CN110819888A - 高镍贝氏体离心复合辊环及制造方法 - Google Patents

高镍贝氏体离心复合辊环及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于复合辊环技术领域，具体的涉及一种高镍贝氏体离心复合辊环及制造方法。辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：C 3.0～3.6％，Si 1.0～2.0％，Mn 0.4～1.2％，S≤0.03，P≤0.03，Cr 0.5～1.5％，Ni 3.0～4.5，Mo 0.3～1.0％，Nb 0.3～0.5％，余量为Fe。本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环，具有硬度高、耐磨性好、抗冲击性好的优点，综合性能指标达到了建材高细碎对辊机的工作要求。

Description

高镍贝氏体离心复合辊环及制造方法
技术领域
本发明属于复合辊环技术领域，具体的涉及一种高镍贝氏体离心复合辊环及制造方法。
背景技术
目前，在国内辊式破碎领域中，因为该破碎方式具有节能、环保等优势，逐渐被许多行业采用，但是技术装备水平与发达国家相比还有很大的差距，特别是耐磨材料制造工艺水平远不能满足行业的发展要求。大多数设备采用的是表面堆焊、冷硬铸铁和中锰球铁等辊环，远不能满足行业高耐磨、超细碎物料处理要求。对辊机辊环在工作中会不断受到物料的冲击与研磨作用，出现沟槽，影响物料的破碎效果。在很多情况下，有些耐磨辊环尚未磨损，就发生了早期破裂，被迫停机大修更换辊环，严重影响了设备的正常运行。随着设备大型化的发展要求，行业专家多次倡导企业加强直径为1200～1400mm的特大型对辊机辊环的技术研发和资金投入力度。高镍贝氏体离心复合高合金辊环就是在这样一个行业发展背景下研发生产的，采用本技术生产的辊式机辊环，在生产过程中比传统工艺减少了工业废水、废气等的排放，符合国家环保要求。而且采用离心复合铸造的方法，既提高了辊环性能，又节约了大量稀有金属，因而该高镍贝氏体复合辊环具有很高的性价比，极具行业推广价值。
可以预测，随着产品质量、品种和产量的提高，高镍贝氏体复合辊环在国内相关行业推广使用后，将为更多的企业带来巨大的经济效益，同时从工业废料的利用角度来看，必将带来巨大的环保和社会效益。
现有的铸造大型辊环的工艺有以下几种：
砂型铸造：缺点是组织粗大，沙眼、气孔、夹渣、缩松等缺陷难以避免，严重影响使用性能和安全可靠性。只能采用单一金属铸造，合金浪费大，内孔难以加工。
静态金属型外形+砂型内芯铸造：缺点是组织不均匀，气孔、夹渣、缩松等缺陷难以避免，外部工作层白口硬度和厚度难以控制，严重影响使用性能和安全可靠性。只能采用单一金属铸造，合金浪费大。
立式离心铸造：大型辊环一般采用立式离心铸造，缺点是设备投入大，内孔容易受到重力影响，形成抛物线型，导致辊环两端壁厚差大，同时两端金属因立式浇注的原因混溶差别大，性能受到影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高镍贝氏体离心复合辊环。该复合辊环具有硬度高、耐磨性好、抗冲击性好的优点，综合性能指标达到了建材高细碎对辊机的工作要求；本发明同时提供了其制造方法。
本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环，辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：C 3.0～3.6％，Si 1.0～2.0％，Mn 0.4～1.2％，S≤0.03，P≤0.03，Cr 0.5～1.5％，Ni 3.0～4.5，Mo 0.3～1.0％，Nb 0.3～0.5％，余量为Fe。
其中：
内外金属混熔层的厚度为2-3mm。
以质量百分数计，孕育灰铁250化学组成为：C 3.2～3.5％，Si 1.8～2.3％，Mn0.6～1.2％，S≤0.06，P≤0.06，余量为Fe。
孕育灰铁250是灰铁250铁水出铁时采用75SiFe和SiCaBa复合孕育剂进行孕育处理，复合孕育剂加入量为铁水重量的0.6-0.8％。
内外金属混熔层为复合金属氧化渣相，复合金属氧化渣相是O型和NB型复合保护渣，保护渣加入高温铁水，与铁水表面的高熔点氧化铁、氧化铬反应，形成新的低熔点硅酸盐、硼酸盐复合渣相，增加氧化渣的流动性。
