[发明专利]一种含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊制造方法，属于机械铸造技术领域。

背景技术

现有的传统高速钢轧辊的外层(工作层)的合金含量通常为C 1.5-2.5、Si 0.2-0.8、Mn 0.4-0.8、P≤0.05、S≤0.02、Cr 4-6、Ni 0.6-1.5、Mo 3-5、W 0-3，该外层的金相组织中不含有石墨，而且这些合金元素在轧辊组织中主要以碳化物形式存在，碳化物的比例则通常在10-20％之间。颗粒状的合金碳化物比例相对较低，基体所占面积比例相对偏大。因而，轧辊在使用过程中，特别是用于精轧成品机架、轧制温度偏低、轧制速度偏高的情况下，轧辊基体在低温、高速经过的轧材及夹带在轧材表面的氧化皮鳞片的摩擦作用下，基体优先被磨损并使高硬碳化物支点暴露在轧辊表面，具体表现在轧辊(孔型)表面摩擦系数增大、光亮度下降(出现毛化现象)，严重时出现孔型表面粘钢，影响轧材表面质量。致使高速钢特有的抗磨性能、保持辊型能力不能有效发挥，致使提前换辊。

此外，现有的传统高速钢轧辊，在用于制备轧材规格偏大、表面质量要求较高的园棒成品机架的过程中，由于孔型偏深、轧辊孔型内槽底与槽帮不同半径方向存在的线速度差，导致同断面的轧材相对固态滑移(流变)，巨大的固态滑移对轧辊孔型表面产生的锉力，导致轧辊孔型底部与侧壁间出现滑移褶皱纹理，且槽底磨损加剧，影响轧材精度及表面质量，不能使高速钢应有的耐磨特性得到充分发挥，致使提前换辊。

发明内容

本发明首先提供了一种含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊。

所述含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊的工作层的组织中含有一定量石墨，以及面积百分比总量为20-35％的MC型和/或M2C型的高硬合金碳化物、氮化物和硼化物作为支点。

具体地，所述含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊的工作层的化学成分按质量分数计包括：C 2.0-3.0％、Si 0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、P≤0.05％、S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、W 0-10％、B 0-0.5％，N 60-500PPM；且工作层含有当量球径在20-50μm，面积百分比在0.5-1.5％的点、球状石墨；同时，工作层基体组织中弥散分布着面积总百分比20-35％的MC型和/或M₂C型的、点状和/或块状的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物。

所述轧辊的辊轴部分采用C 0.2-1.0％铸钢。

在本发明的一种实施方式中，工作层的化学成分按质量分数计包括：C 2.0-3.0％、Si 0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、0＜P≤0.05％、0＜S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、0＜W≤10％、0＜B≤0.5％，N 60-500PPM。

在本发明的一种实施方式中，在外层材料内层与辊轴材料之间还包含一层中间层。中间层材质使用含碳C1.2-2.5％的半钢。

本发明还提供一种制造所述含石墨的高速钢组合镶套复合轧辊的方法，是通过动态离心铸造制备外层筒体、中间层，通过热处理热加工及机械冷加工后，与制备好的辊轴通过轴套复合热装方法进行机械过盈装配，得到组合装配的含石墨的高速钢轧辊。

所述通过动态离心铸造制备外层筒体，是在外层金属液体出炉过程中，变质析出合金的碳、氮、硼化物，以降低液态金属中的合金含量；再进行石墨孕育变质处理，在高速钢外层筒体的基体组织中形成一定量的石墨。

所述通过动态离心铸造制备外层筒体，是在外层金属液体出炉过程中，先添加颗粒变质剂促使液态Cr、Mo、V、W等合金元素以高温固态的形态形成微小、弥散的高熔点碳化物、氮化物、硼化物悬浮颗粒并析出，再在此基础上添加颗粒变质剂，使金属液中溶解状态的剩余碳，在随后的浇注凝固阶段部分以微小点球状析出。

所述通过动态离心铸造制备外层筒体包括炉料准备，冶炼，出炉碳、氮、硼化物变质处理，石墨变质孕育处理，起包浇注，含石墨的高速钢筒体凝固与石墨析出。

所述与制备好的辊轴通过轴套复合热装方法进行机械过盈装配，是将制备好的筒体加热至350～450℃，经均温1-3小时，将加热的筒体垂直放置在支架上，然后将芯轴小头朝下，用吊具缓慢放入筒体内装配在一起；控制轴、套过盈量＝Φ×0.7-0.9‰；将装配好的轧辊的筒体外圆柱面，用石棉布包裹，缓慢降温至室温。