一种基于硼铁合金铸造导卫导轮及其热处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于硼铁合金铸造导卫导轮及其热处理方法。包括导卫导轮的化学成分及其质量百分含量(％)为：C 1.25?1.45、Cr 21.0?25.0、B 9.0?9.5、Mo 1.5?1.8、Mn 2.8?3.5、Al 0.50?0.630、RE 0.08?0.120、Mg 0.04?0.06、V 0.15?0.210、N 0.01?0.03、Ti 0.210?0.320、Nb 0.11?0.20，并且0.45≤Ti+Nb≤0.55，Si＜1.0，S＜0.05，P＜0.05，余量为Fe。本发明导卫导轮具有高硼铁合金，硼在基体中固溶量很低，主要进入碳化物中，形成硬度高、热稳定性好的型碳硼化合物，也与铁结合生成硬度高、热稳定性好的型硼碳化合物，从而提高导卫导轮的耐磨性和结构刚度，进而提高导卫导轮的使用寿命。
【专利说明】
一种基于硼铁合金铸造导卫导轮及其热处理方法
技术领域
[0001]本发明属于导卫导轮技术领域，特别是涉及一种基于硼铁合金铸造导卫导轮及其热处理方法。
【背景技术】
[0002]导轮是在热乳棒材生产线中消耗量较大的重要备件，是乳钢导卫总成中的关键部件，影垧着乳机作业率等技术经济指标。使用的很多导卫件耐热性能不足，出现粘钢等现象，还有一些工艺件耐磨性、热疲劳性能不好，影响了使用寿命以及乳材质量。
[0003]硬度磨损的物理本质是一种特殊形式的断裂过程，发生在磨损件的表层和亚表层。在考虑硬度值时，不能简单认为硬度越高耐磨性越好，要充分考虑其在各种状态下的硬度。比如:工作过程中由于表面硬化或软化而改变了的硬度；由于与高温乳件接触而使表面温度升高，要考虑髙温硬度。
[0004]韧性滚动导轮的断裂一般为脆性断裂。为防止脆断的发生，要不断提高材料的抗断裂能力。
[0005]在钢中添加0.07 % B可显著提高钢的淬透性。硼加入18 % Cr、8 % Ni的不锈钢中经过处理可使沉淀硬化，改善高温强度和硬度。在铸铁中硼会影响石墨化，因而增加白口的深度使其冷硬耐磨。在可锻铸铁中加入0.001 %?0.005 %的硼，有利形成球墨和改善其分布状况。目前低铝、低碳硼铁是非晶态合金的主要原材料。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于硼铁合金铸造导卫导轮及其热处理方法，通过导卫导轮具有高硼铁合金，硼在基体中固溶量很低，主要进入碳化物中，形成硬度高、热稳定性好的型碳硼化合物，也与铁结合生成硬度高、热稳定性好的型硼碳化合物，从而提高导卫导轮的耐磨性和结构刚度，进而提高导卫导轮的使用寿命。
[0007]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明为一种基于硼铁合金铸造导卫导轮，包括导卫导轮的化学成分及其质量百分含量(％)为:C 1.25-1.45、Cr 21.0-25.0^B 9.0_9.5、Μο 1.5_1.8、Μη 2.8_3.5、Α10.50-0.630、RE 0.08-0.120、Mg 0.04-0.06、V 0.15_0.210、Ν 0.01_0.03、Ti 0.210-0.320^Nb 0.11-0.20，并且0.45彡11+他彡0.55，51<1.0，5<0.05，？<0.05，余量为卩6。
[0009]进一步地，所述如下步骤:
[0010]步骤一，将废钢、铬铁和钼铁混合加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，升温至1480-1500°C时，加入铝，而后依次加入硼铁、钛铁和铌铁，炉前调整成分合格后，将钢水温度升至1520-1550°C，扒渣后出炉；
[0011]步骤二，将含V量为70-85wt%、含N量为15-30?1%的￥4合金破碎至粒度为3-8mm的小块，用厚度小于0.8mm钢片包裹严实，出钢40-60 %时，将包裹好的V-N合金随钢水冲入浇包；
[0012]步骤三，将稀土镁合金磨粒度0.01-0.5mm的小块，经220 °C以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
