專利名稱：一種含硼高速鋼軋輥材料的復合處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及各類軋輥材料的處理方法，特別涉及一種含硼高速鋼軋輥材料的復合 處理方法，屬于耐磨材料技術領域。
背景技術：
在鋼鐵生產工藝鏈中，無論是生產板帶材，還是軋制型管材和棒線材，軋輥是唯一 不可缺少的工具。近年來，日益激烈的熱軋板帶材和棒線材市場全球化競爭給國內軋輥制 造廠家?guī)砹藝谰奶魬?zhàn)，開發(fā)高性能軋輥日益得到重視。其中用廉價的硼元素取代部分 釩、鉬、鎢、鈮、鈷等昂貴合金元素，開發(fā)而成的含硼高速鋼軋輥材料，具有硬度高和耐磨性 好等特點，其推廣和應用已受到軋輥制造和使用部門的關注。中國發(fā)明專利CN101445892公開了一種高硼高速鋼軋輥材料，該發(fā)明軋輥材料的 化學組成成分是(重量％ ) 0. 25 0. 40C、1. 8 2· 5Β、3· 8 4. 2Cr、l. 0 2. OffU. 0 2. OMo,0. 8 1. 0VU. 5 1. 8Si、0. 2 0. 4A1、0. 25 0. 40Ti、0. 05 0. 20RE、0. 02 0. 05Zr,0. 5 0. 8Cu、Mn < 0. 5、P < 0. 04,S < 0. 04，余量為 Fe，化學成分的總和為 100%, 其中3. 5%<ff+2Mo <52%。中國發(fā)明專利CN101623751也公開了一種含硼低合金高速鋼 軋輥的制備方法，其特征在于軋輥首先采用金屬型澆注，軋輥輥身材質是含硼低合金高速 鋼，輥芯是球墨鑄鐵。軋輥經(jīng)粗加工后，置于溫度低于200°C的加熱爐中，保溫1 3小時后， 然后以15 25°C /小時的升溫速度加熱至520 580°C，保溫后空冷。再將軋輥重新置于 溫度低于300°C的加熱爐中，保溫1 2小時后，然后以觀 40°C /小時的升溫速度加熱至 480 510°C，保溫后爐冷至溫度低于180°C后，空冷至室溫。中國發(fā)明專利CN101831590A 也公開了一種高硼低合金高速鋼軋輥及其制造方法，該軋輥由輥身(1)和輥芯(2)兩部分 組成，軋輥輥身化學組成成分是(質量分數(shù)，％) :C :0. 32 0.55%、B :1. 42 2. 13%、 Cr :52 6. 5%、W :2. 5 4. 5%、V :1. 6 1. 8%、Nb :0. 5 1. 0%、Si :0. 3 1. 0%、Mn
0.3 1. 0%,Ti :0. 10 0. 20%,N :0. 05 0. 12%,Y :0. 04 0. 12%,Mg :0. 08 0. 15%、 P < 0. 04%,S < 0. 04%，余量為!^e。中國發(fā)明專利CN101805869A還公開了一種含硼高鉻 高速鋼軋輥材料及其熱處理方法，其化學成分(質量分數(shù)，％ )是2. 6-3. 0C, 2. 0-2. 8Mo,
1.0-1. 5ff,0. 6-1. ONb, 1. 0-1. 5V, 24-28Cr, 0. 5-0. 8Β，0· 7-1. 2Ni，0. 5-1. 0Si，0. 5-1. 2Mn, 0. 008-0. 015Ca，0. 06-0. 08Zn，0. 02-0. 05Ta，0. 03-0. 06RE，0. 04-0. 10K,其余為 Fe 和不可 避免的微量雜質，該軋輥材料經(jīng)熔煉、爐外變質、澆注和熱處理后，精加工成軋輥。中國發(fā)明 專利CN101797630A還公開了一種改進型高速鋼軋輥及其制備方法，采用離心復合鑄造方 法成形，軋輥外層是高速鋼，軋輥內層是球鐵或高強度鑄鐵。軋輥外層在離心鑄造機上成 形，然后將輥芯鐵水在靜態(tài)下填芯，澆注成高速鋼復合軋輥。高速鋼軋輥外層的原料組成是 (質量分數(shù)):60-65%的M2高速鋼(W6Mo5Cr4V2)廢鋼，1. 0-1. 4%的金屬鋁，5. 0-5. 5%的 硼鐵，9. 2-9. 4%的碳素鉻鐵，0. 2-0. 4%的鈦鐵，1. 0-1. 2%的鎳鎂合金，18-23%的Q235廢 鋼。但是，硼加入高速鋼軋輥中易形成脆性的碳硼化合物，降低軋輥強度和韌性，軋輥使用 中易發(fā)生剝落和開裂事故，影響軋輥的安全使用。
