球狀石墨鑄鋼軋輥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軋輥制作，尤其涉及球狀石墨鑄鋼軋輥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，高碳鋼在冶煉過程中經(jīng)過充分脫氧，那么在高溫退火處理時，必將引起 滲碳體的石墨化，從而折出片狀或小塊狀石墨，這種兼有鋼和鐵性能的材質(zhì)，即稱為石墨 鋼。石墨鋼所具有的高的抗熱裂性能，尤為人們所注目。然而，由于析出的游離石墨呈片狀 或塊狀，降低了鋼的強(qiáng)度和韌性，因此限制了石墨鋼的應(yīng)用范圍。50年代中葉，一些軋輥制 造廠在石墨鋼的基礎(chǔ)上，通過對化學(xué)成分的合理匹配，以及向鋼液中添加適量的孕育合金 和球化劑進(jìn)行孕育和球化處理，從而使鋼液在凝固過程中直接形成了球狀或蠕蟲狀的游離 石墨，該材質(zhì)的強(qiáng)度和韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了上述的石墨鋼，故稱為球狀石墨鑄鋼。球狀石墨鑄鋼 的疲勞強(qiáng)度比鑄鐵以及比未加合金和孕育劑的鋼大50%，熱穩(wěn)定性也好得多。然而球狀石墨 鑄鋼仍然存在硬度較高韌性不足的缺陷，抗熱裂性仍不夠高，長時間使用會交變應(yīng)力作用 下發(fā)生疲勞破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的球狀石墨鑄鋼軋輥韌性不足、抗熱裂性不高， 容易發(fā)生疲勞破壞，為此提供一種球狀石墨鑄鋼軋輥及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：球狀石墨鑄鋼軋輥，它包括以重量百分含量計：c: 1. 70-2. 20%, Si ：1. 40-1. 60%, Mn ：0. 80-0. 95%, P ^ 0. 01% ；S ^ 0. 02%, Cr ：0. 80-1. 50%, Ni ： 0· 20-1. 50%，Mo :0· 20-0. 50%，Ti :0· 4-0. 8%，O :0· 02-0. 04%，其余為 Fe。
[0005] 球狀石墨鑄鋼軋輥制備方法，它包括以下步驟：（1)、一次熔煉；在電弧爐內(nèi)進(jìn) 行氧化法熔煉，熔煉溫度為1300°C -1400°C，熔煉時間為30-40min，；（2)二次熔煉、將經(jīng) 過一次熔煉的鋼水導(dǎo)入熔煉爐進(jìn)行氧化法熔煉，熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時間為 40-60min，熔煉期間加入100-200g硼砂并攪拌均勻；（3)、孕育及球化處理：熔煉好的鋼液 轉(zhuǎn)移到鋼包中，鋼包中預(yù)先加入與鋼液重量比為1:3000-3500的鋁、稀土硅鐵鎂合金，出鋼 后對鋼包內(nèi)鋼液加入與鋼液重量比為1:300-500的環(huán)氧樹脂并攪拌均勻，靜置10-20min后 進(jìn)行澆鑄；（4)、熱處理，鋼坯開箱后進(jìn)行退火處理，退火溫度為600°C _650°C ;機(jī)械加工后 進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為800°C _880°C，當(dāng)軋輥冷卻到450°C時，停止冷卻，進(jìn)行回 火處理，回火溫度為460°C _500°C。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是在球狀石墨鑄鋼的基材中添加微量的Ti和0元素，可以使 基體組織形成規(guī)則均勻的粒狀球光體，進(jìn)而在不降低強(qiáng)度的前提下提高球狀石墨鑄鋼的韌 性；經(jīng)過一次熔煉和二次熔煉并加入環(huán)氧樹脂，對基體組織進(jìn)行改性，提高其對交變應(yīng)力的 抵抗力，進(jìn)而延長球狀石墨鑄鋼軋輥的使用壽命。
【具體實施方式】
