CN108754299A - 一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，其高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.2～2.7％、Si：0.5～0.7％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.3～0.7％、W:2.0～5.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。采用复合离心方法铸造，将铸造得到的成型轧辊在其工作层表面温度为800～850℃时脱模，空冷到200℃～300℃，保温2～3h，以9～12℃/h的速度升温至950～980℃，保温30～60min，淬火降温至280～300℃，保温8～10h，采用激光强化后回火，得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。本发明的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，经过激光强化及回火后，能够增加硬度，且能够进一步细化组织的晶粒，进一步提高了耐腐蚀性和耐磨性。

Description

一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法
技术领域
本发明属于轧辊制造技术领域，特别涉及一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊及其制备方法。
背景技术
离心铸造的高铬铸铁轧辊在化工工业中得到广泛的使用，作为核心部件，其性能直接影 响研磨效率、维护更换周期等。现有技术的轧辊在使用过程中，常常存在以下的问题：
第一，高铬铸铁轧辊工作层在使用过程中，表层出现掉块或者开裂等的现象。
第二，高铬铸铁轧辊在潮湿的环境中工作时，容易产生腐蚀的现象。以上现象的出现， 会导致轧辊的耐磨性降低，影响轧辊的使用寿命。
第三，在使用其进行温度温度较高的化工用品的轧制时，需要有较好的耐腐蚀性的同时， 需要有较高的耐磨性和抗热裂性能，现有技术的轧辊已经不能满足要求。
第四，在腐蚀工况下，腐蚀与磨损之间存在互相作用，在高铬铸铁轧辊使用过程中，磨 损增加将会导致增加表面缺陷而加速腐蚀。
因此，如何调控高铬铸轧辊中Cr、C的添加量，通过并与其他合金元素协同作用，通过 合理的热处理方法，得到合理的金相组织，以改善高铬铸铁的耐腐蚀、耐磨性和抗热裂性能 需要进行***的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐腐蚀性好、耐磨性好、抗热裂性好的钨变质处理的高铬铸铁 轧辊。
本发明为实现上述技术目的，采用如下的技术方案。
一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯。高铬铸铁工作 层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.8％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～ 20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：<0.15％、 S：<0.15％，余量为铁。
一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼， 在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、 锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1530℃～1600℃，并将碳化钨作为调质 剂加入，精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440℃～ 1500℃，并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球 墨铸铁辊芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5～0.8％， 球化剂为钇基重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.1～1.6％。
步骤二、复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速≥1000r/min。
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530℃～ 1600℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至 1220℃～1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390℃～1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯 总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150～1170℃时，浇铸余量的 球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390～1410。
浇铸完毕后得到成型轧辊。
步骤三、热处理
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为800～850℃时脱模，出模后，空冷到 200℃～300℃，然后保温5～10h，进行去应力退火处理。然后，以9～12℃/h的速度升温至 950～980℃，保温30～60min，淬火后升温至280～300℃回火，保温8～10h，得到热处理后 的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
步骤四、激光强化
在热处理后的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，涂覆厚度为0.05～0.1mm。然后， 采用CO2激光***，对高铬铸铁轧辊工作层进行激光强化处理。处理时，控制光斑直径为4～ 5mm，激光功率控制在1800～2000W，激光扫描速度为500～800mm/min，光斑重复率控制在 50～60％，离焦量为-200μm，加工的同时喷射惰性气体，进行激光强化。然后，将轧辊在280～ 300℃二次回火，保温2～3h，得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
具体的，吸光材料为SiO2为骨料，膨润土为防尘剂，乙二醇为粘结剂，稀土为助剂，无 水乙醇为稀释剂。
为了适用高温轧制化工用品使用，本发明提供的钨变质处理的高铬铸铁轧辊的及其制备 方法，采用以下的方法进行控制。
