本发明涉及一种新型成品轧辊及生产方法，尤其涉及一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊及其生产方法。
背景技术：
轧钢生产时，所轧制的成品形状和尺寸精度取决于轧辊的形状和尺寸精度。特别在型材和零件轧制时，由于轧辊各个部位受力不同，就要对轧辊形状和尺寸精度提出了更高的要求，同时要求轧辊具备高的强度和综合力学性能。目前绝大多数型材和零件成品轧辊还无法满足形状和尺寸精度及良好综合力学性能的要求，导致轧辊稳定性差，磨损较快，使用寿命短，生产成本大等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种综合性能高，使用寿命长，生产零件效率高的新型石墨半钢型材和零件成品轧辊组件。
实现本发明目的的技术方案是：
首先提供一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊生产方法；包括如下步骤：
步骤一：配置化学成分：C：1.50～2.00％、Si：1.50～2..00％、Mn：0.50:～1.2％、Cr：0.50～1.20％、Ni：3.20～4.00％、Mo：0.50～1.00％、V：0.10～0.30％、Nb：0.10～0.30％、Co：0.10～0.30％、Re：0.05～0.15％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ba+Ca：0.45～0.65％；余量为Fe及少量残余元素；
步骤二：冶炼钢水：中频电炉熔炼初级铁水，随后在LF钢包式精炼炉中进行精炼，并通过多通道喂线机加入稀土变质剂、球化剂及孕育剂到钢水包中，进行球化和孕育工艺，随后进行钢水镇静并降温后浇注；
步骤三：辊坯热处理：辊坯温度下降后进行开箱采用特殊热处理，最后出炉金加工。
上述技术方案，所述步骤二中采用中频电炉熔炼后，钢水至1550～1580℃出钢倒入LF钢包式精炼炉精炼，待高于液相温度100～160℃时出钢，吹氩气振荡，采用6通道喂线机：2通道稀土镁+2通道BaCa球化剂+2通道CaSi孕育剂，以每秒5～15米速度伸入钢水包，边球化边孕育，带处理完毕后，钢水镇静5-8分钟，至钢温在1450～1500℃时浇注辊坯。
上述技术方案，所述步骤三中采用热开箱工艺，待温度降至550～650℃时开箱进行球化退火，多次正火+回火或喷淬热处理，热处理完成后进行金加工。
其次提供一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊，包括辊身和辊颈，其特征在于：所述轧辊成分为：C：1.50～2.00％、Si：1.50～2..00％、Mn：0.50:～1.2％、Cr：0.50～1.20％、Ni：3.20～4.00％、Mo：0.50～1.00％、V：0.10～0.30％、Nb：0.10～0.30％、Co：0.10～0.30％、Re：0.05～0.15％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ba+Ca：0.45～0.65％；余量为Fe及少量残余元素。
上述技术方案，所述轧辊辊面硬度为65～73HSD，辊面至孔型底部硬度落差≤1.5HSD；轧辊辊颈抗拉强度≥530Mpa。
最后提供一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊组件，所述新型石墨半钢型材和零件成品轧辊包括上辊和下辊，所述上辊包括位于中部的上辊身和位于上辊身两端的上辊颈，所述上辊颈与上辊身之间还设有上轴承挡辊颈；所述下辊身包括位于中部的下辊身、对应设置的下辊颈和下轴承挡辊颈；所述上辊身上间隔设置有环绕上辊身的2～5个“U”型凹槽；所述下辊身对应间隔设置有环绕下辊身的2～5个倒“U”型凸起，所述相邻两凹槽或凸起之间为光滑平台，所述上辊身和下辊身相互啮合。