[0013]步骤四，浇注导卫导轮，钢水浇注温度1420_1460°C ;
[0014]步骤五，热处理:导卫的热处理工艺为:将铸态导卫加热至980_1020°C，保温l_4h后，在温度低于60 °C的淬火油中冷却0.5-2.0h，淬火油与导卫板的质量比彡10:1，最后加热至180-220°C，保温3-6h后，空气冷却至室温；
[0015]导轮的热处理工艺为:将铸态导轮辊于880-920°C软化退火2_4h后，炉冷至温度为500-550 °C时，空冷，然后进行粗加工;再将粗加工后的导卫辊加热至980-1020 °C，保温l_4h后，在温度低于60 °C的淬火油中冷却0.5-2.0h，淬火油与导轮的质量比彡10:1，最后加热至180-220°C，保温3-6h后，空气冷却至室温，加工至规定尺寸和精度。
[0016]本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明的导卫导轮具有高硼铁合金，硼在基体中固溶量很低，主要进入碳化物中，形成硬度高、热稳定性好的型碳硼化合物，也与铁结合生成硬度高、热稳定性好的型硼碳化合物，从而提高导卫导轮的耐磨性和结构刚度，进而提高导卫导轮的使用寿命。
[0018]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]一种基于硼铁合金铸造导卫导轮，包括导卫导轮的化学成分及其质量百分含量(%)为:C 1.25-1.45、Cr 21.0-25.0^B 9.0_9.5、Μο I.5_1.8、Μη2.8_3.5、Α1 0.50-0.630、RE 0.08-0.120、Mg 0.04-0.06、V 0.15_0.210、Ν 0.01_0.03、Ti 0.210-0.320、Nb 0.11-0.20，并且0.45彡11+他彡0.55，51<1.0，5<0.05，？<0.05，余量为卩6。
[0021]一种基于硼铁合金铸造导卫导轮的热处理方法，包括如下步骤:
[0022]步骤一，将废钢、铬铁和钼铁混合加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，升温至1480-1500°C时，加入铝，而后依次加入硼铁、钛铁和铌铁，炉前调整成分合格后，将钢水温度升至1520-1550°C，扒渣后出炉；
[0023]步骤二，将含V量为70-85wt%、含N量为15-3(^〖％的￥4合金破碎至粒度为3-8mm的小块，用厚度小于0.8mm钢片包裹严实，出钢40-60 %时，将包裹好的V-N合金随钢水冲入浇包；
[0024]步骤三，将稀土镁合金磨粒度0.01-0.5mm的小块，经220 °C以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
[0025]步骤四，浇注导卫导轮，钢水浇注温度1420_1460°C ;
[0026]步骤五，热处理:导卫的热处理工艺为:将铸态导卫加热至980_1020°C，保温l_4h后，在温度低于60 °C的淬火油中冷却0.5-2.0h，淬火油与导卫板的质量比彡10:1，最后加热至180-220°C，保温3-6h后，空气冷却至室温；
[0027]导轮的热处理工艺为:将铸态导轮辊于880-920°C软化退火2_4h后，炉冷至温度为500-550 °C时，空冷，然后进行粗加工;再将粗加工后的导卫辊加热至980-1020 °C，保温l-4h后，在温度低于60 °C的淬火油中冷却0.5-2.0h，淬火油与导轮的质量比彡10:1，最后加热至180-220°C，保温3-6h后，空气冷却至室温，加工至规定尺寸和精度。
[0028]导卫导轮具有高硼铁合金，硼在基体中固溶量很低，主要进入碳化物中，形成硬度高、热稳定性好的型碳硼化合物，也与铁结合生成硬度高、热稳定性好的型硼碳化合物，从而提高导卫导轮的耐磨性和结构刚度，进而提高导卫导轮的使用寿命。
