[发明专利]原位复合碳化物颗粒强化耐磨轧辊及其制备方法

说明书

原位复合碳化物颗粒强化耐磨轧辊及其制备方法，属于轧钢技术领域。在轧辊基体内原位生成(Nb,Ti)C复合碳化物颗粒，先在中频感应电炉内熔炼含3.44‑3.78％C,12.06‑12.39％Cr,2.74‑2.90％Nb,0.77‑0.95％Si,1.03‑1.27％Al,2.55‑2.79％Co,4.51‑4.86％Mn和3.07‑3.38％Ni的铁水，并将铁水升温至1558‑1575℃，然后加入FeTi70，当温度降至1447‑1466℃时浇入铸型，并在铁水浇注过程中，随铁水流加入颗粒尺寸2‑4mm的硅钙钡合金。轧辊经铸造、加工和热处理后，具有优异的耐磨性和良好的使用效果。

技术领域

本发明公开了耐磨轧辊及其制备方法，特别涉及原位复合碳化物颗粒强化耐磨轧辊及其制备方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

轧辊是热轧板带钢生产过程中的关键备件，热轧板带钢常用的轧辊品种是镍铬钼无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊，其中镍铬钼无限冷硬铸铁轧辊中，由于石墨呈扁条状，且碳化物呈网状结构，所以基体强度相对较低，使用寿命不长，其次由于碳化物呈网状结构及石墨空穴的边界效应，使该材料抗热裂纹性能也欠佳，所制成轧辊在板带轧制过程中，随着轧制量的增加会产生热裂纹，因此需要经常停机更换轧辊，将其撤下修复，不仅影响生产效率，增加更换操作强度和修复工作量，而且热裂纹产生大大降低了轧辊的使用寿命，造成生产成本较高。热轧板带钢连轧机精轧前段用高铬铸铁轧辊，辊面在轧制过程中会产生一层具有较高强度和耐磨性的氧化膜，具有保护辊面，从而提高轧辊辊面的耐磨性，降低磨损的作用。然而现有的高铬铸铁轧辊，不仅高铬铸铁工作层会产生热裂纹，而且辊面产生的氧化膜在轧制过程中容易剥落，因而现有的高铬铸铁轧辊耐磨性差，辊耗较高。为了提高轧辊性能，中国发明专利CN108620560A公开了一种外加颗粒强化铸铁轧辊耐磨性能的加工方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)将废铁、钒钛生铁、镍板、铬铁、钼铁、钨铁配料后投放到中型感应电频炉中，加热熔炼至完全熔化，熔炼20min后然后加入部分硅铁取样分析，确定化学成分为C：2.8-3.6％；Si：0.7-1.1％；Mn：0.5-0.8％；Cr：1.6-2.5％；Ni：3-5％；Mo：0.2-0.70％；Ti：0.02-0.05％；V：0.03-0.10％；W：0.2-0.4％；P≤0.04％；S≤0.025％；余量为Fe；(2)当铁水温度达到1500-1530℃时扒渣，终脱氧，随后冷却至1430-1470℃，采用喂线法进行球化处理，球化剂加入量为1.4wt％，直读光谱分析仪检测球化处理后成分，加入硅铁调节碳、硅元素的含量，然后将复合纳米碳化硅孕育包芯线进行孕育处理，保温3-5min；(3)当孕育处理结束后清除浮渣，向铁水表面加入颗粒变质剂，在此温度下保持10-12min，保持10-12min后将变质剂轻轻压入铁水中深100-150mm处，保持3-5min；(4)变质处理结束后控制出炉前的铁水温度为1380-1450℃，将此部分铁水作为轧辊的外层浇注液，内层浇注液选用普通灰口铸铁液，浇注速度平稳，待外层浇注液凝固后浇注内层灰口铸铁液，浇注温度为1360-1380℃，即可得到耐磨轧辊；步骤(2)中所述的球化剂的成分为：铼1.9-2.2％、铈1.1-1.4％、镁6-6.2％、钙2.2-2.5％、钡1.3-1.4％、硅42-44％、铁为余量；步骤(2)中所述的复合碳化硅孕育包芯线的制备方法为：将50nm的碳化硅和10μm的碳化硅按照质量比1：9进行混合，然后将10μm碳化硅、50nm碳化硅、复合纳米碳化硅、碳化铬和铁硅孕育剂按照质量比2：3：4：4：0.2加到包芯机中用冷轧低碳钢带包裹即得；所述的孕育剂的添加量为铁水质量的0.8wt％；步骤(3)中所述的变质剂为NbC/Fe复合粉末中NbC的含量为28-35wt％，通过添加铁粉调节碳化铌粉末的密度，使漂浮在铁水表面，充分进行变质反应；所述的变质剂NbC/Fe复合粉末添加量为铁水质量的1.2wt％。中国发明专利CN 110184524A还公开了一种提高高铬铸铁轧辊耐磨性的Nb、V复合微合金化制备方法与具有高耐磨性的高铬铸铁轧辊，该发明的制备方法包括控制高铬铸铁轧辊组分中按质量百分比Nb、V的总量为0.8～1.8％，且Nb与V的质量比Nb：V为4：1～2：1，并根据高铬铸铁轧辊组分中的Cr与C的含量调整Nb、V的总量，以使高铬铸铁轧辊中形成含有Nb、V的共晶MC型碳化物。该发明所述的Nb、V复合微合金化制备方法可利用少量的Nb、V合金化，提高高铬铸铁轧辊的耐磨性。