上述技术方案，所述凹槽和凸起均设置3个，所述3个凹槽和3个凸起均匀设置在上辊身和下辊身上。
上述技术方案，所述上辊身两端的凹槽和下辊身两端的凸起与上辊身和下辊身两端之间均有一平台。
上述技术方案，所述上辊颈与上轴承挡辊颈之间及上轴承挡辊颈与上辊身之间均设有倒圆角，所述两倒圆角半径分别为上轴承挡辊颈直径和上辊颈直径的1/5；所述下辊颈与下轴承挡辊颈之间及下轴承挡辊颈与下辊身之间均设有倒圆角，所述两倒圆角半径分别为下轴承挡辊颈直径和下辊颈直径的1/5。
上述技术方案，所述新型石墨半钢型材和零件成品轧辊组件的基体组织为球状石墨+粒状碳化物+贝氏体+少量马氏体。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明通过化学成分的优化配置，采用精选的特殊碳化物元素钒、铌、钼、锢合金，铌、钒的加入可改变碳化物以不连续(粒状)状态存在，提高轧辊的显微组织，钼可提高钢的淬透性、回火稳定性，从而降低轧辊中的残余应力，提高轧辊塑性，并通过多道喂线机将稀土变质剂、BaCa球化剂和CaSi孕育剂同时快速通入钢水包中，使钢水同时快速地进行球化和孕育处理，同时通过稀土变质剂净化钢水，提高纯净度，改善轧辊的综合力学性能，提高轧制产品产量和质量，延长轧辊使用寿命，达到企业降本增效的目的；
(2)本发明采用双炉熔炼和特殊热处理工艺：双炉冶炼可提高钢水纯净度，是去除H、O、N气体元素的重要手段；LF精炼能造白色的渣，降低P、S有害元素的含量，提高钢水的质量，浇注后钢水在凝固时增强轧辊显微组织的致密度和避免疏松区，进而提高轧辊的综合性能，延长轧辊的使用寿命，降低钢厂的轧制成本，增加生产效率和效益；
(3)本发明通过6条喂线机，稀土镁变质剂和BaCa球化剂及CaSi孕育剂各两条实现同时喂线，并控制喂线速度在每秒5～15米之间，可使成分更均匀，达到边球化边孕育的目的，生产效率高，产品质量好；
(4)本发明的石墨半钢轧辊，基体组织为球状石墨+粒状碳化物+贝氏体+少量马氏体，具有优良的综合力学性能和高强度，可以保证轧辊的使用寿命和使用稳定性；
(5)本发明轧辊组件采用两辊式结构，通过辊身的倒“U”型凸起和“U”型凹槽实现所需形状的型材和零件的轧制，同时可以通过调整两辊间距，调整所轧制型材和零件的厚度，通过开设不同数量的“U”型凹槽或倒“U”型凸起从而实现一次轧制不同数量和尺寸零件的目的，提高生产效率；
(6)本发明轧辊辊身凹槽和凸起均匀布置在上、下辊身上保证使相邻两凹槽或凸起之间的距离相等，从而可保证轧制时辊身各部位受力相同，避免局部压力过大造成应力集中导致辊身过早损坏；
(7)本发明设置有轴承挡辊颈，可以起到固定轴承的左右，防止在生产过程中由于轧辊受到轴向力时左右窜动，造成所轧制的型材和零件的成品精度下降；
(8)本发明上、下辊颈与上、下轴承挡辊颈之间及上、下轴承挡辊颈与上、下辊身之间均设有倒圆角，且倒圆角与上、下辊颈和上、下轴承挡辊颈的1/5，可避免轧辊受到轴向力时连接处产生应力集中导致开裂，影响轧辊的使用寿命；
(9)通过本发明优化配置的化学成分和特殊的热处理工艺，可保证较低的辊面至孔型底部硬度落差，从而保证辊面和孔型底部较一致的耐磨性，延长了轧辊的使用寿命。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明结构示意图；
图中1、上辊；11、上辊身；12、上辊颈；13、上轴承挡辊颈；14、凹槽；2、下辊；21、下辊身；22、下辊颈；23、上轴承挡辊颈；24、凸起；3、平台；4、倒圆角。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊生产方法；包括如下步骤：
步骤一：配置化学成分：C：1.60％、Si：1.50％、Mn：0.60％、Cr：0.80％、Ni：3.20％、Mo：0.50％、V：0.1％、Nb：0.30％、Co：0.20％、Re：0.06％、P≤0.01％、S≤0.01％、Ba+Ca：0.45％；余量为Fe及少量残余元素；
