专利名称：改进的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及复合轧辊的制作方法
技术领域：
本发明是关于对金属加工热轧、冷轧板带用轧辊材料——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，使用寿命长的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及由此材料制成的复合轧辊。
背景技术：
现有板带热轧、冷轧用轧辊材料——镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)(GB/T1504-91)，成份为C2.90～3.70％，Si0.60～1.20％，Mn0.40～1.20％，Ni3.01～5.00％，Cr1.00～2.00％，Mo0.20～0.60％。此材料由于石墨呈扁条状，碳化物呈网状结构，所以基体强度相对较低，因此在实际使用中其耐磨性仍感不足，使用寿命不长(毫米轧制量一般为2000-3000吨)；其次，由于碳化物呈网状结构，及石墨空穴的边界效应，使得该材料的抗热裂纹性能也欠佳，所制成轧辊在板带轧制过程中，随着轧制量的增加会产生热裂纹，因此需要经常停机更换轧辊，将其撤下修复。不仅影响轧机的班时生产效率，增加更换操作强度，和修复工作量；而且还会影响轧制板带的表面质量，热裂纹产生修复还降低了轧辊的使用寿命，造成生产成本较高。
中国专利1055424C公开了一种优化成份配比的镍铬钼合金铸铁，成份为C3.00～3.50％，Si0.60～1.20％，Mn0.30～0.80％，Ni3.00～4.50％，Cr0.60～1.50％，Mo0.60～1.20％。此材料中石墨仍有部份呈条状，对基体仍然会产生割离作用，因此其强度及耐磨性较原镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)提高不明显，所以仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种耐磨性能好，抗热裂纹性能优，使用寿命长的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述材料制成的，具有使用寿命长，轧板质量好的复合轧辊。
本发明第一目的实现，主要改进是在GB/T1504-91所述镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)组份中，添加硼和铌，使碳化物的网状结构得到了部份消除，石墨形态发生改变，呈有利的球状结构，从而达到改变材料的金相组织和性能，以此提高了材料的耐磨性和抗热裂纹性能，延长材料的使用寿命。具体说，本发明轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，包括C2.90～3.70％，Si0.60～1.20％，Mn0.40～1.20％，Ni3.01～5.00％，Cr1.00～2.00％，Mo0.20～0.60％，余量Fe组成的镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于成份中添加有0.03-0.1％(WT)的硼和0.2-1.5％的铌(硼和铌均以纯物质计)。
本发明在轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)中加入硼，可以使镍铬钼无限冷硬铸铁中的石墨形态发生改变，使原主要呈片状的石墨变成球状，使得材料在使用过程中石墨迁移后，在基体中形成近似球形空穴，从而减少了原片状石墨迁移后形成扁状空穴，对基体割离作用大的缺陷；其次，球形空穴能起到阻断裂纹扩展的作用。本发明硼的加入，可以采用单质硼、也可以采用硼合金。本发明为降低添加成本，可优选采用以硼合金形式加入，例如优选采用硼的铁合金。硼的加入量，经试验认为以0.03-0.1％较为合适，加入量明显低于下限，则其改善性能的效果不明显；加入量明显大于上限值，相反会给材料的综合性能带来不希望出现的不良影响。由此上述加入量只是一个恰当区间范围，而并非极值，少量的适当偏离应视为与本发明实质相同。
本发明镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)中铌的加入，主要作用改变了材料中碳化物的形态，从而提高了基体的强度和材料的耐磨性。铌的加入同样可以以单质铌形式加入，当然也可以采用铌合金形式加入，较好为采用铌合金形式加入，例如优选采用铌的铁合金，有利于降低添加成本。铌的加入量，经试验认为可以在0.2-1.5％，明显低于此下限值，同样对提高材料性能作用不明显；加入量明显大于上限值，又对材料性能的更进一步提高作用不明显，但相反会引起成本的明显增加，因此从经济性角度确定此添加量范围。本发明中尤以加入量为0.7-1.5％最为适宜。
本发明硼、铌的加入与其他元素的加入方法相同，无特别要求。
本发明第二目的实现，采用上述材料作轧辊工作层，制成复合轧辊，这样既延长了轧辊使用寿命，又有利于降低轧辊的成本。
本发明由于在轧辊材料——镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)组成中加入硼和铌，从而显著改变了材料的耐磨性和抗热裂纹性能，使两者性能都较原有材料得到较大提高，克服了原材料的不足。以此材料为工作层制成的复合轧辊，使用寿命较未添加硼和铌的镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)轧辊大大提高，可使板带的轧制量提高20％以上；由于抗热裂纹性能的改善，还显著减少了停机换辊修复次数，不仅降低了操作劳动强度，而且还可提高轧机的作业率，增加班时轧制产量，同时也有利于轧制产品表面质量的提高，以及提高轧辊使用寿命，这些都显著降低了轧制成本。
图1分别为已有技术镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)100X、400X、1000X金相照片。
图中显示碳化物呈网状结构；A为片状石墨。
图2分别为本发明镍铬钼无限冷硬铸铁100X、400X、1000X金相照片。
图中碳化物网状结构不明显；B为球状石墨；具体实施方式
实施例1在GB/T1504-91镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)组成铁液中，加入0.05％(以纯物质计)的硼铁合金，0.8％(以纯物质计)的铌铁合金。
实施例2如实施例1，分别加入0.07％(以纯物质计)的硼铁合金，1％(以纯物质计)的铌铁合金。
实施例3如实施例1，分别加入0.09％(以纯物质计)的硼铁合金，1.3％(以纯物质计)的铌铁合金。
实施例4以上述材料作轧辊工作层，以球铁或灰铁作轧辊芯部材料，制成复合轧辊。外厚度视用户要求而定。
权利要求
1.一种轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，包括C2.90～3.70％，Si0.60～1.20％，Mn0.40～1.20％，Ni3.01～5.00％，Cr1.00～2.00％，Mo0.20～0.60％，余量Fe组成的镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于成份中添加有0.03-0.1％(WT)的硼和0.2-1.5％的铌(硼和铌均以纯物质计)。
2.根据权利要求1所述轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于所说铌加入量为0.7-1.5％。
3.根据权利要求1或2所述轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于所说硼为硼合金。
4.根据权利要求1或2所述轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于所说铌为铌合金。
5.根据权利要求3所述轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于所说硼合金为硼铁合金。
6.根据权利要求4所述轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于所说铌合金为铌铁合金。
7.一种复合轧辊，包括工作层和芯部，其特征在于所说工作层为权利要求1-6所述镍铬钼无限冷硬铸铁。
全文摘要
本发明是关于对金属加工热轧、冷轧板带用轧辊材料——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，使用寿命长的轧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轧辊。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轧辊，使用寿命较原来大大提高，可使板带的轧制量提高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，而且还可提高轧机的作业率，增加班时轧制产量。
文档编号C22C37/08GK1598030SQ20041004149
公开日2005年3月23日 申请日期2004年7月26日 优先权日2004年7月26日
发明者邵顺才, 张文君, 蒋国钧 申请人:江苏共昌轧辊有限公司