所述的O型是二氧化硅、硅酸盐和硼酸盐的混合物；NB型是无水硼酸。
本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，包括以下步骤：
(1)高镍贝氏体合金球铁和孕育灰铁250分别进行熔炼；
(2)高镍贝氏体合金球铁铁水出炉时，进行复合球化变质处理；
(3)采用离心机制备复合辊环毛坯；
(4)保温缓冷热处理；
(5)后处理。
其中：
步骤(1)中所述的熔炼在中频感应炉中进行，高镍合金外层的熔炼温度为1450～1500℃，孕育灰铁250内层熔炼温度为1450～1500℃。
步骤(2)中所述的铁水出炉时，在铁水包内，加入镍镁合金、稀土硅和硅钙钡合金进行复合球化变质处理，以细化基体晶粒，改变铸件碳化物和石墨形貌，提高抗磨性和韧性。
镍镁合金的加入量为铁水重量的1.5-1.8％，稀土硅的加入量为铁水重量的0.2-0.3％，硅钙钡的加入量为铁水重量的0.4-0.6％。
步骤(3)中所述的制备在卧式托滚式离心机上进行。
步骤(3)中所述的制备，包括以下步骤：
A、离心机模具内壁预先涂耐高温涂料，并控制温度为130-180℃，合金铁水达到浇注要求时，转动离心机转速为300-350r/min；
B、将复合球化变质处理后的高镍贝氏体合金球铁铁水浇注到离心机模具内，形成辊环外层，并采用远红外测温仪测定铁水内表面熔渣温度；
C、在辊环外层的内表面加入O型和NB型复合保护渣，形成辊环过渡层；
D、当温度降至950～980℃时，浇入孕育灰铁250铁水；
E、测试内壁铁水熔渣温度，温度低于800℃后，停机脱模，取出复合辊环毛坯。
其中：
步骤(3)B步骤中所述的浇注温度为1340～1380℃，铁水内表面熔渣温度为950-980℃。
步骤(3)C步骤中所述的复合保护渣的加入量为5-7Kg/m2。
步骤(3)C步骤中所述的浇注温度为外层金属内表面降温至液固两相区的温度。
步骤(3)C步骤中加入O型和NB型复合保护渣进行防氧化保护，形成的复合金属氧化渣相，降低了Cr、Fe等高熔点合金氧化渣的新渣相的熔点，增加了复合氧化渣的流动性，依靠离心力的比重差上浮到内层金属内表面，实现良好的冶金复合界面。
步骤(3)D步骤中所述的浇注温度为1320～1350℃。
步骤(4)中所述的毛坯铸件转到热处理炉，炉温预先升至300～400℃，让辊环以＜8-10℃/h的速率随炉缓慢冷却至100℃以下，以减少铸造应力，方便后续机加工。
步骤(5)中所述的后处理包括粗加工、回火、静加工和检验工序。
所述的粗加工是将去应力回火后的辊环进行粗加工，预留热处理变形量及精加工量。
所述的回火是将粗加工后的铸件升温至400～450℃，并根据辊环的厚度进行8～16小时的保温，随炉缓冷至100℃以下出炉。
所述的精加工是将回火后的辊环按要求加工成品。
所述的检验是成品铸件经硬度、探伤检验合格后，打印钢号、出厂。
本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环，是一种应用于砖瓦建材行业用以研磨各种物料的高镍贝氏体离心复合辊环。
高镍贝氏体离心复合辊环内层与外层铁水的化学组成设计原理为：
高镍贝氏体合金球铁化学组成为：C 3.0～3.6％，Si 1.0～2.0％，Mn 0.4～1.2％，S≤0.03，P≤0.03，Cr 0.5～1.5％，Ni 3.0～4.5，Mo 0.3～1.0％，Nb 0.3～0.5％，余量为Fe。
经热处理后的基体组织为：贝氏体+少量马氏体+碳化物+残余奥氏体+石墨。
碳是耐磨合金铸铁中的重要元素，碳在金属凝固过程中，因冷却速度和球化孕育处理的作用，在凝固组织中获得一定量的碳化物和球状石墨，考虑到本发明应用于细碎含有高硬度石英颗粒的泥土等物料，组织中需要一定量的高硬度的碳化物，同时辊环工作时不免还要受到物料的冲击作用，需要适量的球状石墨。综合考虑碳适宜控制在C 3.0～3.6％。
硅是强石墨化元素，成分中的硅用来在原铁水和球化孕育增硅，通过硅的含量控制，可以得到不同含量比例的碳化物和石墨，针对不同耐磨和破碎冲击韧性要求，本设计选择的Si含量为1.0～2.0％。
锰是碳化物促进元素，针对本发明辊环的应用工况，选择Mn 0.4～1.2％。
磷是容易形成脆性相和增加偏析的有害元素，一般贝氏体球铁控制P≤0.05以下，考虑到本发明大型辊环的凝固条件，P≤0.03可以有效保证贝氏体组织的强度和韧性。
