[发明专利]一种原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环及其制备方法

权利要求书

1.一种原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环，其特征在于，是在传统钢基轧辊的冶炼过程中，通过常规熔炼粗调合金熔液后，向其中添加含钛合金与含氮合金，使合金熔液中钛含量达到0.02-0.05％、氮含量达到0.02-0.03％；再在1500℃～1600℃下搅拌，使Ti与N相互充分作用生成TiN颗粒；随后向所得合金悬液中吹入纯氮气，使合金悬液中总氮含量达0.03-0.04％，此时高富氮气泡与合金悬液中残留的单质Ti，继续生成TiN颗粒；再通过孕育、变质处理，浇注、热处理得原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环。

2.根据权利要求1所述的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环，其特征在于，粗调合金熔液中化学含量为C1.3-2.5％、Si0.6-1.6％、Mn0.5-1.2％、Cr0.8-3.5％、Ni0.5-2.5％、Mo0.2-1.5％、V0.01-0.2％、Al0.02-0.03％，其余为Fe及不可避免的有害杂质。

3.根据权利要求1所述的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤a)造型：对各铸造部位分别进行造型，合箱；

步骤b)冶炼：按配比将各原料加入中频炉中熔炼至金属熔融，去除炉内残渣，合金熔液在≥1500℃下粗调合金熔液的化学含量，加入含钛与含氮合金至其中Ti含量为0.02-0.05％、[N]含量为≥0.02％，在1500℃～1600℃温度条件下，搅拌30分钟以上，使高温熔融状态的合金熔液中的Ti与N相互充分反应生成当量Φ5-20nm的TiN颗粒；

步骤c)精炼：将步骤b)所得合金悬液出钢至带底吹装置的LF精炼钢包中，通过包底吹入氮气，至[N]含量为0.03-0.04％，在1500℃～1600℃温度条件下，高富氮气泡在与合金悬液混合搅拌上升的过程中，继续与残存在合金悬液中的单质Ti充分接触，并发生反应生成TiN颗粒，再进行孕育及变质处理，得合金混合悬液；

步骤d)浇注：对步骤c)所得合金混合悬液进行浇注，合金混合悬液凝固后得钢基轧辊粗胚；

步骤e)热处理：对步骤d)所得钢基轧辊胚进行扩散退火、正火+回火。

4.根据权利要求3所述的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环的制备方法，其特征在于：步骤a中的造型用铸型包括：铸造下辊颈部位的底座箱铸型、铸造辊身部位的冷型、铸造上辊颈部位的上箱部位、冒口箱部位以及浇道系统。

5.根据权利要求4所述的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环的制备方法，其特征在于：所述底座箱铸型是由金属型箱体内壁挂15-25mm砂型+3-5mm耐高温涂料；所述铸造辊身部位的冷型为静态铸造用冷型部位时，采用金属型箱体内壁挂15-20mm砂型+3-5mm耐高温涂料；所述铸造辊身部位的冷型为动态离心铸造冷型部位，采用金属型箱体内壁挂3-5mm耐高温覆膜砂；所述上箱部位采用金属外箱+150～200mm砂型+3-5mm耐高温涂料；所述冒口箱部位采用金属外箱+200～300mm砂型+50～80mm绝热冒口套；所述浇道系统由金属外箱+30-50mm砂型+10～15mm耐火砖管。

6.根据权利要求3所述的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环的制备方法，其特征在于：步骤d)的浇注方法可以是静态整体铸造、动态离心复合铸造，仅需浇入对应的铸型中，制造出对应的含原位再生氮化钛的钢基轧辊毛坯。

7.通过权利要求1～6任一所述的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢轧辊及辊环制备而得的原位再生氮化钛石墨半钢基型钢粗轧辊，其特征在于，其粗调至主要化学元素范围为：C1.3-1.8％、Si0.6-1.5％、Mn0.5-1.2％、Cr0.8-1.5％、Ni0.5-1.5％、Mo0.2-0.8％、V0.01-0.2％、Ti0.02-0.05％、[N]0.020-0.040％、Al0.02-0.03％；辊身工作层硬度48-58HSD，辊颈抗拉强度750-850Mpa。