[发明专利]一种外层为高速钢的热轧复合工作辊的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种外层为高速钢的热轧复合工作辊的制备方法。

背景技术

近几年来，热轧技术取得了很大进步，在热轧用轧辊的发展从材质和制造工艺上大致经历了以下几个过程：轧辊材质从单一的铸铁、球墨铸铁、铸钢逐渐发展到复合轧辊用高镍铬铸铁、高铬铸铁直至最新发展的铸造高速钢；制造工艺也从普通整体铸造工艺发展到复合铸造工艺，其中复合铸造工艺又从静态浇注法发展到离心铸造法。

代表当代轧制技术水平的热连轧技术，采用了低温、大压下量、小辊径轧制等降低能耗措施，为控制板形和提高板材质量，采用了六辊、双交叉、双重弯辊、小辊径轧制技术，使辊身接触应力增加1-2.5倍，辊径推力增加3-7倍，弯曲应力增加2-3倍，接触频率增加数倍。采用小辊径轧制，再加上水平弯曲，小辊径工作辊颈的弯曲强度必须大于250MPa，相当于700MPa拉伸强度，这些轧制技术的变化对轧辊提出了更高的要求，而目前国内现有的轧辊很难达到这些要求。使用原有传统材质的轧辊，除辊耗大之外，热轧质量不好，如加工板带时，会直接影响冷轧板带的质量，结果造成轻工用薄板几乎全部依赖进口；另外，我国轧钢业所用轧辊的质量与工业发达国家相比有很大差距，轧制中换辊频繁，轧机作业率低，生产成本高，经济效益差。

目前，国际上生产高速钢轧辊采用的复合工艺主要为离心法，离心复合高速钢轧辊生产技术是先将熔化好的外层钢液倒入高速旋转的模筒内先形成外层，而后再填入球墨铸铁的熔体形成辊颈。离心法虽然是很成熟的复合轧辊制造技术，但存在以下缺点：(1)高速钢中含有较多的W、Cr、Mo、V等合金元素，而这些元素及其形成的碳化物密度差别很大，在离心力作用下发生碳化物偏析，外层V含量低，而W、Mo含量高，内层正好相反，这样严重影响了轧辊的耐磨性。(2)高碳高钒高速钢在结晶过程中产生MC先共晶碳化物，因其密度比钢液小，在离心力作用下，易偏析在工作层的内侧，导致轧制中摩擦系数变化，引起钢材产品尺寸超差。美国专利US6095957中公开了一种碳化物偏析少的轧辊材料，其化学成分(重量％)是2.4-2.9C，12.0-18.0Cr，3.0-9.0Mo，3.0-7.0V，0.5-4.0Nb，Si＜1.0，Mn＜1.0，W＜1.0。日本专利公报特开平4-365836也公开了一种碳化物偏析少的轧辊材料，其化学成分(重量％)1.5-3.5C，5.5-12.0Cr，2.0-8.0Mo，3.0-10.0V，0.6-7.0Nb，Si＜1.5，Mn＜1.2，Ni＜5.5。它是采取添加Nb元素来提高MC型碳化物密度，并限制添加密度高的W元素，虽然有效地控制了碳化物的偏析，但Nb元素提高了钢的淬火温度，此外产品中Nb系的MC型碳化物比V系的MC型碳化物粗大，导致轧辊使用中易发生剥落；同时含W量低的高速钢红硬性差，高温硬度低，高温耐磨性差，降低了轧辊的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提出一种外层为高速钢的热轧复合工作辊的制备方法，该外层高速钢具有较好的耐磨性，使得换辊频率降低，提高工作效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种外层为高速钢的热轧复合工作辊的制备方法，所述高速钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：2.1-2.3，Si：0.2-0.4，Mn：1.3-1.5，Cr：8.2-8.4，Mo：1.3-1.5，W：5.8-6.2，V：2.5-3.5，Co：3.5-4.5，Ni：2.1-2.3，B：0.004-0.006,P＜0.1,S＜0.015；其余为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）熔炼外层高速钢，按常规工艺采用感应炉熔炼高速钢，调整出钢温度为1610-1630℃准备浇注；

2）采用预制球磨铸铁辊芯，将其垂直放于水冷铸模中，将第1）步的熔融钢液浇入；

3）浇铸的轧辊经机械粗加工后进行淬火和回火热处理，热处理后再进行机械精加工，其中淬火温度为1020-1040℃，回火温度为480-500℃，回火保温时间为2-4小时。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

通过对外层高速钢合金元素的调整，有效地控制了碳化物的偏析，提高了轧辊的力学性能、耐磨性和红硬性；使得外层轧辊的寿命提高了1.2-1.5倍，降低轧制中换辊频率，大幅度提高轧机的作业率，降低生产成本，提高经济效益。外层高速钢的力学性能为抗拉强度1050-1100MPa，硬度为HRC56-58。

具体实施方式

实施例一