[发明专利]一种半钢轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属轧钢技术领域，特别涉及一种半钢轧辊及其制造方法。

背景技术

轧辊是冶金企业轧机在生产过程中实现各种成材产品的一种重要的大宗消耗工具。随着当代轧制技术不断向着高速、大型、品种多样、连续化方向发展，迫使冶金行业采用了低温、大压下量、双交叉、双重弯辊、小辊径轧制技术，以降低能耗和提高钢材质量。这些轧制技术迫切要求提高轧辊的耐磨性、抗表面粗糙性和辊芯的强韧性。合金半钢轧辊其碳含量（质量分数）通常在1.4%~2.5%，力学性能介于钢和铁之间。由于这种轧辊具有硬度落差小、耐磨损性能高等独特性能，尤其是用作线材、型材、初轧机架以及热连轧精轧机前段工作辊，已由球墨铸铁、铸钢轧辊向半钢转化而成为发展方向。

目前，国内外对半钢轧辊已进行了深入研究。美国专利4726417 公开了一种半钢复合轧辊，由铸造半钢辊身和锻钢辊芯冶金复合而成，其中辊身半钢的成分为1.4-2.5%C, 0.6-0.8%Si, 0.8-1.0%Mn, 0.5-2.5%Ni, 1.0-4.0%Cr, 0.2-2.0% Mo, Fe余量。但这种轧辊铸态组织粗大，力学性能低，使用寿命短。

美国专利4165407还公开了一种用于轧钢生产的半钢轧辊材料，其主要特点是在半钢轧辊材料中，加入钒等强碳化物形成元素，生成均匀分布于基体的细小高硬度碳化物，有利于改善半钢轧辊的耐磨性，其具体成分为1.4%-3.0%C, 0.4%-1.5%Si, 0.4%-2.0%Mn, ≤4.0%Ni, ≤0.8%Cr, ≤2.0%Mo, V, Nb, Ti, Zr和W一种或多种，且其总量为0.3%-3.5%, Fe余量。但这种轧辊存在铬含量低，含铬碳化物数量少和耐磨性差的不足。

中国发明专利CN1194897还公开了一种离心铸造半钢复合轧辊的生产方法，包括离心铸造工作层，常规铸造芯部，以及轧辊的热处理，其特征在于：ａ、轧辊有半钢的工作层，有球墨铸铁的芯体，及其两者之间有灰口铸铁的过渡层三个部分；ｂ、轧辊的铸造，首先用离心方法向旋转的冷型中注入半钢的钢水，形成工作层；当其温度降至凝固点时，再注入灰口铁的铁水，形成过渡层；当过渡层温度降至凝固点时，起型、合箱，再用常规方法，向芯部空腔中注入球墨铸铁的铁水，形成芯体；ｃ、轧辊的化学成分（Ｗｔ％）：在其半钢的工作层中含有1.2~2.0%C, 0.15~0.3%Si, 0.6~1.0%Mn, 0.4~0.7%Ni, 1.2~1.8%Cr, 0.2~0.6%Mo, ≤0.1%P, ≤0.03%S, 其余Fe。在其灰口铸铁的过渡层中含有3.2~3.6%C, 1.0~1.5%Si, 0.4~0.8%Mn, 0.4~0.7%Ni, 0.4~0.8%Cr, ≤0.1%P, ≤0.05%S, 其余Fe。在其球墨铸铁芯体中含有3.1~3.6%C, 1.6~2.2%Si, ≤0.4%Mn, 0.6~1.0%Ni, 0.6~1.0%Cr, 0.2~0.4%Mo, 0.02~0.05%Re, 0.025%~0.055%Mg, ≤0.5%P, ≤0.03%S, 其余Fe。但是，这种轧辊采用三种金属液体复合而成，存在工艺复杂的不足，且轧辊外层铬含量低，还存在耐磨性差的不足。

中国发明专利CN101406900还公开了一种离心铸造半钢／石墨钢复合辊环，其特征在于，所述的复合辊环的外层材料为半钢，内层材料为石墨钢，外层半钢的化学成分（wt%）为：2.0-2.4C、3.0-3.5Cr、0.3-0.6Si、0.5-0.8Mn、0.6-1.2W、0.5-1.0V、0.2-0.4Ti、0.10-0.25Nb、0.08-0.20RE、0.12-0.20Al、0.003-0.006B、0.03-0.06Ca、P≤0.04、S≤0.03，余量为Fe；内层石墨钢的化学成分（wt%）为：1.4-1.8C、1.5-2.0Si、0.5-0.8Mn、0.3-0.5Cr、0.8-1.0Cu、0.03-0.06RE、0.02-0.04Mg、Ca<0.03、Al<0.05、P<0.04、S<0.03，余量为Fe。但是，目前国内外所使用的半钢轧辊仍存在辊面硬度均匀性差，辊身工作层硬度落差大，轧辊耐磨性差、磨损量大和使用寿命短等不足。

发明内容

本发明的目的是解决上述存在的问题，提供一种采用离心复合铸造方法生产，提高轧辊工作层的硬度并且具有良好的强韧性与耐磨性；而辊身工作层不仅硬度落差小，还有良好的抗热裂性能、抗冲击性能及咬钢性能。