為了改善鑄造合金的組織和性能，常加入各種變質劑。中國發(fā)明專利CN14^443 公開了用于鋅及鋅合金熔體處理工藝的鋅變質劑，它的一種重量百分比原料組分是 A120-40%, Ti2-5%, BO. 5-1. 5%, XtO. 5-1%, Zn55-75% ；而其另一種重量百分比原料組 分是:Ti2-4%, B0. 5-1. 5%, XtO. 5-1. 5%, Zn94-97% ；其中，Xt 為鈰系混合稀土。應用該 發(fā)明的鋅變質劑，能使鋅及鋅合金實現(xiàn)同時均勻結晶而形成等軸細晶粒組織，從而使產品 使用性能指標得到顯著提高。中國發(fā)明專利CN1046192也公開了一種氯化稀土變質劑，由 氯化稀土、冰晶石和氯化鉀等成分組成。該變質劑用于處理含硅量大于6%的鋁硅合金， 可以很好的解決稀土在合金中偏聚和富集的問題避免造成鑄件熱裂的不良現(xiàn)象，從而保證 了變質效果和鑄件的產品質量。中國發(fā)明專利CN87101615還公開了一種含稀土、硅、鈣、 錳、碳、硫等元素的新型變質劑，它由稀土硅鐵、硅鈣合金、錳鐵和鑄造焦機械混合組成，它 能有效地提高形核率，改善石墨形態(tài)，消除碳化物，是生產薄壁鑄件的良好變質劑。中國發(fā) 明專利CN13165^還公開了鋼鐵用多元疊加效應變質劑，它是一種含有Re、Mg、Ca、Ti、Al、 B等合金元素的強效復合變質劑，主要用于鋼的變質處理，細化鋼的晶粒組織，改變夾雜物 形態(tài)，去氣凈化，提高鋼的強韌性和耐磨性。這種變質劑的特征在于是由經(jīng)過破碎的、顆粒 ^ 2-5mm的含有Re-Mg-Ca-Ti-Al-B等多種合金元素的鐵合金組成的，將其放入鋼包底部， 用沖入法利用鋼熔體自身的熱量將其熔化，起到凈化鋼液、細化晶粒組織、改善鑄鋼綜合力 學性能的作用。中國發(fā)明專利CN101250604還公開了一種沖天爐生產高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤 用的變質劑及其制造方法，它應用于鑄造鑄鐵營養(yǎng)煎盤時對鑄鐵液進行變質處理。該發(fā)明 的變質劑包括對人體具有較大營養(yǎng)作用的元素Ca、Zn、Mg、Cu、Sr、B、Si。其中各化學成分 的重量百分含量為Ca 2 5%，Zn 2 5%，Mg 1 4%，Cu 2 10%，Sr 0. 1 0. 8%, B 0.1 0.5%，Si 37 50%，余量為狗。利用該發(fā)明的變質劑生產的鐵鍋或者煎盤等 炊事用具，不但能提高炊具的強度等機械性能、增強鑄鐵的珠光體化能力和保證足夠的墨 化能力，而且還使炊具具有營養(yǎng)保健功能，并且變質劑的脆性較大，容易破碎成生產所需要 的粒度，使用方便。中國發(fā)明專利CN101220419還公開了一種能夠明顯提高鋁銅合金熱疲 勞性能的復合稀土變質劑，涉及鋁合金材料中應用的一種添加劑，其特征為組分按重量百 分比計算，稀土為20 80%，其中，Ce為稀土重量的62-80%、La為稀土重量的5-20%、 Y 為稀土重量的 3-10%、Pr+Nb+Eu+Gd+Tb+Ho+Er+Tm+Lu 為稀土重量的 10-20% ；Cd 為 0 8%、^ 為0-6%、B為0 7%、V為0 7%，余量為鋁。所述變質劑為塊狀灰白色合金， 熔點范圍700-1200°C，復合稀土變質劑加入量范圍為0. 1-1.0%。該發(fā)明能夠明顯提高鋁 銅錳鈦合金熱疲勞性能。中國發(fā)明專利CN101768680A還公開了一種適用于引線框架用銅 合金的復合變質劑，屬銅加工技術領域，該復合變質劑包含有稀土鑭(La)、鈰(Ce)、釔(Y)、 鈧(Sc)中的一種或兩種以上、鉻(Cr)和鎂(Mg)，也可加入鋯(Zr)和鈦(Ti)中的一種或 兩種，所有成分必須預先制作成銅中間合金。其各組分的加入量，按合金熔體重量百分比計 分別為稀土(RE)O. 005-0. 