硫是反石墨化元素，通过球化脱硫作用控制S≤0.03，确保组织中的球状石墨形态。
镍是获得贝氏体组织的重要元素，使凝固组织转变的C曲线右移，能够有效抑制珠光体的形成，在离心金属型的冷却速度下，获得高含量的铸态贝氏体组织。镍和钼的配合使用，可以大幅提高辊环组织的强度和韧性，同时考虑到为减少大型厚壁辊环在离心作用下的偏析影响，本发明采用了较高含量的镍，球化后的成品中Ni 3.0～4.5。
钼是获得贝氏体球铁组织的最关键元素，与镍的配合使用，明显使C曲线右移，确保金属在连续冷却过程中获得贝氏体为主的基体组织。
铬是碳化物形成元素，显著增加材料的硬度和耐磨性。因本发明辊环应用于建材原料的破碎，辊环受到的工作压力比冶金轧钢工况要小得多，主要以硬物料的研磨为主，因此本发明中铬选择了较高的含量，Cr控制在0.5～1.5％。
铌的作用主要是细化晶粒，形成碳化物的作用相对较弱。本发明中的大型辊环整体较厚，凝固速度相对较慢，为促进凝固组织的细化，增加材料凝固初期的热强度，减少热裂倾向，铌的加入量一般要大于0.3，因此选择Nb 0.3～0.5％。
辊环的内层材料的作用主要是承担装配应力和减缓使用中的震动，为减少铸造应力，同时更有利于离心复合的渣相上浮，本发明采用了HT250的材质C 3.2～3.5％，Si 1.8～2.3％，Mn 0.6～1.2％，S≤0.06，P≤0.06。
本发明工艺制造的大型复合辊环直径为1200-1400mm，单重5-7吨，主要应用于建材砖瓦行业的高速对辊细碎机，用于破碎空心砖原料煤矸石、页岩、炉渣等工业废料以及冶金行业的四辊破碎机，用于破碎煤、焦炭等原料。
大型复合辊环采用卧式离心铸造工艺的难处是大型辊环径向线收缩量大，外层金属凝固后与金属模具内壁形成一个大的间隙，在高速旋转不断凝固收缩的条件下，浇入内层铁水，对外层形成一个大的压力，同时内层铁水还要向外层传热，让刚凝固的外层金属重新升温，降低热强度，加剧了辊环热裂的风险，工艺控制难度很大。本发明采用了合理的浇注转速和适于大型离心铸造的覆膜砂，有效防止了大型辊环浇注时的冲砂现象，保证了外层铁水的冷却均匀性，从多角度解决了离心热裂问题。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，在浇注时加入O型和NB型复合保护渣进行防氧化保护，内外两层冶金结合强度高，热处理残余应力小。
(2)本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环，在使用时，不易发生内外层分离脱落的现象，外层合金耐磨性高，抗冲击韧性好，不易出现沟槽和崩边掉块等现象，内层孕育HT250减震好，降低了工作时的振动，而且只有外层工作层含有Cr、Mo、Ni、Nb等贵重合金，降低了综合制造成本。
(3)本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环，辊环外层采用高镍贝氏体材料，内层工作层采用孕育灰铁材料。利用离心力，靠冶金结合铸造成一体，内外金属层过渡层控制良好，冶金结合强度高，内层工作层无夹渣等缺陷。
(4)本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环，具有硬度高、耐磨性好、抗冲击性好的优点，综合性能指标达到了建材高细碎对辊机的工作要求。
附图说明
图1是高镍贝氏体离心复合辊环的结构示意图；
图2是高镍贝氏体离心复合辊环制备工艺流程图。
图中：1、外层高镍贝氏体合金；2、冶金复合界面；3内层孕育HT250。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的高镍贝氏体离心复合辊环，辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，试制Φ1400mm*1200mm的复合辊环，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：C 3.29％，Si 1.724％，Mn 0.61％，S0.025，P 0.026，Cr 0.067％，Ni 3.82，Mo 0.76％，Nb 0.43％，余量为Fe。
其中：
内外金属混熔层的厚度为2.5mm。
以质量百分数计，孕育灰铁250化学组成为：C 3.45％，Si 2.26％，Mn 0.92％，S0.046，P 0.042，余量为Fe。
