一种外层为高速钢的复合轧辊的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是：C?1.5-1.7％，Cr?9.4-9.8％，Mo?4.8-5.2％，W?2.5-3.5％，V?1.3-1.7％，Nb?0.6-1.0％，Ti?0.2-0.4％，Si?0.5-0.7％，Mn?0.1-0.3％，N?0.06-0.1％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述辊芯是球墨铸铁。
【专利说明】一种外层为高速钢的复合轧辊
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种外层为高速钢的复合轧辊。
【背景技术】
[0002]轧辊是轧钢生产中消耗量较大的冶金备件，轧辊质量的高低直接决定轧材的表面质量、尺寸精度和轧机生产作业率，提高轧辊性能，延长轧辊使用寿命，降低轧辊生产成本，是国内外轧钢使用企业和轧辊制造企业不断关注的重要课题，其中高碳高钒高速钢轧辊因硬度高、耐磨性好而备受轧钢企业关注，并已得到广泛应用。
[0003]中国发明专利CN101220440公开了一种轧辊及其生产工艺，轧辊由W6Mo5Cr4V2高速钢制成，生产工艺如下:a.材料准备；b.加工毛坯两端面；c.加工两端中心孔；d.粗车加工；e.在成品长度外钻吊装孔；f.进行调质处理使辊身硬度达到40-50HSD ;g.修正两端中心孔；h.半精车加工；1.对辊身进行粗磨；j.调质处理使辊身表面淬火硬度达到88-93HSD ；k.加工两端长度至要求尺寸；1.进行精车加工；m.粗磨辊身和辊颈；η.进行除应力处理；0.修两端中心孔；P.精磨棍身和棍颈；q.超精磨棍身和棍颈至成品。中国发明专利CN1197415还公开了一种性能良好的高速钢热轧轧辊。该轧辊的特征在于，具有一外层，所述外层的成分重量百分比为:2.4-2.9% C，< 1.0% Si，< 1.0% Mn, 12-18%Cr, 3-9% Mo, 3-8% V, 0.5-4.0 % Nb，且同时满足下述(I)、(2)两式:(1)0.27 ( Mo(% )/Cr(% ) ( 0.7 ；(2)C(% )+0.2.Cr(% ) ( 6.2，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0004]中国发明专利CN101225500还公开了一种轧辊用高钥高钒微偏析铸造高速钢。其具体化学成分如下( wt% ):C 1.2 ~2.8%，Si0.2 ~1.0%，Mn 0.2 ~1.0%，Ni 0.3 ~1.2%,Cr 3.0 ~6.0%，Μο 5.0 ~10.0%，V 5.0 ~12.0%，Α1 0.1 ~0.7%，Ρ ≤ 0.025%，S ( 0.025%，其余为铁。该发明特点是在高速钢中增加Mo、V含量来替代传统轧辊用高速钢中的W元素，以减少重元素W在离心铸造时造成的比重偏析，但钒及其形成的碳化物密度低，离心铸造过程中易富集于轧辊内表面，导致轧辊性能不均匀。中国发明专利CN100999804还公开了一种新型高碳高钨高速钢轧辊及其制备方法，该发明中高碳高钨高速钢轧辊含有:碳2.0%~3.0%，钨6.0%~18.0%，钒2.0%~4.0%，钥1.0%~3.0%，铬3.0%~9.0%，硅小于1.2%，锰小于1.2%;制成的该高碳高钨高速钢轧辊含有钒、钨系的MC型复合碳化物。该发明中高碳高钨高速钢轧辊的制备方法是，将高碳高钨高速钢加热到1580。。~1620°C后脱氧；在1400。。~1500°C浇铸，同时对离心铸型施加0.05T~0.25T的稳恒磁场，并以600-1800转/分钟转速旋转至成型。但是，电磁场的加入，轧辊外层组织不致密，降低轧辊耐磨性。日本专利JP2006/304932也公开了一种离心铸造复合轧辊，外层含有 C:2.5 ~9%、S1:0.I ~3.5%、Mn:0.I ~3.5%、V:11 ~40%，余量为 Fe 及不可避免的杂质构成；中间层，由形成于上述外层内面的高速钢类合金构成；内层，由形成于上述中间层内面的铸铁或铸钢构成。但是上述高速钢轧辊都含有较多价格昂贵的钨、钥、钒、铌、钴等合金元素，导致轧辊生产成本高，推广使用的竞争力差，而且高速钢轧辊都要进行高温热处理，既浪费能源，污染环境，且高温加热和保温过程中，使辊芯组织粗化，辊芯性能下降，导致轧辊使用中易发生断辊事故，影响轧机的正常运行。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊外层是高速钢、辊芯是球铁，外层高速钢通过调整成分提高高速钢的硬度，改善其耐磨性，使其铸态具有高硬度，使辊芯保持高强度，确保轧辊的安全使用，并降低成本。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是:C 1.5-1.7%, Cr 9.4-9.8%，Mo 4.8-5.2%, W 2.5-3.5%, V 1.3-1.7%, Nb
0.6-1.0%, Ti 0.2-0.4%, Si 0.5-0.7 %, Mn 0.1-0.3%, N 0.06-0.1%, S ^ 0.03%,P^0.03%，其余为Fe及不可避免的杂质；所述辊芯是球墨铸铁。
[0008]优选，所述外层的化学组成成分是:C 1.55-1.65 %, Cr 9.5-9.6 %, Mo
4.9-5.1%, W 2.8-3.2%, V 1.4-1.6%, Nb 0.7-0.9%, Ti 0.25-0.35%, Si0.55-0.65%,Mn 0.15-0.25%, N 0.07-0.09%, S ( 0.03%, P ( 0.03%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
[0009]最优选，所述外层的化学组成成分是:C 1.60%, Cr 9.55%,Mo 5.0%,W 3.0%,V
1.5%, Nb 0.8%, Ti 0.30%, Si 0.60%, Mn 0.20%, N 0.08%, S ^ 0.03%, P ^ 0.03%,其余为Fe及不可避免的杂质。
[0010]本发明外 层高速钢的化学成分的设计原理为:
[0011]碳:加入碳和硼，部分溶于基体，提高基体淬硬性和淬透性，部分形成高硬度的碳化合物，有利于改善轧辊耐磨性，加入量过少，轧辊硬度低，耐磨性差，加入量过多，则脆性大，使用中易开裂和剥落。
[0012]铬:加入铬的目的是提高基体的淬透性，另外，铬还可以提高轧辊的抗氧化性能，铬还可以防止轧辊使用中表面出现粗化现象，有利于改善轧材表面质量。
[0013]钥、钨:高速钢的主加合金元素，主要作用是形成一定数量的难以溶解的一次碳化物，使钢可进行接近熔点的高温淬火，并提高钢的耐磨性；通过高温固溶获得高W(Mo)的马氏体后，回火时M2C及MC脱溶形成足够数量的二次碳化物，是二次硬化和红硬性的主要因素。
[0014]钒和氮:钒高速钢的主加合金元素，V对形成部分连贯的起着二次硬化作用的MC析出物的弥散分布起决定性的作用。本发明中添加的钒和氮组合，替代昂贵的钴元素，形成二者的化合物，可以提高钢的二次硬度、红硬性及耐磨性。铌和钛:强碳化物形成元素，形成MC型碳化物，可用来部分代替V或W，将V的含量降至仅保持二次硬化的水平。利用Nb增加钢中MC型碳化物，从而增强钢的耐磨性。
[0015]本发明具有如下有益效果:
[0016]I)本发明外层高速钢中不添加昂贵的钴元素，通过以钒和氮的组合替代钴元素，并且W、M、V的添加量也比现有技术低，从而大幅降低成本，并起到与添加钴元素同样的技术效果。
[0017]2)本发明轧辊外层高速钢铸态硬度大于91HSD，去应力退火后硬度维持在88-90HSD，而辊芯的球墨铸铁保持了一定的强韧性。使得轧辊使用时不易磨损、开裂，无剥落和断辊现象出现，使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊提高3~5倍，比高碳高钒高速钢轧辊提高20~25%。
【具体实施方式】
[0018]实施例一
[0019]一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是:C 1.5%, Cr 9.8%, Mo 4.8%, W 3.5%, V 1.3%, Nb 1.0%, Ti0.2%, Si0.7%,Mn 0.1%,N 0.1%,S ^ 0.03%,P ^ 0.03%，其余为Fe及不可避免的杂质；所述辊芯是球
墨铸铁。
[0020]实施例二
[0021]一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是:C 1.7%, Cr 9.4%, Mo 5.2%, W 2.5%, V 1.7%, Nb 0.6%, Ti0.4%, Si0.5%,Mn 0.3%, N 0.06%, S≤ 0.03%, P≤ 0.03%，其余为Fe及不可避免的杂质；所述辊芯是球墨铸铁。
[0022]实施例三
[0023]一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是:C 1.55%, Cr 9.6%, Mo 4.9%, W 3.2%, V 1.4%, Nb 0.9%, Ti0.25%,Si0.65%, Mn 0.15%, N 0.09%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；所述辊芯是球墨铸铁。
[0024]实施例四
[0025]一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是:C 1.65%, Cr 9.5%, Mo 5.1%, W 2.8%, V 1.6%, Nb 0.7%, Ti0.35%,Si0.55%, Mn 0.25%, N 0.07%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；所述辊芯是球墨铸铁。
[0026]实施例五
[0027]—种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，所述外层的化学组成成分是:C 1.60%, Cr 9.55%, Mo5.0%, W 3.0%, V 1.5%, Nb 0.8%, Ti0.30%,Si0.60%, Mn 0.20%, N 0.08%, S ^ 0.03%, P ^ 0.03%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；
所述辊芯是球墨铸铁。
【权利要求】
1.一种外层为高速钢的复合轧辊，该复合轧辊包括外层和辊芯，其特征在于，所述外层的化学组成成分是:C 1.5-1.7%, Cr 9.4-9.8%，Mo 4.8-5.2%, W 2.5-3.5%, V.1.3-1.7%, Nb 0.6-1.0%, Ti 0.2-0.4%, Si 0.5-0.7%, Mn 0.1-0.3%, N 0.06-0.1%,S^0.03%, P ^ 0.03%，其余为Fe及不可避免的杂质；所述辊芯是球墨铸铁。
2.如权利要求1所述的一种外层为高速钢的复合轧辊，其特征在于，所述外层的化学组成成分是:C 1.55-1.65%, Cr 9.5-9.6%, Mo 4.9-5.1%, W 2.8-3.2%, V 1.4-1.6%,Nb 0.7-0.9 %, Ti 0.25-0.35 %, Si 0.55-0.65 %, Mn0.15-0.25 %, N 0.07-0.09 %,S≤0.03%, P ( 0.03%，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的一种外层为高速钢的复合轧辊，其特征在于，所述外层的化学组成成分是:C 1.60%, Cr 9.55%, Mo 5.0%,ff 3.0%, V 1.5%, Nb 0.8%, Ti 0.30%, Si.0.60%, Mn 0.20%, N 0.08%, S ^ 0.03%, P ≤ 0.03%，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
【文档编号】B21B27/02GK103789637SQ201210421206
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】钱关林 申请人:无锡荡口通和纺织机械厂