本发明的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，在高铬铸铁工作层加入Cu元素，并采用碳化钨进 行调质，在现有技术的基础上，降低C含量。
由于高铬铸铁轧辊外层的组织是马氏体、奥氏体和碳化物，碳化物属于阴极相，当钨变 质处理的高铬铸铁轧辊处于潮湿环境，基体与碳化物形成腐蚀电池，导致材料腐蚀加剧。Cu 元素的加入，在锈层的裂纹孔等缺陷处富集，加速缺陷的愈合，起到了弥合锈层缺陷的作用， 阻塞腐蚀介质直接接触基体的通道，使锈层致密化。Cu的局部富集使区域的物相组成，晶体 发育受到抑制。也就是说，Cu元素可以抑制结晶化的进行，使锈层中难以生成α-Fe(OH)2供 给氧，使氧化还原周期不容易进行，在锈层上也就不容易生成微小裂纹或间隙，因此抑制了 向下层的还原锈。Fe(OH)2供给氧，使氧化还原周期不容易进行，高铬铸铁工作层材料就达到 了耐腐蚀的目的。
同时，Cu元素能够与高铬铸铁工作层中的P元素作用，于锈层中形成各种复合盐，成为 FeOOH结晶的核心，使内锈层的晶粒细小、致密，从而减小了离子通道和阳极面积，并且减 少了Fe3O4的生成，降低内锈层导电性，从而降低腐蚀速率。
而Cr的存在，也可以提高材料的腐蚀性，主要是因为Cr在锈层中作为氧的扩散障壁的 性质，Cr元素可以使钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力。
同时，Cu元素的存在，可以和Cr元素发生协同作用。这是因为，在高铬铸铁工作层中， Cr可能形成碳化物第二相，在基体中形成贫Cr区，从而导致高Cr区出现阳极行为，导致高 铬铸铁工作层的抗腐蚀性能降低，但是，Cu元素的存在弥补了这一缺陷，由于Cu在基体中 的分布趋势与Cr相反，其在碳化物附近偏高，弥补了由于贫Cr区域造成的腐蚀性能的降低。
高铬铸铁工作层中碳化物的存在对提高耐磨性有一定的作用，但是对材料的耐腐蚀性具 有一定的影响，会导致耐腐蚀磨损速率增加迅速。因此，本发明中，降低了C的含量，将C 含量控制在2.1～2.8％。
钨变质剂的主要成分为碳化钨，其显微硬度可以达到2800SV，充分分散到铁水中，能够 均匀分布于高铬铸铁工作层中，起到弥散强化的作用。
为了得到更为合理的金相组织，本发明还对热处理方法进行了研究和改进。
采用本发明的热处理方法制备的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，铸态下，其工作层金相为 奥氏体为基体，碳化物呈块状或菊花状分布，另有细小颗粒弥散分布在块状碳化物周围的组 织，碳化物的长度不超过30μm。
热处理后，其金相组织为M7C3型碳化物和马氏体，另含少量残余奥氏体，残余奥氏体的 含量在6％以下，组织细化，均匀性好，碳化物长度不超过50μm。
热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，通过工作层中合理的成分配置和热处理方法， 得到的高铬铸铁轧辊，工作层的组织细化均匀性好，在使用过程中，可以减少应力集中，无 掉块现象发生，而且能够提高钨变质处理的高铬铸铁轧辊工作层的耐腐蚀性。
经过热处理后，碳化钨能够均匀分布于高铬铸铁工作层的马氏体中，能够起到弥散强化 的作用，提高高铬铸铁工作层的硬度和耐磨性，具有良好的抗热裂性。
在腐蚀工况下，腐蚀与磨损之间存在互相作用，在钨变质处理的高铬铸铁轧辊使用过程 中，磨损增加有助于增加表面缺陷而加速腐蚀；而在腐蚀介质的作用下，高铬铸铁轧辊表面 形成疏松的腐蚀产物发生组织的选择性腐蚀，都会导致材料的耐磨性能降低。单纯经过热处 理的轧辊，在腐蚀工况下，仍然会有点腐蚀的现象存在。
为了进一步避免点腐蚀，本发明的钨变质处理的高铬铸铁轧辊在热处理后，进一步配合 激光强化。经过激光强化及回火后，不仅能够增加硬度，而且能够进一步细化组织的晶粒， 更有助于形成位错、挛晶等微观结构。进一步堵塞了微裂纹的扩展通道，避免了腐蚀产生的 表面缺陷，进一步提高了耐腐蚀性和耐磨性。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将说明本发明的具体 实施方式。显而易见地，下面描述的仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，可获得其他的实施方式。
本发明提供一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯。高 铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、 Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P： <0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
实施例1
钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼
高铬铸铁工作层按照如下配比配料，C：2.1％、Si：0.4％、Mn：0.5％、Cr：15％、Ni：0.5％、 Mo：0.5％、Cu：0.2％、W:2.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼， 在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、 锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1530℃，并将碳化钨作为调质剂加入， 精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440℃， 并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊 芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5％，球化剂为钇基 重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.1％。
步骤二、复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速1000r/min。
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至 1220℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一， 待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温 度为1390℃。
浇铸完毕后得到成型轧辊。
步骤三、热处理
