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电渣重熔法制备高速钢轧辊材料

  高速钢轧辊具有使用时间长、轧制的材料表面平整、厚度均匀等优良性能。目前工业上多采用离心铸造法来制备高速钢轧辊的辊环,其制备工艺简单、成本低廉,但是由于轧辊用高速钢材料中含有较高的Cr、V、W、Mo 等合金元素,因此凝固过程中在离心力的作用下,易发生成分偏析,使得辊环外层(工作层) 的使用性能较内层(非工作层) 要低。采用电渣重熔法来制备高速钢轧辊材料,并采用适当的变质剂,完善了组织。他们以回收的废高速钢为原料,配置M2高速钢轧辊材料,采用赣州龙钇稀土材料公司生产的钇基重稀土复合变质剂(产品型号YFB),通过真空中频感应炉浇铸自耗电极棒,浇铸过程中加入变质剂,变质剂的重量按照高速钢重量1%进行配比,然后再将制备好的电极棒进行电渣重熔,使用CaF2-Al2O3-CaO 三元渣,制备出Ф110mm×300mm 的高速钢轧辊铸锭。高速钢轧辊铸锭经过热处理:800℃退火+ 1050℃淬火+两次550℃回火。
  金相检测发现,未添加变质剂的高速钢试样中,呈渔网状结构。其共晶碳化物在晶界处富集,以鱼骨状为主,只有少量的颗粒状共晶碳化物分布于晶粒内;而在添加了变质剂的高速钢试样中,共晶碳化物形貌发生了改变,同时晶粒内共晶碳化物增多,晶粒变得比较细小。经过退火、淬火、回火热处理后,添加了变质剂的试样共晶碳化物网状结构进一步被打断;相比未添加变质剂的高速钢试样,共晶碳化物变得细小,颗粒状共晶碳化物数量增加,分布均匀,呈网状结构断裂的趋势。与此相应,冲击韧性由原来的8.7J/cm2 增加到9.8J/cm2。
  采用电渣重熔的方法制备高速钢材料,熔炼过程中水冷结晶器冷却带走热量,所以其冷却速率较普通的离心铸造要快的多,使初生晶粒细化,同时枝晶的多次分枝及枝晶间距的减小,使得高速钢试样中有部分共晶碳化物网状结构发生断裂。加入变质剂后,形核颗粒增加,起到净化钢液的作用,在接下来的凝固过程中,能够减少晶界处共晶碳化物的生成,达到细化晶界处共晶碳化物的目的。此外,添加了变质剂的试样中晶界处的M7C3型共晶碳化物,经过热处理后分成细小的M2C 和 M6C 型共晶碳化物,因此热处理后使试样的共晶碳化物网状结构进一步发生断裂。

 
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