孕育灰铁250是灰铁250铁水出铁时采用75SiFe和SiCaBa复合孕育剂进行孕育处理，复合孕育剂加入量为铁水重量的0.75％。
内外金属混熔层为复合金属氧化渣相，复合金属氧化渣相是O型和NB型复合保护渣，保护渣加入高温铁水，与铁水表面的高熔点氧化铁、氧化铬反应，形成新的低熔点硅酸盐、硼酸盐复合渣相，增加氧化渣的流动性。
所述的O型是二氧化硅、硅酸盐和硼酸盐的混合物；NB型是无水硼酸。
本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，包括以下步骤：
(1)高镍贝氏体合金球铁和孕育灰铁250分别进行熔炼；
(2)高镍贝氏体合金球铁铁水出炉时，进行复合球化变质处理；
(3)采用离心机制备复合辊环毛坯；
(4)保温缓冷热处理；
(5)后处理。
其中：
步骤(1)中所述的熔炼在中频感应炉中进行，高镍合金外层的熔炼温度为1480℃，孕育灰铁250内层熔炼温度为1458℃。
步骤(2)中所述的铁水出炉时，在铁水包内，加入镍镁合金、稀土硅和硅钙钡合金进行复合球化变质处理，以细化基体晶粒，改变铸件碳化物和石墨形貌，提高抗磨性和韧性。
镍镁合金的加入量为铁水重量的1.6％，稀土硅的加入量为铁水重量的0.25％，硅钙钡的加入量为铁水重量的0.5％。
步骤(3)中所述的制备在卧式托滚式离心机上进行。
步骤(3)中所述的制备，包括以下步骤：
A、离心机模具内壁预先涂耐高温涂料，并控制温度为145℃，合金铁水达到浇注要求时，转动离心机转速为340r/min；
B、将复合球化变质处理后的高镍贝氏体合金球铁铁水浇注到离心机模具内，形成辊环外层，并采用远红外测温仪测定铁水内表面熔渣温度；
C、在辊环外层的内表面加入O型和NB型复合保护渣，形成辊环过渡层；
D、当温度降至965℃时，浇入孕育灰铁250铁水；
E、测试内壁铁水熔渣温度，温度为750℃时，停机脱模，取出复合辊环毛坯。
其中：
步骤(3)B步骤中所述的浇注温度为1360℃，铁水内表面熔渣温度为965℃。
步骤(3)C步骤中所述的复合保护渣的加入量为6Kg/m2。
步骤(3)C步骤中所述的浇注温度为外层金属内表面降温至液固两相区的温度。
步骤(3)D步骤中所述的浇注温度为1338℃。
步骤(4)中所述的毛坯铸件转到热处理炉，炉温预先升至380℃，让辊环以＜8-10℃/min的速率随炉缓慢冷却到100℃以下，以减少铸造应力，方便后续机加工。
步骤(5)中所述的后处理包括粗加工、回火、静加工和检验工序。
所述的粗加工是将去应力回火后的辊环进行粗加工，预留热处理变形量及精加工量。
所述的回火是将粗加工后的铸件升温至430℃，并根据辊环的厚度进行12小时的保温，随炉缓冷至100℃以下出炉。
所述的精加工是将回火后的辊环按要求加工成品。
所述的检验是成品铸件经硬度、探伤检验合格后，打印钢号、出厂。
采用本实施例1技术工艺生产的直径1400mm*1200mm的大型高镍贝氏体离心复合辊环建材辊环，单重6.8吨，工作层平均硬度HRC57，应用于建材砖瓦空心砖自动化生产线的高页岩含量物料细碎。该型号产品是砖瓦行业内首次采用离心双金属复合工艺制造的最大规格的产品。在现场使用过程中，可以长时间保持对辊工作间隙，物料处理粒度稳定。同时，生产中受到大块异常物料冲击时，未发生破裂、崩边掉块现象，设备运行稳定。
实施例2
本实施例2所述的高镍贝氏体离心复合辊环，辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，试制的Φ1200mm*1020mm复合辊环，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：3.16％，Si 1.32％，Mn 0.64％，S0.025，P 0.028，Cr 0.77％，Ni 3.68，Mo 0.72％，Nb 0.46％，余量为Fe。
其中：
内外金属混熔层的厚度为2.5mm。
以质量百分数计，孕育灰铁250化学组成为：C 3.36％，Si 2.16％，Mn 0.93％，S0.046，P 0.052，余量为Fe。
孕育灰铁250是灰铁250铁水出铁时采用75SiFe和SiCaBa复合孕育剂进行孕育处理，复合孕育剂加入量为铁水重量的0.75％。
内外金属混熔层为复合金属氧化渣相，复合金属氧化渣相是O型和NB型复合保护渣，保护渣加入高温铁水，与铁水表面的高熔点氧化铁、氧化铬反应，形成新的低熔点硅酸盐、硼酸盐复合渣相，增加氧化渣的流动性。
