后，與制備好的漉軸通過軸套復合熱裝方法進行機械過盈裝配， 得到組合裝配的含石墨的高速鋼社漉； 所述通過動態離屯、鑄造制備外層筒體的步驟包括爐料準備，冶煉，出爐碳、氮、棚化物 變質處理，石墨變質孕育處理，起包誘注，筒體凝固與石墨析出； 所述出爐碳、氮、棚化物變質處理，是在外層金屬液體出爐過程中，添加顆粒變質劑促 使液態Cr、Mo、V、W等合金元素 W高溫固態的形態形成微小、彌散的高烙點碳化物、氮化物、 棚化物懸浮顆粒并析出； 所述石墨變質孕育處理是在碳、氮、棚化物變質處理的基礎上添加顆粒變質劑，使金屬 液中溶解狀態的剩余碳，在隨后的誘注凝固階段W微小點球狀析出形成石墨。2. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，鑄造外層筒體的金屬液按 質量分數組成：C 2.0-3.0%、Si 0.8-2.5%、Mn 0.2-1.0%、0<P《0.05%、0<S《 0.02%、Cr 3-10%、Ni 0.5-3.5%、M〇 2.5-6.0%、V 3-8%、0<W《10%、0<B《 0.5 %，N 6 0 - 5 0 0 P P M，進行爐料準備；金屬液采用中頻爐進行冶煉，控制爐前含S i量 =成品含S i量-0 . 3 5 % ;控制爐前含V量=成品含V量-0 . 2 5 % ; 夕鳩金屬總的出爐媼度τ&=:外層金屬液的液相綠溢度（1U) + 口斗0~300> C。3. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，出爐碳、氮、棚化物變質處 理包括W下步驟:隨出爐金屬流，沖入顆粒度為0.2-lmm的含饑50~80 %的饑合金顆粒變質 劑，進行碳、氮、棚化物變質處理;饑合金沖入質量=外層金屬液出爐質量W外X0.25%/(饑 合金實際含饑質量分數-原始爐內含饑質量分數)/饑合金吸收率％ ;變質處理過程中，充分 攬拌，使饑合金顆粒變質劑充分溶解，并依靠合金液滴的濃度起伏原理進行催化，促使液態 吐、1〇、￥、￥等合金元素^高溫固態的形態形成微小、彌散的高烙點碳化物、氮化物、棚化物 懸浮顆粒從高溫金屬液中析出。4. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，石墨變質孕育處理包括W 下步驟：當外層金屬液溫度=外層金屬液液相線溫度+ (]20~150) °C，化除金屬液 表面殘渣，在金屬液表面加入顆粒度為0.5-1.5mm的含娃75-80 %的娃錯侶孕育合金顆粒， 進行石墨的變質孕育處理；娃錯侶孕育合金顆粒加入質量=外層金屬液出爐質量W外X 0.35%/娃錯侶孕育合金顆粒實際含娃質量分數/娃錯侶孕育合金顆粒的吸收率％;進行充 分攬拌，使娃錯侶孕育合金顆粒充分溶解W微小液滴形式懸浮于金屬液之中，并依靠合金 微小液滴的濃度起伏原理進行催化，使金屬液中W溶解狀態的剩余碳，在隨后的誘注凝固 階段w微小點球狀析出。5. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，起包誘注主要包括W下步 驟：控制焼注溫度=外層金屬液液相線溫度+ (90~120) 9巴;:化除金屬液表面殘 渣，在金屬液表面撒入1mm左右厚度的脫水棚砂或蛋石輔助化渣使高烙點氧化物雜質稀釋， 并與金屬液分離凈化;將金屬液通過誘注漏斗、經橫向流槽誘入高速旋轉中的離屯、鑄型中， 然后在旋轉著的筒狀金屬液內表面散入3-4mm厚玻璃保護渣，起到內表面保溫、防氧化作 用。6. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，所述中間層：當高速旋轉 的外層金屬筒體內脫溫度達到其固相線溫度Ts，,- (80~200) t時，淺入制備好的中間層材 質金屬液，控制中間層金屬液的提入溫度三巧層金屬液液相線溫度Tl_4|_+ (.]20~.1州°C，同 時應滿足含中間層材料液相線溫度Tl^+ (50~200) Γ;焼入內腔的中間層金屬液，通過對 已凝固的外層動態沖刷和溶蝕作用下，將已凝固外層溶蝕10-20mm，并與外層形成冶金結 厶 1=1 〇7. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，所述誘入高溫液態的忍部 金屬液，是將帶有中間層的外層筒體及筒體鑄型與預先制備好的下漉頸箱體、上漉頸箱體、 中注管等進行組箱;然后誘入制備好球墨鑄鐵金屬液;控制球墨鑄鐵金屬液的誘入溫度，應 滿足>中間層金屬液在液相線溫度上過熱10~50度，即Tl^+ (10~50)肛，同時應滿足> 忍部金屬液在液相線溫度上有50~100過熱度，即Tle+ (50~100) C8. 根據權利要求1或4所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，在通過動態離屯、鑄造 制備外層筒體的過程中，含石墨的高速鋼筒體凝固與石墨析出，是監控離屯、鑄型中筒狀金 屬液內表面溫度，金屬液溫度在液相線TLft·與固相線Ts之間，在懸浮于金屬液之中極微小的 液態變質合金的濃度起伏催化作用下，金屬液中W溶解狀態的剩余碳，部分W微小點球狀石 墨形式從液態金屬中析出；凝固結束溫度=外層金屬液的固相線溫度Ts, - (80~200) °C。9. 根據權利要求1所述的含石墨的高速鋼社漉，其特征在于，所述與制備好的漉軸通過 軸套復合熱裝方法進行機械過盈裝配，是將制備好的筒體加熱至350~45(TC，經均溫1-3小 時，將加熱的筒體垂直放置在支架上，然后將忍軸小頭朝下，用吊具緩慢放入筒體內裝配在 一起;控制軸、套過盈量=ΦΧ〇. 7-0.9%。；將裝配好的社漉的筒體外圓柱面，用石棉布包 裹，緩慢降溫至室溫。
【文檔編號】C22C38/54GK106086705SQ201610683825
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月17日 公開號201610683825.7, CN 106086705 A, CN 106086705A, CN 201610683825, CN-A-106086705, CN106086705 A, CN106086705A, CN201610683825, CN201610683825.7
【發明人】周守行, 陸怡
【申請人】三鑫重工機械有限公司