[发明专利]用于热轧制的辊

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于热轧制的辊的领域。而且，本发明具体地涉及用于热轧制的工作辊的领域。

背景技术

金属的热轧制是在被成形的金属的再结晶温度以上的温度下进行的金属成形工艺。这意味着轧制在高温下进行，通常在超过700℃的温度下进行。在轧制操作期间的这种高温热轧制中所用的装备造成机械挑战。高温造成辊材料硬度降低的问题，因此，为了使辊的寿命能够延长，辊的热硬度是绝对重要的。

除高温之外，轧制顺序通常包括通过使辊经受水来冷却轧制的金属，从而造成大量蒸汽形成。蒸汽与高温结合造成所使用的轧制装备的严重氧化且尤其是轧制装备的工作辊的严重氧化。因此，轧制辊所使用的材料需要在不损伤其硬度以及在所述温度和气氛下良好抗磨/耐磨性的情况下承受高温。

传统上，用于热轧制的工作辊已经由高铬镍铸造合金制造。在大部分情形下，当前的用于热轧制的工作辊是复合材料辊。复合材料辊包括具有合适的机械性能的芯部，比如延展性铁或钢，以及具有用于热轧制的足够的热硬度和足够的耐磨性的套筒。

从二十世纪八十年代开始，辊的外层的发展得非常迅速，而且含有替代高铬铸铁和含Ni硬铸铁的Fe-C-Cr-W-Mo-V的铸铁合金的应用中达到了顶点。该组成的合金一般称为高速钢。

典型的高速钢呈现良好热硬度和良好耐磨性。为了进一步改进针对热轧制应用的期望的性能，高速钢的合金设计基于所谓的M2钢的组成，其中主要变化是较高的碳和钒含量。这种高速钢的典型组成通常落在以下范围内：1.5-2.5%C、0-6%W、0-6%Mo、3-8%Cr和4-10%V。

基本上，轧制厂设备的基本目标是保持所轧制的金属的形状轮廓和表面粗糙度尽可能接近目标值。与之前使用的热辊材料相比，高速钢辊的较好性能涉及高速钢的微观结构特性，比如大量的非常硬和细的MC共晶碳化物和由二次析出碳化物硬化的基体材料。

热轧制中的辊磨损是以涉及至少以下方面的多个表面降级现象的同时发生为特征的复杂过程：磨损、氧化、粘着和热疲劳。热疲劳源自由靠近辊表面的非常薄的边界层的循环加热和冷却产生的应力。粘着来自工作金属进入辊间隙的粘着区中辊金属内的微焊区域。在本领域中，已知共晶碳化物的体积分数的增加对粘性行为具有有益影响。

在热轧制期间辊的氧化明显地影响辊材料的磨损行为，这是因为只要该层是光滑的、粘着的和连续的，则其起到固体润滑剂和热障的作用，因而保护辊表面免于降级。

在US6095957中，公开了具有包括Fe-C-Mo-Nb-V的外层的用于热轧制的辊。该解决方案表明外层的进一步改进是可能的。

在US4941251中，公开了具有陶瓷外层的用于热轧制的辊。然而，该陶瓷层是脆的且难以加工到工作辊的期望的最终尺寸。

发明目的

本发明旨在消除之前已知的用于热轧制的复合材料辊的前述缺点并且也旨在提供一种改进的用于热轧制的辊。本发明的主要目的是提供在高温下比如超过700℃下具有改进的耐磨性的用于热轧制的辊的包络面。

发明内容

根据本发明，至少借助于具有独立权利要求中限定的特征的初始限定的用于热轧制的辊来实现主要目的。在从属权利要求中进一步限定本发明的优选实施例。

根据本发明，提供了一种开始定义类型的用于热轧制的辊，包括本体，其中，该辊的特征在于，所述本体的包络面的至少一部分由高速钢制成，对于其化学组成，所述高速钢由以下元素组成，按重量百分比：1-3碳（C）、3-6铬（Cr）、0-7钼（Mo）、0-15钨（W）、3-14钒（V）、0-10钴（Co）、0-3铌（Nb）、0-0.5氮（N）、0.2-1钇（Y）以及余量的铁（Fe）和不可避免的杂质，其中Mo+0.5W=2-10重量%。这导致所述本体的包络面在高温下具有优异的耐磨性。

在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及指结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在说明书中各个地方的短语“在一个实施例”或“实施例”的出现不必指相同的实施例。而且，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。

根据实施例，所述套筒由所述高速钢的粉末的压实体制成，该粉末经受高热和高压，从而造成所述压实体。粉末优选地由将包括所述元素的熔融金属氩气雾化成所述粉末而制成。通过使用熔融金属的氩气雾化，与其中使用氮气引起氮化物形成的氮气雾化相比，氮化物的量最小化。