[发明专利]轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及金属铸造工艺，具体地说是涉及轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法。

背景技术

轧辊是钢铁材料轧制成形实现其各种使用功能和大幅增值的极其重要的部件，冶金轧辊的制造水平也是体现一个国家钢铁制造业水平的标志之一。为了扩大我国钢材品种，提高钢材质量，必须对轧辊的需求量和品种提出更高的要求。因此开发新的轧辊材质及其制造工艺以满足我国轧钢工业的需求，已成为当前的一个重要课题。

高速钢轧辊是用硬度高、耐磨性和红硬性好的高碳高钒高速钢作为轧辊的工作层材料，同时用强度和韧性满足轧钢要求的锻钢、铸钢或铸铁作为轧辊的芯部材料以冶金方式复合起来而成的新型复合轧辊。然而，高速钢轧辊铸造组织粗大，沿晶界分布着数量较多的大块状和网状共晶碳化物，导致高速钢轧辊强韧性低，使用中易断裂和剥落。变质处理是在铸造条件下改善高速钢中碳化物形态和分布的最有效的方法。变质元素不但可以作为碳化物形成的异质核心，增大形核率，而且通过细化晶粒还可以减少晶界偏祈，从而改善高速钢轧辊力学性能和使用性能。

目前高速钢轧辊所用合金的晶粒和组织细化处理的变质细化剂(即孕育剂)大部分是块状的，采用普通熔炼工艺熔炼和将铸锭粉碎成小块使用。由如此孕育剂细化的高速钢轧辊铸态组织中，晶粒仍然较为粗大，碳化物断网现象不明显，轧辊用高速钢合金力学性能得不到很大提高。由于其细化剂的晶粒尺寸远不是纳米级，所以对轧辊用高速钢合金基体晶粒和组织的细化效果并不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备和应用方法，该孕育剂是一种将钒铁、铌铁和生铁按一定配比混合熔炼凝固后经快淬处理得到的薄带，在熔炼轧辊用高速钢过程中加入该孕育剂，使Nb与V原位形成复合碳化物(V，Nb)C，其作为初晶析出时，密度与钢液大致相同，从而作为基体合金液体的孕育变质形核核心，整体细化轧辊用高速钢基体晶粒和组织，从而提高了轧辊用高速钢材料的综合力学性能。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法，步骤如下：

第一步，配料

采用来自铸造原料市场的铌铁、钒铁中间合金和生铁为原料，其中铌铁中间合金的成分为质量百分比65～70％铌和30～35％铁，钒铁中间合金的成分为质量百分比49～53％钒和47～51％铁，生铁为钢铁工业常用的成分公知的铁碳合金，按设定的质量比Fe∶V∶Nb＝3.2～5.6∶1.9～4.3∶1.5～3.5称好所需的铌铁、钒铁和生铁；

第二步，熔融

将第一步称好的铌铁、钒铁和生铁混合放入真空熔炼炉中，使其熔融后充分混合均匀并凝固成FeVNb中间合金块体；

第三步，离心快淬甩带

称取所需量的由第二步制得的FeVNb中间合金块体，将它们破碎成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与坩埚内的FeVNb中间合金小块之间的距离为0.5～1.5mm，关闭真空快淬炉的炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力为5×10^-3Pa，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.04～0.05Pa，通电，起弧后调节弧电流逐步上升至500～600A，将水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金熔化，待水冷铜坩埚内的FeVNb中间合金全部熔化成液态时，倾斜水冷铜坩埚使得FeVNb中间合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面温度为10～15℃，熔融液态FeVNb中间合金与其接触后，迅速凝固，钼轮边缘线速度为35m/s，FeVNb中间合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂，即为轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂。

上述轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的制备方法中，所述铌铁中间合金、钒铁中间合金和生铁原料由供应商提供，成分均是公知的；所涉及到的设备和工艺操作方法均为本技术领域技术人员所公知的。

轧辊用高速钢组织变质细化用的孕育剂的应用方法，将平均厚度为0.1～0.3mm，平均宽度为1～2.5mm，平均长度为3～8mm的薄片状快速凝固FeVNb中间合金孕育剂用于轧辊用高速钢组织变质细化，具体步骤如下：

第一步，轧辊用高速钢合金原料的配料