所述的O型是二氧化硅、硅酸盐和硼酸盐的混合物；NB型是无水硼酸。
本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，包括以下步骤：
(1)高镍贝氏体合金球铁和孕育灰铁250分别进行熔炼；
(2)高镍贝氏体合金球铁铁水出炉时，进行复合球化变质处理；
(3)采用离心机制备复合辊环毛坯；
(4)保温缓冷热处理；
(5)后处理。
其中：
步骤(1)中所述的熔炼在中频感应炉中进行，高镍合金外层的熔炼温度为1482℃，孕育HT250内层熔炼温度为1465℃。
步骤(2)中所述的铁水出炉时，在铁水包内，加入镍镁合金、稀土硅和硅钙钡合金进行复合球化变质处理，以细化基体晶粒，改变铸件碳化物和石墨形貌，提高抗磨性和韧性。
镍镁合金的加入量为铁水重量的1.6％，稀土硅的加入量为铁水重量的0.25％，硅钙钡的加入量为铁水重量的0.5％。
步骤(3)中所述的制备在卧式托滚式离心机上进行。
步骤(3)中所述的制备，包括以下步骤：
A、离心机模具内壁预先涂耐高温涂料，并控制温度为158℃，合金铁水达到浇注要求时，转动离心机转速为340r/min；
B、将复合球化变质处理后的高镍贝氏体合金球铁铁水浇注到离心机模具内，形成辊环外层，并采用远红外测温仪测定铁水内表面熔渣温度；
C、在辊环外层的内表面加入O型和NB型复合保护渣，形成辊环过渡层；
D、当温度降至972℃时，浇入孕育灰铁250铁水；
E、测试内壁铁水熔渣温度，温度为750℃时，停机脱模，取出复合辊环毛坯。
其中：
步骤(3)B步骤中所述的浇注温度为1370℃，铁水内表面熔渣温度为972℃。
步骤(3)C步骤中所述的复合保护渣的加入量为6Kg/m2。
步骤(3)C步骤中所述的浇注温度为外层金属内表面降温至液固两相区的温度。
步骤(3)D步骤中所述的浇注温度为1326℃。
步骤(4)中所述的毛坯铸件转到热处理炉，炉温预先升至380℃，让辊环以＜8-10℃/min的速率随炉缓慢冷却到100℃以下，以减少铸造应力，方便后续机加工。
步骤(5)中所述的后处理包括粗加工、回火、静加工和检验工序。
所述的粗加工是将去应力回火后的辊环进行粗加工，预留热处理变形量及精加工量。
所述的回火是将粗加工后的铸件升温至430℃，并根据辊环的厚度进行12小时的保温，随炉缓冷至100℃以下出炉。
所述的精加工是将回火后的辊环按要求加工成品。
所述的检验是成品铸件经硬度、探伤检验合格后，打印钢号、出厂。
实施例3
本实施例3所述的高镍贝氏体离心复合辊环，辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，试制的Φ1200mm*1000mm复合辊环，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：：C 3.14％，Si 1.52％，Mn 0.89％，S0.023，P 0.028，Cr 1.06％，Ni 3.65，Mo 0.74％，Nb 0.32％，余量为Fe。
其中：
内外金属混熔层的厚度为2.5mm。
以质量百分数计，孕育灰铁250化学组成为：C 3.42％，Si 2.08％，Mn 0.91％，S0.053，P 0.054，余量为Fe。
孕育灰铁250是灰铁250铁水出铁时采用75SiFe和SiCaBa复合孕育剂进行孕育处理，复合孕育剂加入量为铁水重量0.75％。
内外金属混熔层为复合金属氧化渣相，复合金属氧化渣相是O型和NB型复合保护渣，保护渣加入高温铁水，与铁水表面的高熔点氧化铁、氧化铬反应，形成新的低熔点硅酸盐、硼酸盐复合渣相，增加氧化渣的流动性。
所述的O型是二氧化硅、硅酸盐和硼酸盐的混合物；NB型是无水硼酸。
本发明所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，包括以下步骤：
(1)高镍贝氏体合金球铁和孕育灰铁250分别进行熔炼；
(2)高镍贝氏体合金球铁铁水出炉时，进行复合球化变质处理；
(3)采用离心机制备复合辊环毛坯；
(4)保温缓冷热处理；
(5)后处理。
其中：
步骤(1)中所述的熔炼在中频感应炉中进行，高镍合金外层的熔炼温度为1480℃，孕育HT250内层熔炼温度为1460℃。
步骤(2)中所述的铁水出炉时，在铁水包内，加入镍镁合金、稀土硅和硅钙钡合金进行复合球化变质处理，以细化基体晶粒，改变铸件碳化物和石墨形貌，提高抗磨性和韧性。