02%，鉻(Cr)O. 001-0. 01%，鎂(Mg)0. 001-0. 01 %，鋯(Zr)和 鈦(Ti)總量不超過合金熔體重量的0.005%。該發(fā)明用于引線框架用銅合金的熔煉過程， 可凈化熔體，細化晶粒，改善鑄坯質量，提高加工性能，改善最終產品的強度和導電率。中國 發(fā)明專利CN101716658A還公開了過共晶變質劑，屬于鑄造用熔劑。該發(fā)明的特征是由赤磷 粉P25-35% ；硫磺粉S10-20% ；氯化鉀粉KC110_20% ；氟化鈣粉CaF25_15% ；硫酸鈉(元 明粉)Na2S045-15% ；其余加入氯化鈉粉NaCl至100%組成過共晶變質劑。經(jīng)試用顯示了反應平穩(wěn)，操作安全，不污染環(huán)境；初晶硅細化達到30微米以下，變質細化后的鋁硅合金澆 鑄件切削加工性能好；鋁硅合金成品的耐高溫、耐磨性高，線膨脹系數(shù)小，因而尺寸穩(wěn)定性 好。中國發(fā)明專利CN101716672A還公開了鍶鈉雙重變質劑，屬于鑄造用熔劑。該發(fā)明的 特征是其由碳酸鍶SrC0315-25% ；氟硅酸鈉N￡i2SiF610-20 % ；氯化鈉NaCl 10-20% ；氯化鉀 KC15-15 % ；氟化鈣 CaF25-15 % ；碳酸鈉(純堿)Na2C035_15 % ；硫酸鈉(元明粉)Na2S045-15% ； 其余加入白云石粉(CaCO3 MgCO3 = 4 6)至100%組成鍶鈉雙重變質劑。試用中顯示 了如下效果變質作用起效快、作用持續(xù)時間長達6小時以上，提高了熔體的流動性能，使 澆鑄件更為均勻；也使可澆鑄時間大幅度延長，可以適應澆鑄大型鑄件的需要。中國發(fā)明 專利CN101705427A還公開了一種能使FCB合金顯微組織發(fā)生改變的變質劑，該發(fā)明包括 下列物料，按重量百分比計氮化鉻鐵60-70%、鈦鐵10-30%、稀土金屬絲5-10% ；制備方 法如下將氮化鉻鐵、鈦鐵破碎，粒度< 15mm，稀土金屬絲切割，長度< 15mm，再將上述物料 混合，在200°C -300°C溫度下充分烘干即可。該發(fā)明使FCB合金組織細化，M2B共晶硼化物 呈斷網(wǎng)狀，以短桿狀、團球狀或顆粒狀分布，從而使FCB合金的沖擊韌性顯著提高。中國發(fā) 明專利CN101792846A還公開了一種含稀土鋼鐵變質劑，其組份(重量％ )為RE5_35%、 Mg2-6% ,Ti2-12% ,BO-5% XaO. 5-5%、BaO_5%、Si0_30%、其余為 Fe 及少量雜質元素。其 制備方法是將鈦鐵、硼鐵、硅鈣、硅鋇中的一種或多種與稀土中間合金為原料在回轉混料 機中破碎；再將鐵粉、鎂粒一起放入充分混勻；將料加熱至150-300°C ；之后將料送入壓力 壓片機料斗里，通過溜槽加入到金屬模具型腔內；調節(jié)壓力為15-40kN，保持載荷為1- ； 卸載，出模，即得成品。該發(fā)明的含稀土鋼鐵變質劑的制備方法，采用壓力壓片生產鋼鐵變 質劑的生產工藝，設備簡單安全，所生產的鋼鐵變質劑化學成分穩(wěn)定、成本低。中國發(fā)明專 利CN1718822公開了一種釔基重稀土抗磨合金鑄鐵變質劑，變質劑的化學成分(重量％ ) 為RE 5-60%, Si 5-50%, Ti 2-15%, B 0-10%, Mg 0-10%, Al 0-20%, Nb 0-15%, V 0-15%,Ca 0. 5-15%,Ba 0-15%，Y 為 RE 重量的 40-99. 9%,La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu+Gd+Tb+Dy +Ho+Er+Tm+Yb+Lu為RE重量的0-60%，余量為鐵。該變質劑能有效地細化晶粒、強化基體、 改善碳化物形態(tài)和分布，可減少或取代抗磨合金中鉬、鎳、銅的使用，降低生產成本，可明顯 提高材料的沖擊韌性、強度和耐磨性，從而延長耐磨合金的服役壽命，全面提高材料使用性 能，降低生產成本。