[0029]铬加入钢中，部分与碳结合生成高硬度碳化物，有利于改善导卫导轮的耐磨性，部分溶于基体，可提高基体的抗氧化性，铬含量过低，导卫导轮的抗氧化性能低，导致导卫使用寿命缩短，铬含量过高，基体中固溶的铬量过多，由于铬是缩小Y相区的元素，导致淬火基体组织中出现低硬度的铁素体，反而损害导卫耐磨性，铬含量控制在12.0-15.0 %时，淬火组织以马氏体为主，还有少量残留奥氏体，具有良好的综合性能。
[0030]在导卫导轮中加入适量钼，有利于提高导卫的高温力学性能，改善导卫使用效果，还可减轻导卫的回火脆性，但钼元素价格昂贵，加入量过多，将增加导卫生产成本，因此合适的钼含量为0.5-0.8%。
[0031]钒、氮、铌、钛:高硼铸造合金采用钒氮合金化有细化奥氏体晶粒的作用，因此可以适当提高淬火温度，降低淬火加热时的过热敏感性。钒、钛和铌的加入，会形成VC、TiC、NbC等高熔点的质点，增加了铬共晶碳化物和硼化物结晶核心数量，细化铸态晶粒，使合金碳化物趋向于粒状、合金硼化物趋向于断网和孤立分布，对钢的强度和韧性的提高有利。
[0032]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0033]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种基于硼铁合金铸造导卫导轮，其特征在于，所述导卫导轮的化学成分及其质量百分含量(％)为:C 1.25-1.45、Cr 21.0-25.0^B 9.0_9.5、Μο 1.5_1.8、Μη 2.8_3.5、Α10.50-0.630、RE 0.08-0.120、Mg 0.04-0.06、V 0.15_0.210、Ν 0.01_0.03、Ti 0.210-0.320^Nb 0.11-0.20，并且0.45彡11+他彡0.55，51<1.0，5<0.05，？<0.05，余量为卩6。2.如权利要求1所述的一种基于硼铁合金铸造导卫导轮的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一，将废钢、铬铁和钼铁混合加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，升温至1480-1500 °C时，加入铝，而后依次加入硼铁、钛铁和铌铁，炉前调整成分合格后，将钢水温度升至1520-1550°C，扒渣后出炉； 步骤二，将含V量为70-85wt%、含N量为15-30wt^^^V-N合金破碎至粒度为3-8mm的小块，用厚度小于0.8_钢片包裹严实，出钢40-60%时，将包裹好的V-N合金随钢水冲入浇包； 步骤三，将稀土镁合金磨粒度0.01-0.5mm的小块，经220 °C以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理； 步骤四，浇注导卫导轮，钢水浇注温度1420-1460°C ； 步骤五，热处理:导卫的热处理工艺为:将铸态导卫加热至980-1020°C，保温l_4h后，在温度低于60°C的淬火油中冷却0.5-2.0h，淬火油与导卫板的质量比彡10:1，最后加热至180-220°C，保温3-6h后，空气冷却至室温； 导轮的热处理工艺为:将铸态导轮辊于880-920 °C软化退火2-4h后，炉冷至温度为500-550°(:时，空冷，然后进行粗加工;再将粗加工后的导卫辊加热至980-1020°C，保温l_4h后，在温度低于60°C的淬火油中冷却0.5-2.0h，淬火油与导轮的质量比多10:1，最后加热至180-220°C，保温3-6h后，空气冷却至室温，加工至规定尺寸和精度。
【文档编号】C22C38/38GK106086697SQ201610695888
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月19日 公开号201610695888.4, CN 106086697 A, CN 106086697A, CN 201610695888, CN-A-106086697, CN106086697 A, CN106086697A, CN201610695888, CN201610695888.4
【发明人】吴鹏, 赵家柱, 胡峰, 史宣菊, 吴涛, 郁应海
【申请人】合肥东方节能科技股份有限公司