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为850℃时脱模，出模后，空冷到300℃， 保温5h，进行去应力退火处理。然后，以9℃/h的速度升温至980℃，保温30min，淬火。 然后升温至300℃，保温8h，得到热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
步骤四、激光强化处理
向热处理后的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，然后，采用CO2激光激光***，对 高铬铸铁轧辊工作层进行激光表面强化处理。处理时，控制光斑直径为4mm，激光功率控制 在1800W，激光扫描速度为500mm/min，光斑重复率控制在50％，离焦量为-200μm，加工的 同时喷射惰性气体N2，进行激光强化。然后，将轧辊在300℃二次回火，保温2h，得到钨变 质处理的高铬铸铁轧辊。
具体的，吸光材料为SiO2为骨料，膨润土为防尘剂，乙二醇为粘结剂，稀土为助剂，无 水乙醇为稀释剂。
实施例2
钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼
高铬铸铁工作层按照如下配比配料，C：2.3％、Si：0.6％、Mn：0.6％、Cr：16％、Ni：0.8％、 Mo：0.8％、Cu：0.4％、W:3.0％、V：0.1％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼， 在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、 锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1550℃，并将碳化钨作为调质剂加入， 精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1450℃， 并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊 芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.6％，球化剂为钇基 重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.2％。
步骤二、复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速1200r/min。
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1550℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至 1230℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1400℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一， 待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1160℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温 度为1400℃。
浇铸完毕后得到成型轧辊。
步骤三、热处理
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为830℃时脱模，出模后，空冷到250℃， 保温6h，进行去应力退火处理。然后，以10℃/h的速度升温至960℃，保温50min，淬火， 然后升温至280℃回火，保温9h，得到热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
步骤四、激光强化处理
向热处理后的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，涂覆吸光材料，然后，采用CO2激光激光***，对高铬铸铁轧辊工作层进行激光表面强化处理。处理时，控制光斑直径为 4.5mm，激光功率控制在1900W，激光扫描速度为600mm/min，光斑重复率控制在55％，离焦 量为-200μm，加工的同时喷射惰性气体N2，进行激光强化。然后，将轧辊在280℃二次回火， 保温2.5h，得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
具体的，吸光材料为SiO2为骨料，膨润土为防尘剂，乙二醇为粘结剂，稀土为助剂，无 水乙醇为稀释剂。
实施例3
钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼
高铬铸铁工作层按照如下配比配料，C：2.4％、Si：0.6％、Mn：0.7％、Cr：17％、Ni：1％、 Mo：1％、Cu：0.5％、W:4.0％、V：0.2％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼， 在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、 锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1570℃，并将碳化钨作为调质剂加入， 精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1480℃， 并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊 芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.7％，球化剂为钇基 重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.4％。
步骤二、复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速1300r/min。
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1570℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至 1235℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1400℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一， 待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1160℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温 度为1400℃。
浇铸完毕后得到成型轧辊。
步骤三、热处理