中國發(fā)明專利CN101289723還公開了一種用于奧錳鋼的新型復合變質 劑，包括稀土合金、鈦鐵、硅鈣和鋁，用量分別為含Re占鋼液重量0. 20% 0. 25%的稀土合 金、鈦占鋼液重量0. 02% 0. 03%的鈦鐵、占鋼液重量0. 20% 0. 25%的硅鈣和占鋼液重 量0. 15% 0. 20%的鋁；爐內處理是在調整鋼液成份的合金化階段加入，加入時間是在加 入錳鐵對鋼液的錳含量進行微調之后，向熔池中加入1/3的稀土合金，出鋼前加入鋁；爐外 處理是在鋼包中加入硅鈣、2/3的稀土合金和鈦鐵。采用Re-Ca-Ti-Al多元素復合變質劑， 鋼液變質過程的有效時間延長，變質效果好。 但是，高速鋼軋輥中加入硼元素后，易出現(xiàn)脆性的碳硼化合物，且采用常用方法處 理含硼高速鋼軋輥材料，碳硼化合物的形態(tài)和分布變化不明顯。碳硼化合物的出現(xiàn)，盡管可 以提高軋輥材料的硬度，對改善軋輥耐磨性有利，但明顯降低軋輥的強度和韌性，導致軋輥 使用中易出現(xiàn)剝落甚至發(fā)生斷輥事故，影響設備的正常運行。因此，對含硼高速鋼軋輥材料 進行改善組織，提高強韌性的處理是非常必要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種含硼高速鋼軋輥材料的復合處理方法。本發(fā)明在含硼高速 鋼軋輥材料的熔煉后期，先對軋輥材料進行脫氧、脫硫處理，然后將硼鐵隨流加入澆包，并 加入含多種微量元素的復合變質劑，有利于減輕合金元素損耗，細化碳硼化合物和凝固組 織，提高軋輥力學性能和使用性能。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)首先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，鋼水經(jīng)脫氧、脫硫后，將溫度升至1630 1650°C后出爐，然后將加熱至1000 1100°C，并破碎至2 6mm的硼鐵顆粒隨流沖入鋼 包。鋼包底部預先加入了含稀土、鉀、鎂、鍶、鈣等多種微量元素的復合變質劑，鋼水出爐 3 5分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，吹氬時間6 10分鐘，鋼水溫度達到 1460 1480°C后，將鋼水澆注成軋輥。本發(fā)明的具體操作過程如下1)先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，當鋼水成分調整合格后，先加入占鋼水總 質量0. 15 0. 25%的硅鈣合金預脫氧、脫硫，硅鈣合金的質量分數(shù)(％ )為55 65Si， Ca彡31，Al彡2. 4，C彡0. 8，P彡0. 04，S彡0. 06，余量Fe。然后加入0. 08 0. 15%的鋁 終脫氧，最后將鋼水溫度升至1630 1650°C后出爐。2)鋼水出爐過程中，將硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。沖入鋼包中的硼鐵顆粒加入量占 鋼水總質量的3. 0 3. 5%。硼鐵顆粒的尺寸為2 6mm，硼鐵顆粒加入鋼包前，須先加熱 至1000 1100°C并保溫1 2小時。硼鐵顆粒沖入鋼包時的溫度不低于800°C，硼鐵顆粒 的質量分數(shù)(％)為19 21B，C<0.5，Si彡4.0，余量佝。3)將經(jīng)過200 250°C烘烤的復合變質劑放入鋼包底部，并用經(jīng)過650 800°C 烘烤的鑄鐵屑覆蓋，復合變質劑顆粒的尺寸為3 8mm，其加入量占鋼水總質量的3. 0 3.5%,鑄鐵屑的加入量占鋼水總質量的1. 0 1. 5 %。復合變質劑的質量分數(shù)〔％)為: 30 40%稀土鎂硅鐵合金(具體質量分數(shù)為8. 0 10.0% RE，8. 0 10. 0% Mg，1.0 3. 0% Ca, Si 彡 44. 0%,Mn^ 2. 0%,Ti 彡 1. 0%，余量 Fe)、10 15% 鈦鐵、8 12% 氮化鉻 鐵(具體質量百分數(shù)為60 65% Cr，3. 5 6. 5% N，0. 02 0. 