步骤二：采用中频电炉熔炼后，钢水至1550～1580℃出钢倒入LF钢包式精炼炉精炼，待高于液相温度120℃时出钢，吹氩气振荡，采用6通道喂线机：2通道稀土镁+2通道BaCa球化剂+2通道CaSi孕育剂，以每秒8米速度伸入钢水包，边球化边孕育，带处理完毕后，钢水镇静5-8分钟，至钢温在1450℃时浇注辊坯；
步骤三：采用热开箱工艺，待温度降至580℃时开箱进行球化退火，4次正火+回火，热处理完成后进行金加工。
本实施例通过上述工艺获得的一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊，包括辊身和辊颈，其特征在于：所述轧辊成分为：C：1.60％、Si：1.50％、Mn：0.60％、Cr：0.80％、Ni：3.20％、Mo：0.50％、V：0.1％、Nb：0.30％、Co：0.20％、Re：0.06％、P≤0.01％、S≤0.01％、Ba+Ca：0.45％；余量为Fe及少量残余元素。本发明轧辊材质为新型石墨半钢，基体组织为综合性能优异的球状石墨+粒状碳化物+贝氏体+少量马氏体，保证了轧辊的使用寿命。轧辊辊面硬度为65～73HSD，本实施例轧辊辊面硬度实测68HSD，辊面至孔型底部硬度落差为1.3HSD；轧辊辊颈抗拉强度设计值为≥530Mpa，实测值为540Mpa。
见图1，本发明一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊组件，包括上辊1和下辊2，上辊1包括位于中部的上辊身11和位于上辊身11两端的上辊颈12，上辊颈11与上辊身11之间还设有上轴承挡辊颈13；下辊身2包括位于中部的下辊身21、对应设置的下辊颈22和下轴承挡辊颈23；上辊身1上间隔设置有环绕上辊身1的2～5个“U”型凹槽14；下辊身21对应间隔设置有环绕下辊身21的2～5个倒“U”型凸起24，相邻两凹槽14或凸起24之间为光滑平台3，上辊身11和下辊身21相互啮合优选地，本实施例凹槽14和凸起24均设置3个，3个凹槽14和3个凸起24均匀设置在上辊身11和下辊身21上。上辊身11两端的凹槽14和下辊身21两端的凸起24与上辊身11和下辊21身两端之间均有一平台3，两端平台3的设置可保证轧辊工作过程中受力更均匀，有效延长了轧辊的使用寿命，且经轧制的零件或型材不会与被轧辊两端的轧机机身损坏，保证了轧制产品的质量。
作为本发明的优选方案，上辊颈12与上轴承挡辊颈13之间及上轴承挡辊颈13与上辊身11之间均设有倒圆角，两倒圆角半径分别为上轴承挡辊颈13直径和上辊颈12直径的1/5；下辊颈22与下轴承挡辊颈23之间及下轴承挡辊颈23与下辊身21之间均设有倒圆角，两倒圆角半径分别为下轴承挡辊颈23直径和下辊颈22直径的1/5。
(实施例2)
本实施例一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊生产方法；包括如下步骤：
步骤一：配置化学成分：C：1.80％、Si：1.80％、Mn：0.90％、Cr：1.0％、Ni：3.60％、Mo：0.80％、V：0.2％、Nb：0.20％、Co：0.10％、Re：0.10％、P≤0.015％、S≤0.01％、Ba+Ca：0.55％；余量为Fe及少量残余元素；
步骤二：采用中频电炉熔炼后，钢水至1550～1580℃出钢倒入LF钢包式精炼炉精炼，待高于液相温度140℃时出钢，吹氩气振荡，采用6通道喂线机：2通道稀土镁+2通道BaCa球化剂+2通道CaSi孕育剂，以每秒12米速度伸入钢水包，边球化边孕育，带处理完毕后，钢水镇静5-8分钟，至钢温在1480℃时浇注辊坯；