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为800℃时脱模，出模后，空冷到200℃， 然后保温7h，进行去应力退火处理。然后，以11℃/h的速度升温至950℃，保温60min，淬 火，然后升温至300℃，保温10h，得到热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
步骤四、激光强化处理
向热处理后的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，涂覆吸光材料，然后，采用CO2激光激光***，对高铬铸铁轧辊工作层进行激光表面强化处理。处理时，控制光斑直径为5mm， 激光功率控制在2000W，激光扫描速度为700mm/min，光斑重复率控制在60％，离焦量为-200 μm，加工的同时喷射惰性气体N2，进行激光强化。然后，将轧辊在300℃二次回火，保温3h， 得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
具体的，吸光材料为SiO2为骨料，膨润土为防尘剂，乙二醇为粘结剂，稀土为助剂，无 水乙醇为稀释剂。
实施例4
钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼
高铬铸铁工作层按照如下配比配料，C：2.6％、Si：0.5％、Mn：0.8％、Cr：18％、Ni：1.5％、 Mo：1.5％、Cu：0.6％、W：5.0％、V：0.3％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼， 在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、 锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1580℃，并将碳化钨作为调质剂加入， 精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1490℃， 并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊 芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.8％，球化剂为钇基 重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.5％。
步骤二、复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速1400r/min。
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1590℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至 1240℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1400℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一， 待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1160℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温 度为1400℃。
浇铸完毕后得到成型轧辊。
步骤三、热处理
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为850℃时脱模，出模后，空冷到280℃， 然后保温8h，进行去应力退火处理。然后，以12℃/h的速度升温至970℃，保温40min，淬 火，然后升温至280℃，保温8h，得到热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
步骤四、激光强化处理
向热处理后的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，涂覆吸光材料，然后，采用CO2激光激光***，对高铬铸铁轧辊工作层进行激光表面强化处理。处理时，控制光斑直径为 4.5mm，激光功率控制在1900W，激光扫描速度为800mm/min，光斑重复率控制在55％，离焦 量为-200μm，加工的同时喷射惰性气体N2，进行激光强化。然后，将轧辊在280℃二次回火， 保温2.5h，得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
具体的，吸光材料为SiO2为骨料，膨润土为防尘剂，乙二醇为粘结剂，稀土为助剂，无 水乙醇为稀释剂。
实施例5
钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼
高铬铸铁工作层按照如下配比配料，C：2.9％、Si：0.8％、Mn：0.6％、Cr：20％、Ni：2％、 Mo：2％、Cu：0.8％、W:6.0％、V：0.4％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼， 在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、 锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1600℃，并将碳化钨作为调质剂加入， 精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1500℃， 并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊 芯铁水。具体的，孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.8％，球化剂为钇基 重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.6％。
步骤二、复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速1500r/min。
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1600℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至 1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一， 待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温 度为1410℃。
浇铸完毕后得到成型轧辊。
步骤三、热处理
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为830℃时脱模，出模后，空冷到300℃， 然后保温10h，进行去应力退火处理。然后，以9℃/h的速度升温至960℃，保温60min，淬 火，然后升温至290℃，保温10h，得到热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