06% C，0. 7 1. 5% Si，余 量!^e)、15 20%含鍶硅鐵(具體質量百分數(shù)為1. 2 3.0% S r，Si彡73%，Al彡0.5%， 余量 ^)、6 12%電石(CaC2)UO 15% KMnO4。隨后用沖入法對鋼水進入復合變質處理。4)鋼水出爐3 5分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，氬氣流量15 20L/min，氬氣壓力5 20MPa，吹氬時間6 10分鐘，吹氬后鋼水的靜置時間3 12min， 鋼水溫度達到1460 1480°C后，將鋼水澆注成軋輥。本發(fā)明在高速鋼熔化后，先加入0. 15 0.25%的硅鈣合金，主要是硅和鈣具有良 好的脫氧、脫硫能力，硅鈣合金中鈣含量> 31%，脫硫效果更好，在此基礎上加入0. 08 0. 15%的鋁終脫氧，可以進一步降低鋼水中的氧含量。鋁加入量過多，鋼液中易出現(xiàn)過多夾 雜物，反而損害高速鋼軋輥的性能。本發(fā)明軋輥材料中，因硼元素的加入，導致高速鋼軋輥 材料的熔點明顯下降，但出爐溫度應控制在1630 1650°C，主要是加入硼鐵和變質劑后， 會吸熱導致鋼水溫度明顯下降。鋼水出爐溫度過低，隨后吹氬時，鋼水溫度會進一步下降， 鋼水易粘鋼包，影響軋輥的鑄造生產，因此鋼水出爐溫度不應低于1630°C，鋼水出爐溫度過 高，爐襯侵蝕嚴重，且能耗高，因此鋼水出爐溫度不應超過1650°C
硼鐵直接加入爐內，氧化燒損嚴重，收得率低。直接加入鋼包，硼鐵不易熔化，且在 鋼包中偏析嚴重。本發(fā)明先將硼鐵破碎成2 6mm的顆粒，然后加熱至1000 1100°C并保 溫1 2小時，在鋼水出爐過程中，將硼鐵顆粒隨流沖入鋼包，且硼鐵顆粒沖入鋼包時的溫 度不低于800°C。解決了硼鐵燒損、偏析和不易熔化等難題，易于獲得高質量含硼高速鋼軋 輥材料。本發(fā)明采用復合變質劑對鋼水進行變質處理，復合變質劑由30 40%稀土鎂硅 鐵合金、10 15%鈦鐵、8 12%氮化鉻鐵、15 20%含鍶硅鐵、6 12%電石(CaC2)和 10 15% KMnO4,具有脫氧、脫硫、細化凝固組織，改善碳硼化合物形態(tài)和分布的作用，明顯 提高含硼高速鋼軋輥材料的強度和韌性。吹氬除能攪動鋼水外，由于氬氣泡小而分散，具有除氣作用，從而減少氣體和夾雜 物含量。另外，鋼水吹氬凈化處理時，氬氣流量過小，則鋼水中的氣體和夾雜物不能充分向 鋼包頂部富集，鋼水中殘留的氣體和夾雜物多，氬氣流量過大，鋼包頂部的鋼水翻騰，反而 卷入氣體，污染鋼水。吹氬時間過短，鋼水中的夾雜物和氣體殘留量多，吹氬時間過長后， 鋼水降溫過多，不利于隨后的鑄件澆注。壓氣壓力小于5MPa時，鋼水中殘留的氣體和夾雜 物多，氬氣壓力超過20MI^后，氬氣對鋼水的攪拌加劇，易卷入氣體和鋼包頂部富集的夾雜 物，污染鋼液。選擇氬氣流量15 20L/min，氬氣壓力5 20MPa，吹氬時間6 10分鐘， 吹氬后鋼水的靜置時間3 12分鐘的吹氬凈化處理工藝，鋼水凈化效果好。吹氬后鋼水中 夾雜物明顯減少，有利于改善高速鋼軋輥的強韌性，提高其耐磨性和使用安全性。圖1是含 硼高速鋼熔液的吹氬工藝示意圖。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下特點1)本發(fā)明含硼高速鋼軋輥材料的硼元素收得率高，大于96%，而常規(guī)冶煉方法硼 元素的收得率僅為75 82%。2)本發(fā)明含硼高速鋼軋輥材料中夾雜物數(shù)量少，夾雜物數(shù)量小于0.5%，而采用 普通冶煉方法生產的含硼高速鋼軋輥材料中的夾雜物數(shù)量大于2%。3)本發(fā)明含硼高速鋼軋輥材料凝固組織細小，碳硼化合物形態(tài)和分布明顯改善， 80%以上的碳硼化合物呈斷網(wǎng)和孤立分布，相同熱處理條件下，其沖擊韌性比普通含硼高 速鋼軋輥材料提高30 %以上，抗拉強度提高25 %以上。


圖1含硼高速鋼熔液的吹氬工藝示意圖。1-渣層，2-鋼水包，3-鋼水，4-多孔透氣塞
