一种耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种耐磨复合乳辊及其制备方法，特别涉及一种耐磨高速钢复合乳 辊及其制备方法，属于乳辊技术领域。
【背景技术】
[0002] 乳辊是乳钢生产中的重要消耗备件，乳辊质量既影响乳材的表明质量和尺寸精 度，也影响乳机的生产作业率，因此提高乳辊耐磨性是世界各国乳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乳辊、冷硬铸铁乳辊和半钢乳辊等品种。中国 发明专利CN 102371273公开了一种高铬铸铁乳辊及其生产方法，其特征在于，乳辊外层熔 炼时添加了合金成分W和V，热处理工艺得到回火马氏体和弥散分布的球状、块状MC型碳化 物，保证基体有高的强韧性和硬度。所述的乳辊外层的化学成分重量百分比为：C2.3~ 3.0%、Si0.4~1.0%、Mn0.4~1.0%、P<0.06%、S<0.01%、Crl5~20%、Nil.0~1.5%、 Mo3.5~5.0%、VO. 5~1.0 %、W0.1~0.5 %，其余为Fe。与现有技术相比，该发明的有益效果 是：加入V和W，提高乳辊的高温红硬性;改进热处理工艺，改进后的乳辊毫米乳材同比增加 20 %~30 %，平均每次乳辊的修磨量在0.3mm以内。中国发明专利CNlO 1537427还公开了一 种离心铸造高铬铸铁复合乳辊及其制备方法，包括乳辊外层和乳辊辊芯，所述的乳辊外层 的材料的化学成分重量％为:25~28 %的高镍铬无限冷硬铸铁乳辊的合金铁肩，28~30 % 的碳素铬铁，1.5~2.5%的中碳锰铁，2.5~3.5%的硼铁，0.5~0.8%的硅钙钡合金，0.2~ 0.4%的铝，0.3~0.5%的钛铁，0.2~0.4%的稀土硅铁，0.10~0.15%的锌，0.15~0.18% 的镁，余量为低碳废钢片;所述乳辊辊芯为高强度合金铸铁或低合金球墨铸铁，所述的乳辊 外层和辊芯两部分通过离心复合铸造而成。优点：乳辊生产成本低廉;乳辊中夹杂物少，组 织纯净度高;可提高乳辊淬透性和淬硬性;有利于乳辊力学性能和热疲劳性能的提高;使用 寿命高，生产成本低。
[0003] 中国发明专利CN103526125公开了涉及一种半钢乳辊及其制造方法，由辊颈、辊身 和辊芯组成，其辊身的化学组成质量百分比为:C: 2.15~2.40%、SiO. 25~0.45%、MnO. 7~ 1.0%、Mo0.15~0.40%、Ni0.9~l.l%、Cr2.2~2.5%、V0.10~0.15%、Ti0.8~1.0%、 腸.02~0.06%、1^0.02~0.05%、〇60.02~0.05、且0.05%<1^+〇6<0.08%、80.010-0 · 025%、AlO · 8~1 · 0%、P < 0 · 05%、S < 0 · 03 %，余量Fe，因凝固组织细小，加工性能好，可 以取消球化退火，缩短生产周期，降低能耗。中国发明专利CN101537428还公开了一种半钢 乳辊及其制备方法，属于乳钢技术领域。其化学组成成分及其质量百分比为：C: 1.65 - 1.90% ,Cr：0.80-1.15% ,Si：0.35-0.65% ,Μη：0.60-1.00% ,Mo：0.30-0.60% ,Ni: 0.20-0.80% ,K：0.05-0.10% ,Na：0.05-〇. 10% ,Ti ：0.05-〇. 15% ,Nb:0.05-0.15% , Y：0.08-0.15% ,Mg:0.03-0.08% ,Ζη：0.02-0.04% ,Al ：0.6〇-1.00% ,Ρ：<0.04% ,S： <0.03%，其余为Fe。优点：化学成分组成合理，半钢乳辊的辊身硬度可达55 - 58HS，抗拉强 度可达900 - 950MPa，冲击韧度达到10 - 12 J/cm2;能节约镍资源和降低成本；能简化热处 理，缩短制造周期，提高热处理效率且节约能源;可细化凝固组织，改善碳化物的形态及分 布的均匀性且能抑制合金元素的偏析;使用寿命提高。中国发明专利CN101892374还公开了 一种高硬度半钢乳辊的热处理方法，适用于材料为155CrNiM〇或180CrNiMo辊身直径为Φ 850~1350mm的乳辊。热处理工艺方法包括将乳辊整体加热到正火温度950 - 1000°C，并保 温15~30h;迅速将乳辊吊出加热炉，放入淬火油中冷却，使乳辊表面温度达到230~250 °C， 50mm深处的温度为270~300°C，IOOmm深处的温度400 - 450°C;再将乳辊迅速吊到喷雾机上 进行吹风冷却，使乳辊表面温度达到< 480°C且不再升温后再逐步下调风压，整个风冷过程 的冷速控制在2 - 5°C/min;当乳辊表面温度能够保持在480°C以下300°C以上且不再升温 时，空冷即可。该发明改变了半钢乳辊常用的热处理方法，通过恰当控制油冷时间、不同阶 段的冷却温度，打破了半钢和铸铁材料不能进行油冷处理的观念;再通过控制风量和吹风 的强度，使乳辊在一定的冷却速度下冷却，通过油冷和风冷的两种冷却方法的有效配合，使 高硬度大型半钢乳辊硬度达到55HSD以上。