步骤三：采用热开箱工艺，待温度降至600℃时开箱进行球化退火，随后进行水雾喷淬热处理，热处理完成后进行金加工。具体热处理工艺如下：前期每小时升温5～8℃，到660～680℃保温8～10小时，接着以8～10℃/小时升温至860～880℃，保温8小时，再按12℃/小时升至920～960℃保温6小时后进行水雾喷淬，至550～580℃，保温5小时，然后在炉内降温，往复2～3次，至常温后金加工。
本实施例通过上述工艺获得的一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊，包括辊身和辊颈，其特征在于：所述轧辊成分为：C：1.80％、Si：1.80％、Mn：0.90％、Cr：1.0％、Ni：3.60％、Mo：0.80％、V：0.2％、Nb：0.20％、Co：0.10％、Re：0.10％、P≤0.015％、S≤0.01％、Ba+Ca：0.55％；余量为Fe及少量残余元素。本发明轧辊材质为新型石墨半钢，基体组织为综合性能优异的球状石墨+粒状碳化物+贝氏体+少量马氏体，保证了轧辊的使用寿命。轧辊辊面硬度为65～73HSD，本实施例轧辊辊面硬度实测70HSD，辊面至孔型底部硬度落差为1.2HSD；轧辊辊颈抗拉强度设计值为≥530Mpa，实测值为555Mpa。
(实施例3)
本实施例一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊生产方法；包括如下步骤：
步骤一：配置化学成分：C：2.0％、Si：1.90％、Mn：1.20％、Cr：1.2％、Ni：4.00％、Mo：1.00％、V：0.3％、Nb：0.10％、Co：0.30％、Re：0.15％、P≤0.005％、S≤0.01％、Ba+Ca：0.65％；余量为Fe及少量残余元素；
步骤二：采用中频电炉熔炼后，钢水至1550～1580℃出钢倒入LF钢包式精炼炉精炼，待高于液相温度160℃时出钢，吹氩气振荡，采用6通道喂线机：2通道稀土镁+2通道BaCa球化剂+2通道CaSi孕育剂，以每秒15米速度伸入钢水包，边球化边孕育，带处理完毕后，钢水镇静5-8分钟，至钢温在1500℃时浇注辊坯；
步骤三：采用热开箱工艺，待温度降至630℃时开箱进行球化退火，3次正火+回火，热处理完成后进行金加工。
本实施例通过上述工艺获得的一种新型石墨半钢型材和零件成品轧辊，包括辊身和辊颈，其特征在于：所述轧辊成分为：C：2.0％、Si：1.90％、Mn：1.20％、Cr：1.2％、Ni：4.00％、Mo：1.00％、V：0.3％、Nb：0.10％、Co：0.30％、Re：0.15％、P≤0.005％、S≤0.01％、Ba+Ca：0.65％；余量为Fe及少量残余元素。本发明轧辊材质为新型石墨半钢，基体组织为综合性能优异的球状石墨+粒状碳化物+贝氏体+少量马氏体，保证了轧辊的使用寿命。轧辊辊面硬度为65～73HSD，本实施例轧辊辊面硬度实测73HSD，辊面至孔型底部硬度落差为1.0HSD；轧辊辊颈抗拉强度设计值为≥530Mpa，实测值为565Mpa。
本发明通过优化成分配置采用精选的特殊碳化物元素钒、铌、钼、锢合金，铌、钒的加入可改变碳化物以不连续(粒状)状态存在，提高轧辊的显微组织。钼是制造轧辊的十分重要的元素，和锢配搭应用，不但能细化基体组织，增加耐磨性，形成金属形碳化物组织能在各种轧制环境下，降低硬度落差，产生红硬性，并能生成耐磨性能特好的氧化膜，无论在辊面和孔型内均有此功能。使轧辊在使用过程中，前期和后期的轧制量基本相当，而且磨损缓慢，修磨量小，只需2～4毫米，因此对轧辊的使用寿命不断延长，而且轧材的表面质量一直保持在较好的状态。
本发明根据轧辊材质高碳石墨钢的特点，浇注后辊坯采用球化扩散退火是十分重要的热处理工艺，通过这道热处理工艺后，形成的球状石墨较圆整，分布较均匀，金相组织观察时，在可视范围内的石墨球个数较多，石墨球直径大都在2～4um之间。多次正火+回火或喷淬可根据成品机架应用情况来选择确定。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。