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳述。實施例1本發(fā)明材料采用1000公斤中頻感應電爐熔煉，具體復合處理步驟如下1)先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，當鋼水成分調整合格后，先加入占鋼水總質 量0. 15%的硅鈣合金預脫氧、脫硫，硅鈣合金的質量分數(shù)(％ )為55 65Si，Ca > 31，Al <2. 4, C <0.8, P ^O. 04，S^O. 06，余量狗。然后加入0. 15%的鋁終脫氧，最后將鋼水溫度升至1630°C后出爐。2)鋼水出爐過程中，將硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。沖入鋼包中的硼鐵顆粒加入量占 鋼水總質量的3. 0%。硼鐵顆粒的尺寸為2 6mm，硼鐵顆粒加入鋼包前，須先加熱至1100°C 并保溫1小時。硼鐵顆粒沖入鋼包時的溫度不低于800°C，硼鐵顆粒的質量分數(shù)(％ )為 19 21B, C 彡 0. 5，Si 彡 4. 0，余量 Fe。3)將經(jīng)過250°C烘烤的復合變質劑放入鋼包底部，并用經(jīng)過650°C烘烤的鑄鐵屑 覆蓋，復合變質劑顆粒的尺寸為3 8mm，其加入量占鋼水總質量的3. 5%，鑄鐵屑的加入量 占鋼水總質量的1. 5%。復合變質劑的質量分數(shù)(％ )為30%稀土鎂硅鐵合金(具體質量 分數(shù)為8. 0 10. 0 % RE, 8. 0 10. 0 % Mg, 1. 0 3. 0 % Ca，Si ^ 44. 0 %, Mn ^ 2. 0 %, Ti ^ 1. 0%，余量狗)、15%鈦鐵、12%氮化鉻鐵(具體質量百分數(shù)為60 65%Cr，3.5 6. 5% Ν,Ο. 02 0. 06% C，0. 7 1. 5% Si，余量!^e)、20%含鍶硅鐵(具體質量百分數(shù)為 1. 2 3. 0% Sr, Si 彡 73%, Al 彡 0. 5%，余量 Fe)、12% 電石(CaC2)、11% ΚΜη04。隨后用 沖入法對鋼水進入復合變質處理。4)鋼水出爐3分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，氬氣流量20L/min， 氬氣壓力5MPa，吹氬時間10分鐘，吹氬后鋼水的靜置時間6min，鋼水溫度達到1463°C后，將 鋼水澆注成軋輥。軋輥材料經(jīng)淬火和兩次回火熱處理后的力學性能見表1。實施例2本發(fā)明材料采用500公斤中頻感應電爐熔煉，具體復合處理步驟如下1)先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，當鋼水成分調整合格后，先加入占鋼水總質 量0. 25%的硅鈣合金預脫氧、脫硫，硅鈣合金的質量分數(shù)(％)為55 65Si，Ca彡31， Al ^ 2. 4，C < 0.8，PS 0.04，SS 0.06，余量佝。然后加入0. 08%的鋁終脫氧，最后將鋼 水溫度升至1648°C后出爐。2)鋼水出爐過程中，將硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。沖入鋼包中的硼鐵顆粒加入量占 鋼水總質量的3. 5%。硼鐵顆粒的尺寸為2 6mm，硼鐵顆粒加入鋼包前，須先加熱至1000°C 并保溫2小時。硼鐵顆粒沖入鋼包時的溫度不低于800°C，硼鐵顆粒的質量分數(shù)(％ )為 19 21B, C 彡 0. 5，Si 彡 4. 0，余量 Fe。3)將經(jīng)過200°C烘烤的復合變質劑放入鋼包底部，并用經(jīng)過800°C烘烤的鑄鐵屑 覆蓋，復合變質劑顆粒的尺寸為3 8mm，其加入量占鋼水總質量的3. 0%，鑄鐵屑的加入量 占鋼水總質量的1. 0%。復合變質劑的質量分數(shù)(％ )為40%稀土鎂硅鐵合金(具體質量 分數(shù)為8. 0 10. 0 % RE, 8. 0 10. 0 % Mg, 1. 0 3. 