[发明专利]一种离心铸造高硼高速钢复合轧辊的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种离心铸造高硼高速钢复合轧辊的制造方法。

背景技术

在高速钢轧辊基础上，增加硼含量，降低碳含量，并减少昂贵合金元素钨、钼、钒、铌和镍加入量，同时不加我国稀缺的钴元素而发展起来的高硼高速钢轧辊材料，具有硬度高、耐磨性好、抗疲劳性能好和强韧性高等特点，用于轧辊生产中，对于降低轧辊生产成本，提高轧材表面质量，延长轧辊使用寿命具有极其重要的意义。

中国发明专利CN101240402公开了一种复合辊环轧辊用铸造高硼高速钢及其热处理方法，其化学成分设计为(重量％)：0.20-1.10C，1.0-2.5B，3.0-5.0Cr，0.5-0.9Si，0.6-1.3Mn，2.0-10.0V，0.5-1.5Ni，1.0-4.0Mo，0.2-4.0W，0.1-2.0Nb，S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe；它的热处理方法包括退火，淬火和2-3次回火，退火加热温度为800-860℃，炉冷至小于500℃后炉冷或空冷；淬火加热温度为1020-1150℃，随后风冷或空冷；回火2-3次，加热温度500-550℃，随后炉冷或空冷。与传统高镍铬钼轧辊相比，高硼高速钢轧辊大幅度提高了耐磨性、耐热性、抗热冲击性。由于高硼高速钢轧辊中硼含量高，通常超过1.0％，而硼的密度低，在普通离心铸造条件下，由于离心力的作用，硼元素易偏聚于轧辊内表面，而轧辊外表面(即轧辊工作面)上的硼含量较少，导致辊面硬度低，耐磨性差。

发明内容

本发明目的是提供一种无元素偏析的离心铸造高硼高速钢复合轧辊的制造方法。

本发明通过如下技术方案实现发明目的：先将高硼高速钢液体经过倾斜冷却板冷却后，注入离心机上高速旋转的金属铸型内，并在浇注过程中喷水冷却铸型，加速高硼高速钢的凝固，然后浇注中间层，最后在静态下，在轧辊芯部浇注铸钢或合金球墨铸铁，获得外层硬度高、耐磨性好和抗疲劳性能好，芯部强度高、韧性好，外层和芯部结合良好的高硼高速钢复合轧辊。具体步骤如下：

1)熔炼高硼高速钢液体：

①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钨铁、镍板和钼铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁预脱氧和合金化；

②炉前调整成分合格后将温度升至1500～1540℃，依次加入钒铁、铝、钛铁和硼铁并升温，当钢水温度达到1550～1580℃后出炉；

③将稀土硅铁破碎至粒度为8～12mm的小块，经180～220℃烘干后，置于钢包底部，用包内冲入法对钢水进行稀土变质处理，得到高硼高速钢液体；

2)预处理高硼高速钢液体：

当高硼高速钢液体的温度达到液相线温度以上60～80℃时，将高硼高速钢液体流经倾斜冷却板冷却；

3)离心浇注高硼高速钢复合轧辊：

①将经倾斜冷却板冷却后的高硼高速钢熔液浇入在离心机上高速旋转的金属铸型内，铸型转速按下式确定：

n1=5520γ·r·β1]]>式(1)

式中：n₁-浇注初期的铸型转数(r/min)，γ-高硼高速钢熔液密度(g/cm³)，r-高硼高速钢辊身内半径(cm)，β₁-调整系数(高硼高速钢为1.8～2.0)；

②高硼高速钢熔液浇注完毕后，立即喷水冷却铸型，当高硼高速钢辊身内表面温度高于其固相线温度10～30℃时，浇注高碳半钢或石墨钢中间层，中间层厚度8～15mm，铸型转速按下式确定：