镍镁合金的加入量为铁水重量的1.6％，稀土硅的加入量为铁水重量的0.25％，硅钙钡的加入量为铁水重量的0.5％。
步骤(3)中所述的制备在卧式托滚式离心机上进行。
步骤(3)中所述的制备，包括以下步骤：
A、离心机模具内壁预先涂耐高温涂料，并控制温度为138℃，合金铁水达到浇注要求时，转动离心机转速为360r/min；
B、将复合球化变质处理后的高镍贝氏体合金球铁铁水浇注到离心机模具内，形成辊环外层，并采用远红外测温仪测定铁水内表面熔渣温度；
C、在辊环外层的内表面加入O型和NB型复合保护渣，形成辊环过渡层；
D、当温度降至968℃时，浇入孕育灰铁250铁水；
E、测试内壁铁水熔渣温度，温度为750℃时，停机脱模，取出复合辊环毛坯。
其中：
步骤(3)B步骤中所述的浇注温度为1365℃，铁水内表面熔渣温度为978℃。
步骤(3)C步骤中所述的复合保护渣的加入量为6Kg/m2。
步骤(3)C步骤中所述的浇注温度为外层金属内表面降温至液固两相区的温度。
步骤(3)D步骤中所述的浇注温度为1326℃。
步骤(4)中所述的毛坯铸件转到热处理炉，炉温预先升至380℃，让辊环以＜8-10℃/min的速率随炉缓慢冷却到100℃以下，以减少铸造应力，方便后续机加工。
步骤(5)中所述的后处理包括粗加工、回火、静加工和检验工序。
所述的粗加工是将去应力回火后的辊环进行粗加工，预留热处理变形量及精加量。
所述的回火是将粗加工后的铸件升温至430℃，并根据辊环的厚度进行10小时的保温，随炉缓冷至100℃以下出炉。
所述的精加工是将回火后的辊环按要求加工成品。
所述的检验是成品铸件经硬度、探伤检验合格后，打印钢号、出厂。
对实施例1-3制备的高镍贝氏体离心复合辊环进行性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1-3性能测试结果
Figure BDA0002275039850000101
Figure BDA0002275039850000111

Claims (10)

1.一种高镍贝氏体离心复合辊环，其特征在于：辊环外层为高镍贝氏体合金球铁，辊环过渡层为内外金属混熔层，辊环内层为孕育灰铁250，以质量百分数计，高镍贝氏体合金球铁化学组成为：C 3.0～3.6％，Si 1.0～2.0％，Mn 0.4～1.2％，S≤0.03，P≤0.03，Cr 0.5～1.5％，Ni 3.0～4.5，Mo 0.3～1.0％，Nb 0.3～0.5％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的高镍贝氏体离心复合辊环，其特征在于：内外金属混熔层的厚度为2-3mm。
3.根据权利要求1所述的高镍贝氏体离心复合辊环，其特征在于：以质量百分数计，孕育灰铁250化学组成为：C 3.2～3.5％，Si 1.8～2.3％，Mn 0.6～1.2％，S≤0.06，P≤0.06，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的高镍贝氏体离心复合辊环，其特征在于：孕育灰铁250是灰铁250铁水出铁时采用75SiFe和SiCaBa复合孕育剂进行孕育处理，复合孕育剂加入量为铁水重量的0.6-0.8％。
5.根据权利要求1所述的高镍贝氏体离心复合辊环，其特征在于：内外金属混熔层为复合金属氧化渣相，复合金属氧化渣相是O型和NB型复合保护渣，所述的O型是二氧化硅、硅酸盐和硼酸盐的混合物；NB型是无水硼酸。
6.一种权利要求1所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)高镍贝氏体合金球铁和孕育灰铁250分别进行熔炼；
(2)高镍贝氏体合金球铁铁水出炉时，进行复合球化变质处理；
(3)采用离心机制备复合辊环毛坯；
(4)保温缓冷热处理；
(5)后处理。
7.根据权利要求6所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，其特征在于：步骤(1)中所述的熔炼在中频感应炉中进行，高镍合金外层的熔炼温度为1450～1500℃，孕育HT250内层熔炼温度为1450～1500℃。