0 % Ca，Si ^ 44. 0 %, Mn ^ 2. 0 %, Ti ^ 1.0%，余量狗)、10%鈦鐵、8%氮化鉻鐵(具體質量百分數(shù)為60 65%Cr，3.5 6. 5% Ν,Ο. 02 0.06% C，0.7 1.5% Si，余量!^e)、15%含鍶硅鐵(具體質量百分數(shù)為 1. 2 3. 0% Sr, Si 彡 73%, Al ( 0. 5%，余量 Fe)、12% 電石(CaC2) ,15% KMnO40 隨后用 沖入法對鋼水進入復合變質處理。4)鋼水出爐5分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，氬氣流量15L/min， 氬氣壓力20MPa，吹氬時間6分鐘，吹氬后鋼水的靜置時間8min，鋼水溫度達到1479°C后，將 鋼水澆注成軋輥。軋輥材料經(jīng)淬火和兩次回火熱處理后的力學性能見表1。實施例3本發(fā)明材料采用1000公斤中頻感應電爐熔煉，具體復合處理步驟如下
1)先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，當鋼水成分調整合格后，先加入占鋼水總質 量0. 18%的硅鈣合金預脫氧、脫硫，硅鈣合金的質量分數(shù)(％)為55 65Si，Ca彡31， Al ^ 2. 4，C < 0.8，PS 0.04，SS 0.06，余量佝。然后加入0. 12%的鋁終脫氧，最后將鋼 水溫度升至1630 1650°C后出爐。2)鋼水出爐過程中，將硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。沖入鋼包中的硼鐵顆粒加入量占 鋼水總質量的3. 2%。硼鐵顆粒的尺寸為2 6mm，硼鐵顆粒加入鋼包前，須先加熱至1050°C 并保溫1.5小時。硼鐵顆粒沖入鋼包時的溫度不低于800°C，硼鐵顆粒的質量分數(shù)(％)為 19 21B, C 彡 0. 5，Si 彡 4. 0，余量 Fe。3)將經(jīng)過220°C烘烤的復合變質劑放入鋼包底部，并用經(jīng)過700°C烘烤的鑄鐵屑 覆蓋，復合變質劑顆粒的尺寸為3 8mm，其加入量占鋼水總質量的3. 2%，鑄鐵屑的加入量 占鋼水總質量的1. 2%。復合變質劑的質量分數(shù)(％ )為38%稀土鎂硅鐵合金(具體質量 分數(shù)為8. 0 10. 0 % RE, 8. 0 10. 0 % Mg, 1. 0 3. 0 % Ca，Si ^ 44. 0 %, Mn ^ 2. 0 %, Ti ^ 1. 0%，余量狗)、13%鈦鐵、10%氮化鉻鐵(具體質量百分數(shù)為60 65% Cr，3. 5 6. 5% Ν,Ο. 02 0. 06% C，0. 7 1.5% Si，余量!^e)、20%含鍶硅鐵(具體質量百分數(shù)為 1. 2 3. 0% Sr，Si 彡 73%，Al 彡 0. 5%，余量 Fe)、6% 電石(CaC2)、13% ΚΜη04。隨后用沖 入法對鋼水進入復合變質處理。4)鋼水出爐4分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，氬氣流量18L/min， 氬氣壓力12MPa，吹氬時間8分鐘，吹氬后鋼水的靜置時間6min，鋼水溫度達到1471°C后，將 鋼水澆注成軋輥。軋輥材料經(jīng)淬火和兩次回火熱處理后的力學性能見表1。表1含硼高速鋼軋輥材料經(jīng)淬火和兩次回火熱處理后的力學性能
權利要求