[0007] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0008] 實施例1 :球狀石墨鑄鋼軋輥，它包括以重量百分含量計：C :1. 70%，Si :1. 40%，Mn : 0· 80%，P :0· 01% ;S :0· 02%，Cr :0· 80%，Ni :0· 20%，Mo :0· 20%，Ti :0· 4%，O :0· 02%，其余為 Fe。
[0009] 球狀石墨鑄鋼軋輥制備方法，它包括以下步驟：（1)、一次熔煉；在電弧爐內(nèi)進(jìn)行 氧化法熔煉，熔煉溫度為1300°C，熔煉時間為30min，；（2)二次熔煉、將經(jīng)過一次熔煉的鋼 水導(dǎo)入熔煉爐進(jìn)行氧化法熔煉，熔煉溫度為1700°C，熔煉時間為40min，熔煉期間加入100g 硼砂并攪拌均勻；（3)、孕育及球化處理：熔煉好的鋼液轉(zhuǎn)移到鋼包中，鋼包中預(yù)先加入與 鋼液重量比為1:3000的鋁、稀土娃鐵鎂合金，出鋼后對鋼包內(nèi)鋼液加入與鋼液重量比為 1:300的環(huán)氧樹脂并攪拌均勻，靜置IOmin后進(jìn)行澆鑄；（4)、熱處理，鋼坯開箱后進(jìn)行退火 處理，退火溫度為600°C ;機(jī)械加工后進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為800°C，當(dāng)軋輥冷卻 到450°C時，停止冷卻，進(jìn)行回火處理，回火溫度為460°C。
[0010] 實施例2 :球狀石墨鑄鋼軋輥，它包括以重量百分含量計：C :2. 00%，Si :1. 50%，Mn : 0· 85%，P :0· 007% ;S :0· 0:1%，Cr : I. 00%，Ni :0· 80%，Mo :0· 35%，Ti :0· 6%，0 :0· 03%，其余為 Fe0
[0011] 球狀石墨鑄鋼軋輥制備方法，它包括以下步驟：（1)、一次熔煉；在電弧爐內(nèi)進(jìn)行 氧化法熔煉，熔煉溫度為1350°C，熔煉時間為35min，；（2)二次熔煉、將經(jīng)過一次熔煉的鋼 水導(dǎo)入熔煉爐進(jìn)行氧化法熔煉，熔煉溫度為1750°C，熔煉時間為50min，熔煉期間加入150g 硼砂并攪拌均勻；（3)、孕育及球化處理：熔煉好的鋼液轉(zhuǎn)移到鋼包中，鋼包中預(yù)先加入與 鋼液重量比為1:3250的鋁、稀土娃鐵鎂合金，出鋼后對鋼包內(nèi)鋼液加入與鋼液重量比為 1:400的環(huán)氧樹脂并攪拌均勻，靜置15min后進(jìn)行澆鑄；（4)、熱處理，鋼坯開箱后進(jìn)行退火 處理，退火溫度為625°C ;機(jī)械加工后進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為840°C，當(dāng)軋輥冷卻 到450°C時，停止冷卻，進(jìn)行回火處理，回火溫度為480°C。
[0012] 實施例3:球狀石墨鑄鋼軋輥，它包括以重量百分含量計：C: 2. 20%，Si: 1.60%， Mn ： 0. 95%, P ：0. 004% ；S ：0. 0:08%, Cr ： I. 50%, Ni ： I. 50%, Mo ： 0. 50%, Ti ： 0. 8%, 0 ： 0.04%，其余為Fe。
[0013] 球狀石墨鑄鋼軋輥制備方法，它包括以下步驟：（1)、一次熔煉；在電弧爐內(nèi)進(jìn)行 氧化法熔煉，熔煉溫度為1400°C，熔煉時間為40min，；（2)二次熔煉、將經(jīng)過一次熔煉的鋼 水導(dǎo)入熔煉爐進(jìn)行氧化法熔煉，熔煉溫度為1800°C，熔煉時間為60min，熔煉期間加入200g 硼砂并攪拌均勻；（3)、孕育及球化處理：熔煉好的鋼液轉(zhuǎn)移到鋼包中，鋼包中預(yù)先加入與 鋼液重量比為1: 3500的鋁、稀土娃鐵鎂合金，出鋼后對鋼包內(nèi)鋼液加入與鋼液重量比為 1: 500的環(huán)氧樹脂并攪拌均勻，靜置20min后進(jìn)行澆鑄；（4)、熱處理，鋼坯開箱后進(jìn)行退火 處理，退火溫度為650°C ;機(jī)械加工后進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為880°C，當(dāng)軋輥冷卻 到450°C時，停止冷卻，進(jìn)行回火處理，回火溫度為500°C。