8.根据权利要求6所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，其特征在于：步骤(2)中所述的铁水出炉时，在铁水包内，加入镍镁合金、稀土硅和硅钙钡合金进行复合球化变质处理，镍镁合金的加入量为铁水重量的1.5-1.8％，稀土硅的加入量为铁水重量的0.2-0.3％，硅钙钡的加入量为铁水重量的0.4-0.6％。
9.根据权利要求6所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，其特征在于：步骤(3)中所述的制备，包括以下步骤：
A、离心机模具内壁预先涂耐高温涂料，并控制温度为130-180℃，转动离心机转速为300-350r/min；
B、将复合球化变质处理后的高镍贝氏体合金球铁铁水浇注到离心机模具内，形成辊环外层，并测定铁水内表面熔渣温度；
C、在辊环外层的内表面加入O型和NB型复合保护渣，形成辊环过渡层；
D、当温度降至950～980℃时，浇入孕育灰铁250铁水；
E、测试内壁铁水熔渣温度，温度低于800℃后，停机脱模，取出复合辊环毛坯。
10.根据权利要求9所述的高镍贝氏体离心复合辊环的制造方法，其特征在于：步骤(3)B步骤中所述的浇注温度为1340～1380℃，铁水内表面熔渣温度为950-980℃；C步骤中所述的复合保护渣的加入量为5-7Kg/m2；D步骤中所述的浇注温度为1320～1350℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045429A (zh) * 2021-10-15 2022-02-15 西安理工大学 一种高性能、长寿命铝合金冲压工模具型材及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1105612A (zh) * 1994-11-04 1995-07-26 吴树高 铸铁复合轧辊及其制造方法
CN1598030A (zh) * 2004-07-26 2005-03-23 江苏共昌轧辊有限公司 改进的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及复合轧辊
WO2013150950A1 (ja) * 2012-04-02 2013-10-10 日立金属株式会社 遠心鋳造製複合ロール及びその製造方法
CN104741585A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 青岛玉光精铸厂 高硼高速钢轧辊的离心复合铸造方法
CN108315632A (zh) * 2018-01-04 2018-07-24 湖州中杭轧辊有限公司 一种含铌、钒切分机架专用冷硬铸铁轧辊及生产工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1105612A (zh) * 1994-11-04 1995-07-26 吴树高 铸铁复合轧辊及其制造方法
CN1598030A (zh) * 2004-07-26 2005-03-23 江苏共昌轧辊有限公司 改进的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及复合轧辊
WO2013150950A1 (ja) * 2012-04-02 2013-10-10 日立金属株式会社 遠心鋳造製複合ロール及びその製造方法
CN104741585A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 青岛玉光精铸厂 高硼高速钢轧辊的离心复合铸造方法
CN108315632A (zh) * 2018-01-04 2018-07-24 湖州中杭轧辊有限公司 一种含铌、钒切分机架专用冷硬铸铁轧辊及生产工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于泓: "球化处理", 《机械工程材料》 *
刘瑞玲等: "灰铸铁的孕育处理", 《实用铸工速查手册》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045429A (zh) * 2021-10-15 2022-02-15 西安理工大学 一种高性能、长寿命铝合金冲压工模具型材及其制备方法

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