[发明专利]离心铸造高硼高速钢复合轧辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种离心铸造复合轧辊及其制备方法，特别涉及一种离心铸造 高硼高速钢复合轧辊及其制备方法，属于复合铸造技术领域。

背景技术

轧钢技术的进步，包括对更高的轧制效率、更高的轧材质量和更低的轧制成 本的不懈追求，使轧辊制造技术也在发生飞跃性发展。轧辊发展的主要趋势是用 耐磨性能优异的高速钢取代普通高铬铸铁轧辊和高镍铬无限冷硬铸铁轧辊，用复 合轧辊取代整体轧辊。

为了提高轧辊的耐磨性能，中国发明专利CN103008617A公开了一种高速 钢复合热轧轧辊的制备方法，其特征在于，所述方法采用电渣空心抽锭方法先制 作再生高速钢复合轧辊辊环，利用中频炉或电弧炉将成本低的球墨铸铁或普碳钢 熔化，以浇铸方式制造轧辊辊芯，同时将轧辊外环与轧辊辊芯浇铸熔合在一起， 从而制备工作辊环为高速钢，芯材为球墨铸铁或普碳钢的复合的热轧轧辊。该发 明方法所制备的高速钢复合轧辊特点是外层厚度均匀；组织细小致密；芯部材料 的采用球墨铸铁或普碳钢。在轧辊辊环制作中利用稀土处理与电渣精炼的双重作 用全面提高轧辊工作面质量，使用寿命长；辊身及辊芯采用的是球墨铸铁或普碳 钢综合成本低。中国发明专利CN101403032还公开了一种轧钢行业中板带轧机 应用的高速钢复合轧辊的热处理工艺。热处理工艺分为退火、淬火和回火三个阶 段，适用于高速钢复合轧辊。其中，退火加热速度为10～60℃/h，退火加 热温度为600～750℃，保温时间8～20h，退火冷却采用炉冷。该发明 具有退火硬度低，利于切削加工，淬火回火后高速钢轧辊硬度高、硬度均匀性好、 径向硬度降小等优良的特点。中国发明专利CN102319897A还公开了一种喷射 成形高钒高速钢复合轧辊的制造方法，具体包括以下步骤：步骤1：高钒高速钢 化学百分数如下：1.7～1.8C,1.2～1.6Si,5.0～6.0Cr,1.2～1.4Mo,0.5～0.6V,8.0～10.0V, P≤0.03,S≤0.02,余量为铁；制备复合轧辊的方法：首先根据所设计的化学成分 进行冶炼，将所需喷射的量称取高钒高速钢置于熔炼包内，开启泵抽至10～3 Mpa，充入氩气至工作气压，感应加热至1300～1500℃熔化；步骤2： 将球磨铸铁辊芯用感应线圈预热至1050～1150℃，置入沉积腔中；步骤 3：将步骤1得到的熔炼包内熔液以20～25kg/min倾倒至中间包内， 控制中间包液面高度，金属熔液经导液管流下，形成金属液流并在喷嘴扫描角度 为4～6°，压力为1.5～2.5MPa的氮气作用下雾化并迅速降温，同时 所述预热后的球磨铸铁辊根据设定速度进行绕轴旋转和沿轴向的往复直线运动， 沉积并凝固形成50～55mm的沉积层，得到高钒高速钢复合轧辊试样；步骤： 4：为了防止合金和辊芯结合层产生裂纹，将所述高钒高速钢复合轧辊试样，在 温度为650－680℃，保温2小时，在温度为300－320℃保温1小时， 然后冷却至室温；步骤5：将经过步骤4处理后的所述试样在温度为105 0℃～1150℃下淬火，风冷；在温度温为450℃～600℃下回火，保温 3h，空冷，回火不超过3次，得到高钒高速钢复合轧辊。中国发明专利 CN101240403还公开了一种轧钢行业中板带轧机应用的高速钢复合轧辊及其铸 造方法。复合轧辊的外层材料为高速钢，中间层材料为球墨铸铁原铁水或石墨半 钢，轧辊芯部材料为球墨铸铁。采用离心复合铸造工艺，轧辊分三次浇注成型， 在离心机上，保持恒定的离心转速，将外层和中间层金属材料浇注成型，然后静 止浇注轧辊芯部金属使之最终成型；该发明高速钢复合轧辊，与以往双层或其他 三层复合高速钢轧辊相比，三层金属冶金结合良好，强度高；中间层材质的优化 选择提高了结合层强度，中间层中影响结合性能的碳化物减少，并有效地避免了 外层高速钢中的合金元素向芯部扩散，影响芯部材质性能，避免热处理过程以及 轧制过程中工作层开裂和脱落。中国发明专利CN101274359还公开了一种电磁 离心铸造高速钢复合轧辊工作层材质，其成分质量百分比为：1.8～2.5C,3.0～10.0W, 2.0～4.0Mo,4.0～7.0Cr,0.5～2.0V,0.03～0.5RE,Si≤1.0,Mn≤1.0,余量为Fe和不可 避免杂质；其中，在辊身工作层离心浇注和凝固过程中，施加磁感应强度为0.2 1T～0.30T的电磁场。该发明高碳高钨高速钢材质，采用电磁离心铸造工 艺可以制造高碳高钨高速钢复合轧辊，以W代V，不仅消除了铸造组织的宏观偏 析，有效地控制MC碳化物均匀分布，而且明显地改善了高速钢复合轧辊的使用 性能。中国发明专利CN101037760还公开了一种高碳高钒高速钢复合轧辊，制 得的该高碳高钒高速钢轧辊外层的化学成分及其重量百分比为：C：1.8％～ 3.0％，V：3.0％～6.0％，Cr：4.0％～6.0％，Mo：3.0％～ 6.0％，W：1.0％～3.0％，Nb：1.0％～5.0％，Co：1.0％～ 5.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％， Y：0.05％～0.20％，Ti：08％～0.25％，Mg：0.03％～ 0.12％，Zr：0.04％～0.18％，Te：0.02％～0.12％， 余量为Fe，化学成分的总和为100％。其制备利用电炉熔炼，采用离心铸造 方法铸造成形，热处理包括淬火和回火处理。但是上述高速钢复合轧辊中含有数 量较多的钒、钨、钼、铌、钴等昂贵和金元素，因此轧辊制造成本高，推广应用 困难。