步骤四、激光强化处理
向热处理后的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，涂覆吸光材料，然后，采用CO2激光激光***，对高铬铸铁轧辊工作层进行激光表面强化处理。处理时，控制光斑直径为5mm， 激光功率控制在2000W，激光扫描速度为800mm/min，光斑重复率控制在50％，离焦量为-200 μm，加工的同时喷射惰性气体N2，进行激光强化。然后，将轧辊在290℃二次回火，保温2h， 得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
具体的，吸光材料为SiO2为骨料，膨润土为防尘剂，乙二醇为粘结剂，稀土为助剂，无 水乙醇为稀释剂。
实施例2实施例检验结果。
采用本发明的热处理方法制备的钨变质处理的高铬铸铁轧辊，铸态下，其工作层金相为 奥氏体为基体，碳化物呈块状或菊花状分布，另有细小颗粒弥散分布在块状碳化物周围的组 织，碳化物的长度不超过30μm。
铸态下，高铬铸铁工作层组织主要为M7C3型碳化物(Cr,Fe)7C3和残余奥氏体。经过淬火 后，组织主要为M7C3型碳化物(Cr,Fe)7C3和马氏体，残余奥氏体已经消失，或者含量极少。
热处理后，高铬铸铁工作层组织均匀，碳化物细小。残余奥氏体含量少，不超过6％。细 化且均匀的组织使得轧辊在使用过程中减少了应力集中，无掉块现象发生。
经过热处理后，碳化钨能够均匀分布于高铬铸铁工作层的马氏体中，能够起到弥散强化 的作用，提高高铬铸铁工作层的硬度和耐磨性，具有良好的抗热裂性。
经过激光强化及回火后，不仅能够增加硬度，而且能够进一步细化组织的晶粒，更有助 于形成位错、挛晶等微观结构。进一步堵塞了微裂纹的扩展通道，避免了腐蚀产生的表面缺 陷，进一步提高了耐腐蚀性和耐磨性。
实施例2的激光强化前后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊在NaCl溶液中腐蚀30d，腐蚀率 测试结果显示，其腐蚀率为0.046mm/year,耐腐蚀率好。激光强化后，未见明显锈斑出现。 其腐蚀率也降低至0.032mm/year。
另进行激光强化前后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊磨损实验，激光强化前在磨损试验机 上进行磨粒磨损实验30min后，磨损失重为0.048g/g，耐磨性能良好，激光强化后，磨损失 重为0.040g/g。
另进行激光强化前后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊的热冲击试验，热冲击最大裂纹深度 为790μm和680μm。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要 求的保护范围内，对本发明做出任何的修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯，其特征在于：高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。
2.一种钨变质处理的高铬铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、熔炼，
高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比为，C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、W:2.0～6.0％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁；
按照高铬铸铁工作层的化学成分及其质量百分比配料，进行高铬铸铁工作层铁水的熔炼，在中频感应炉中按照高铬铸铁工作层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、钼铁、镍板、钒铁、废铜，熔炼温度为1530℃～1600℃，并将碳化钨作为调质剂加入，精炼调质，调整成分合格后，得到高铬铸铁工作层铁水；
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440℃～1500℃，并向其中加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后，得到球墨铸铁辊芯铁水；
孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5～0.8％，球化剂为钇基重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.1～1.6％；
步骤二、复合离心铸造成型，
使用卧式离心机浇铸钨变质处理的高铬铸铁轧辊，卧式离心机转速≥1000r/min；
浇铸高铬铸铁工作层，将高铬铸铁工作层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530℃～1600℃；
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬铸铁工作层的内壁温度冷却至1220℃～1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390℃～1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150～1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390～1410；
浇铸完毕后得到成型轧辊；
步骤三、热处理，
将步骤二中得到的成型轧辊在其工作层表面温度为800～850℃时脱模，出模后，空冷到200℃～300℃，然后保温5～10h，进行去应力退火处理，然后，以9～12℃/h的速度升温至950～980℃，保温30～60min，淬火后升温至280～300℃，保温8～10h，得到热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊；
步骤四、激光强化，
在热处理后的钨变质处理的高铬铸铁轧辊的高铬铸铁轧辊工作层表面涂覆吸光材料，涂覆厚度为0.05～0.1mm，然后，采用CO2激光***，对高铬铸铁轧辊工作层进行激光强化处理，处理时，控制光斑直径为4～5mm，激光功率控制在1800～2000W，激光扫描速度为500～800mm/min，光斑重复率控制在50～60％，离焦量为-200μm，加工的同时喷射惰性气体，进行激光强化，然后，将轧辊在280～300℃二次回火，保温2～3h，得到钨变质处理的高铬铸铁轧辊。
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