1.一種含硼高速鋼軋輥材料的復合處理方法，其特征在于，包括以下步驟1)先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，當鋼水成分調整合格后，先加入占鋼水總質量 0. 15 0. 25%的硅鈣合金預脫氧、脫硫，然后加入0. 08 0. 15%的鋁終脫氧，最后將鋼水 溫度升至1630 1650°C后出爐；2)鋼水出爐過程中，將硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。沖入鋼包中的硼鐵顆粒加入量占鋼 水總質量的3. 0 3. 5%，硼鐵顆粒的尺寸為2 6mm，硼鐵顆粒加入鋼包前，須先加熱至 1000 1100°C并保溫1 2小時，硼鐵顆粒沖入鋼包時的溫度不低于800°C ；3)將經(jīng)過200 250°C烘烤的復合變質劑放入鋼包底部，并用經(jīng)過650 800°C烘烤的 鑄鐵屑覆蓋，復合變質劑顆粒的尺寸為3 8mm，其加入量占鋼水總質量的3. 0 3. 5%，鑄 鐵屑的加入量占鋼水總質量的1. 0 1. 5%，隨后用沖入法對鋼水進入復合變質處理；4)鋼水出爐3 5分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，氬氣流量15 20L/ min，氬氣壓力5 20MPa，吹氬時間6 10分鐘，吹氬后鋼水的靜置時間3 12min，鋼水 溫度達到1460 1480°C后，將鋼水澆注成軋輥。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，所述的硅鈣合金組成的質量分數(shù)(％)為 55 65Si，Ca 彡 31，Al 彡 2. 4，C 彡 0. 8，P 彡 0. 04，S 彡 0. 06，余量 Fe。
3.按照權利要求1的方法，其特征在于，所述硼鐵顆粒組成的質量分數(shù)(％)為19 21B, C 彡 0. 5，Si 彡 4. 0，余量 Fe。
4.按照權利要求1的方法，其特征在于，所述復合變質劑組成的質量分數(shù)(％)為 30 40%稀土鎂硅鐵合金(具體質量分數(shù)為8. 0 10.0% RE，8. 0 10. 0% Mg，1.0 3. 0% Ca, Si 彡 44. 0%,Μη 彡 2. 0%,Ti 彡 1. 0%，余量Fe)、10 15%鈦鐵、8 12%氮化鉻 鐵(具體質量百分數(shù)為60 65% Cr，3. 5 6. 5% Ν,Ο. 02 0. 06% C，0. 7 1. 5% Si，余 量!^e)、15 20%含鍶硅鐵(具體質量百分數(shù)為1. 2 3.0% S r，Si彡73%，Al彡0.5%， 余量 Fe)、6 12% 電石(CaC2)、10 ~ 15% KMnO4。
5.按照權利要求4的方法，其特征在于，所述稀土鎂硅鐵合金組成質量分數(shù)為8.0 10. 0% RE,8. 0 10. 0% Mg, 1. 0 3. 0% Ca, Si ( 44. 0%,Mn ( 2. 0%,Ti ( 1. 0%，余量 Fe。
6.按照權利要求4的方法，其特征在于，所述氮化鉻鐵組成質量百分數(shù)為60 65% Cr, 3. 5 6. 5% Ν,Ο. 02 0. 06% C，0. 7 1. 5% Si，余量 Fe。
7.按照權利要求4的方法，其特征在于，所述含鍶硅鐵組成質量百分數(shù)為1.2 3. 0% S r, Si ^ 73%, Al ^ 0. 5%，余量 Fe。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含硼高速鋼軋輥材料的復合處理方法，屬于耐磨材料技術領域。處理步驟如下首先在電爐內熔煉高速鋼軋輥材料，鋼水經(jīng)脫氧、脫硫后，將溫度升至1630～1650℃后出爐，然后將加熱至1000～1100℃，并破碎至2～6mm的硼鐵顆粒隨流沖入鋼包。鋼包底部預先加入了含稀土、鉀、鎂、鍶、鈣等多種微量元素的復合變質劑，鋼水出爐3～5分鐘后，在鋼包底部對鋼水進行吹氬凈化處理，吹氬時間6～10分鐘，鋼水溫度達到1460～1480℃后，將鋼水澆注成軋輥。軋輥具有夾雜物少、力學性能高和使用壽命長等特點，推廣應用具有很好的經(jīng)濟效益。
文檔編號C22C33/06GK102061423SQ20111000083
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權日2011年1月5日
發(fā)明者周榮, 岑啟宏, 竇永平, 符寒光, 蔣業(yè)華, 郭紅星, 雷永平 申請人:北京工業(yè)大學