[发明专利]一种改善高速钢轧辊热处理中易断裂的辊身处理工艺

说明书

本发明公开了一种改善高速钢轧辊热处理中易断裂的辊身处理工艺，涉及高速钢轧辊技术领域，具体工艺如下：1）利用六水合硝酸镍和碱性硅胶液制得Ni/Si前驱体；2）将前驱体经高温焙烧得到Ni/Si纳米复合物；3）将高速钢轧辊的辊身溶炼后进行脱氧和变质处理，然后将其浇入离心机上铸模内进行旋转；4）向钢水中依次加入纳米铜颗粒、纳米钛颗粒、纳米铌颗粒以及Ni/Si纳米复合物，形成浇铸液，待辊身温度达到1200‑1250℃，将浇铸液加入到离心机上，即可完成对辊身的加工处理。本发明通过增强辊身与芯部之间结合层的强度以及减小辊身与芯部之间由于膨胀系数差异产生的应力集中，使得结合层不易出现裂纹，从而杜绝了轧辊的断辊现象。

技术领域

本发明属于高速钢轧辊技术领域，具体涉及一种改善高速钢轧辊热处理中易断裂的辊身处理工艺。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的重要消耗备件，轧辊质量既影响扎材的表面质量和尺寸精度，也影响轧机的生产作业率，因此提高轧辊的质量是世界各国轧辊研制者不断关注的重大课题，长期以来，国内外普遍使用高铬铸铁轧辊、冷硬铸铁轧辊、半钢轧辊和高速钢轧辊。其中，高速钢轧辊是近年来发展最快且应用前景最广的热轧辊材料，它的成分是较为复杂的合金钢，在热处理工艺淬火后，即使在空气中冷却也能硬化。其工作层材料采用高碳钢，轧辊的芯部材料采用球墨铸铁、石墨钢或锻钢等，两种不同的材料通过离心铸造或者采用CPC工艺复合而成，基体组织一般为回火马氏体+贝氏体+碳化物，碳化物以高度弥散形式分布在基体中，所以高速钢轧辊具有很好的耐磨性和强韧性。

高速钢轧辊在热处理过程中，由于填芯时芯部的高温铁水对已凝固的外层高速钢回溶量过大，造成芯部合金总量增加，使得芯部组织尤其是结合层部位碳化物数量过高，从而导致轧辊结合层强度和芯部强度急剧降低，使得高速钢轧辊在热处理过程中易出现辊身断裂的现象。现有技术中，采用多种工艺方法来改善辊身易断裂的缺陷，例如中国发明专利CN105033227公开了一种适用于窄带钢轧机用的高钒高速钢复合轧辊的制造方法，采用离心浇注方法浇注辊身外层，浇注完辊身外层高钒高速钢水后，往辊身外层型腔内持续通入惰性气体，当高钒高速钢外层温度达到1220～1280℃时停止离心机转动，同时停止惰性气体吹入，然后合箱浇注辊身芯部铁水，该技术方案明显提高了外层高钒高速钢与芯部铁水的结合率，结合率由40％提高至100％，结合强度由以前的350Mpa左右提升至450Mpa左右，使得高钒高速钢轧辊辊身结合层抗剥落性大大提高，同时能够有效去除芯部铁水溶蚀外层的碳化物形成元素量，从而改善了辊颈组织，提高了辊颈的抗拉强度，有效杜绝了使用中的断辊现象；又例如中国发明专利CN104525889公开了一种适用于小型钢轧机、线棒材轧机的高速钢轧辊的制造方法，该技术方案包括熔炼原料、浇注成型、机械加工和热处理工艺步骤，在离心浇注高速钢铁水的基础上，首先浇注入过渡层铁水，然后再通过浇注芯部铁水来实现过渡层铁水的完全置换，该技术方案明显提高了外层高速钢与芯部铁水的结合强度，结合强度由以前的350Mpa左右提升至500Mpa以上，使得高速钢轧辊辊身结合层抗剥落性大大提高，同时能够有效去除芯部铁水溶蚀外层的碳化物形成元素量，从而改善了辊颈组织，提高了辊颈的抗拉强度，有效杜绝了使用中的断辊现象；上述技术方案均是通过提高外层高速钢与芯部铁水的结合强度，以及去除芯部铁水溶蚀外层的碳化物形成元素量，从而杜绝了使用中的断辊现象，但是上述技术方法无法解决，轧辊在热处理加热过程中，由于辊身和芯部的膨胀系数相差很大，产生的应力容易超过结合层强度，使得结合层附近形成裂纹，随着裂纹的扩散易导致轧辊断裂。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改善高速钢轧辊热处理中易断裂的辊身处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改善高速钢轧辊热处理中易断裂的辊身处理工艺，具体工艺方法如下：