[0004] 中国发明专利CN1598030公开了关于对金属加工热乳、冷乳板带用乳辊材料一一 镍铬钼无限冷硬铸铁的改进，尤其涉及一种耐磨性和抗热裂纹性能好，使用寿命长的乳辊 用镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征是在镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)成分中添加有0.03 - 0.1% (WT)的硼和0.2 -1.5%的铌。以及由此材料制成的复合乳辊。由于添加了硼和铌，使材料的 耐磨性和抗热裂纹性能得到显著提高，克服了原材料的不足。由此材料为工作层制成的复 合乳辊，使用寿命较原来大大提高，可使板带的乳制量提高20%以上；抗热裂纹性能的改 善，显著减少了停机换辊修复次数，不仅降低了操作劳动强度，而且还可提高乳机的作业 率，增加班时乳制产量。中国发明专利CN101177759还公开了一种离心复合改进型无限冷硬 铸铁乳辊及其制备方法，其辊身化学成分是（重量: 3.2 - 3.8C，3.8 - 4.5Ni，1.2 - 1.8Cr, 0.2-0.4Mo, 0.2-0.5Cu ,1.0-1.8Si, <0.8Mn,0.10-0.30Nb, 0.05-0.20V, 0.05 - 0.2011，0.04 - 0.07]\%，0.02 - 0.05￥，0.01 - 0.03513，其余为？6和不可避免的微量杂 质。本发明乳辊利用电炉便可生产，采用离心铸造方法成形，乳辊强度和硬度高，韧性、硬度 均匀性和淬透性好，耐磨性和抗氧化性优良，抗激冷激热性能也很好，使用过程中不断裂、 不起皮、不发生龟裂、不粘钢，使用性能明显优于高镍铬无限冷硬铸铁乳辊，生产工艺简单， 不需要进行高温热处理，生产成本低。使用该发明乳辊可以显著提高乳钢机作业率，降低乳 材生产成本，改善乳材表面质量，具有很好的经济和社会效益。中国发明专利CNlOl509095 还公开了超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，属乳制大型船舰用乳辊材料，组成重量包括:C: 2.9-3.7% ,Si：0.6-1.2% ,Mn ： 0.4-1.2 % ,Ni ： 3.01-5.00% , Cr ： 1.00-2.00 % ,Mo ： 0.20 - 0.60 %，余量Fe，组成中还有1 一 3 %的锑，使碳化物的网状结构得到了基本的消除， 组织更加弥散，达到了改变材料的金相组织和性能，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到 有效的结合，综合提高材料的使用寿命。
[0005] 但是上述乳辊品种主要存在硬度低，乳辊中高硬度硬质碳化物数量少的不足，导 致乳辊耐磨性差，使用寿命短，在此背景下，国内外开发了性能优异的新一代乳辊产品高速 钢乳辊。中国发明专利CN105033227公开了一种适用于窄带钢乳机用的高钒高速钢复合乳 辊的制造方法。所述制造方法包括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 °C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。该发明明 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，使得高钒高速钢乳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。中国发明专利CN104525889还公开了一种 适用于小型钢乳机、线棒材乳机的高速钢乳辊的制造方法。所述制造方法包括熔炼原料、浇 注成型、机械加工和热处理三个工艺步骤;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