[发明专利]一种无限冷硬复合轧辊及其铸造方法

说明书

本发明公开一种无限冷硬复合轧辊及其铸造方法，复合轧辊的辊身外层采用高镍铸铁，辊芯内层采用球墨铸铁，中间层采用高强度灰铸铁。本发明通过三层成分的设计以及独特的孕育处理工艺对外层金属液进行孕育处理，然后采用离心铸造法分别浇铸外层金属液和中间层金属液，待外层金属液和中间层金属液凝固后，再用静态浇铸法向合箱中浇铸内层金属液。本发明中三层材料之间冶金结合良好，制备的无限冷硬轧辊的耐磨性好，有效避免了热处理过程以及轧制过程中外层材料的开裂和脱落，有效提高了轧辊的使用寿命。

技术领域

本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其涉及一种无限冷硬复合轧辊及其铸造方法。

背景技术

轧辊是轧钢生产过程中必不可少的工艺易损件，轧辊质量的好坏直接影响钢材的质量。目前应用广泛的轧辊材质主要有高铬铸铁轧辊、高速钢轧辊和无限冷硬铸铁轧辊，其中，高速钢轧辊中贵重金属含量多，生产成本高；高铬铸铁轧辊需要进行高温淬火处理，生产周期长，能耗高。无限冷硬铸铁轧辊具有硬度高，硬度落差小，抗热裂性能好，以及热处理工艺简单，不需要高温淬火处理，在轧辊制造中得到了广泛的应用。

为了进一步提高铸铁轧辊的耐磨性，无限冷硬铸铁轧辊中还经常加入Ni、Cr、Mo等合金元素形成高硬度的碳化物，但是，由于碳化物的比重较小，离心铸造时容易使碳化物向内层面偏析，因此，添加合金元素后虽然增加了硬度，但是，容易在轧辊的外层和内层之间发生缩孔和碳化物偏析等熔敷不良等问题的出现。有的还加入B元素改善材料的耐磨性和抗热裂性，但是加入B元素后增大了基体的脆性，加剧了轧辊失效。且由于轧辊外层组织和内层组织差异较大，还容易出现内层和外层之间的结合层脱落的问题。因此，提供一种新型的无限冷硬轧辊及铸造方法，以提高轧辊的使用寿命和轧钢工艺的安全，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有无限冷硬轧辊存在的上述的问题，本发明提供一种无限冷硬复合轧辊及其铸造方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案是：

一种无限冷硬复合轧辊，所述轧辊的辊身包括外层、中间层和内层，所述中间层形成于所述外层内面，所述内层形成于所述中间层内面；

所述外层的成分重量百分比为：C 2.9～3.6％，Si 0.7～1.2％，Mn 0.5～0.8％，Cr 1.2～2.0％，Mo 0.3～0.5％，Ni 3.5～4.5％，Nb 0.1～1.5％，V 0.1～2.0％，Ti 0.1～1.0％，P≤0.1％，S≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质；

所述中间层的成分重量百分比为：C 2.9～3.6％，Si 1.4～1.8％，Mn 0.5～0.8％，P≤0.1％，S≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质；

所述内层的成分重量百分比为：C 2.9～3.6％，Si 2.0～2.5％，Mn 0.5～0.8％，Cr≤0.25％，Mg 0.04～0.08％，P≤0.1％，S≤0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。

采用三层材料的轧辊，如果材料选择不当，会使得材料间的膨胀性、导热性等性质存在较大差异，结合部位也更容易出现裂纹，进而导致层间结合部位脱落问题的出现，并且在后续热处理过程中也更容易产生较大的热应力，造成结合层脱落。

本发明提供的外层材料、中间层材料和内层材料的成分设计，综合考虑了三层材料之间的膨胀性、导热性以及结合力，外层材料通过添加Cr、Mo、Ni合金元素，增加材料中碳化物的含量，提高材料的硬度和耐磨性；加入Nb、V和Ti元素，不仅可以进一步提高材料中碳化物的含量，还可以使凝固组织细化，改善碳化物的形态和分布，配合各合金元素的含量设计，可有效避免碳化物偏析问题的出现；中间层可形成介于内层与外层之间的一种石墨组织形态，且不会形成石墨畸变区，可与内外层实现完全融合，提高外层的耐剥离性。