[0014] 本發(fā)明中的各個元素組分都要經(jīng)過嚴(yán)格控制，如果Si、Mn、Cr、Mo、P、Ni含量過 多或過少，珠光體組織的穩(wěn)定性得不到保證，韌性不夠，基體組織不夠細(xì)化，石墨形態(tài)不是 規(guī)則的球形。
[0015] 研宄發(fā)現(xiàn)加入微量的鈦和氧可以提高石墨的球化率和抗拉強(qiáng)度，但如果單獨加入 超過0. 4%的Ti會使石墨球化率和抗拉強(qiáng)度下降，只有同時加入Ti和0并使兩者之間比例 為2:1左右才會得到球光體基體組織和均勻細(xì)小的球狀石墨。
[0016] 本發(fā)明的實施例1-3球狀石墨鑄鋼軋輥與現(xiàn)有的球狀石墨鑄鋼軋輥的物理性能 對比如下表所示：
可見本發(fā)明制得的球狀石墨軋輥在抗拉強(qiáng)度、硬度、疲勞強(qiáng)度方面都優(yōu)于現(xiàn)有的球狀 石墨軋輥。
【主權(quán)項】
1. 球狀石墨鑄鋼軋輥，其特征是它包括以重量百分含量計：C :1. 70-2. 20%，Si : 1. 40-1. 60%, Mn ：0. 80-0. 95%, P^0.0 1% ；S ^ 0. 02%, Cr ：0. 80-1. 50%, Ni ：0. 20-1. 50%, Mo ： 0? 20-0. 50%，Ti :0? 4-0. 8%，0 :0? 02-0. 04%，其余為 Fe。2. 如權(quán)利要求1所述的球狀石墨鑄鋼軋輥制備方法，其特征是它包括以下步驟： (1)、一次熔煉；在電弧爐內(nèi)進(jìn)行氧化法熔煉，熔煉溫度為1300°C -1400°C，熔煉時間為 30-40min，；（2)二次熔煉、將經(jīng)過一次熔煉的鋼水導(dǎo)入熔煉爐進(jìn)行氧化法熔煉，熔煉溫度為 1700-1800°C，熔煉時間為40-60min，熔煉期間加入100-200g硼砂并攪拌均勻；（3)、孕育及 球化處理：熔煉好的鋼液轉(zhuǎn)移到鋼包中，鋼包中預(yù)先加入與鋼液重量比為1:3000-3500的 鋁、稀土硅鐵鎂合金，出鋼后對鋼包內(nèi)鋼液加入與鋼液重量比為1:300-500的環(huán)氧樹脂并 攪拌均勻，靜置10_20min后進(jìn)行澆鑄；（4)、熱處理，鋼坯開箱后進(jìn)行退火處理，退火溫度為 600°C _650°C ;機(jī)械加工后進(jìn)行正火+回火處理，正火溫度為800°C _880°C，當(dāng)軋輥冷卻到 450 °C時，停止冷卻，進(jìn)行回火處理，回火溫度為460 °C -500 °C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了球狀石墨鑄鋼軋輥，它包括以重量百分含量計：C：1.70-2.20%，Si：1.40-1.60%，Mn：0.80-0.95%，P≤0.01%；S≤0.02%，Cr：0.80-1.50%，Ni：0.20-1.50%，Mo：0.20-0.50%，Ti：0.4-0.8%，O：0.02-0.04%，其余為Fe。本發(fā)明的有益效果是在球狀石墨鑄鋼的基材中添加微量的Ti和O元素，可以使基體組織形成規(guī)則均勻的粒狀球光體，進(jìn)而在不降低強(qiáng)度的前提下提高球狀石墨鑄鋼的韌性；經(jīng)過一次熔煉和二次熔煉并加入環(huán)氧樹脂，對基體組織進(jìn)行改性，提高其對交變應(yīng)力的抵抗力，進(jìn)而延長球狀石墨鑄鋼軋輥的使用壽命。
【IPC分類】C22C37/10, C22C33/08
【公開號】CN104946965
【申請?zhí)枴緾N201510335520
【發(fā)明人】張曌, 章成希
【申請人】銅陵市大成軋輥有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月17日