专利名称：改良的复合高铬钢轧辊及制备方法
技术领域：
本发明是关于对热轧带钢用工作层为高铬钢的复合轧辊及制备方法的改进，尤其涉及一种工作层抗热裂纹性能好、硬度落差小、耐磨性好、抗疲劳强度高、抗蚀能力强的复合高铬钢轧辊及具有优良冶金结合的制备方法。
背景技术：
目前热轧带钢连扎机精轧前段使用的复合高铬钢轧辊，如中国专利85102865所述轧辊工作层高铬钢，总成分范围为C0.9～2.1％，Si0.2～0.6％，Mn0.3～0.8％，Ni0.5～1.5％，Cr6.0～19.0％，Mo0.5～2.0％，W≤2.0％，Co≤2.0％，以及下列元素之一或二种Nb0.1～1.0％，V0.1～1.0％，Ti0.1～0.5％，Mg≤0.05％，其余为铁。然而现有高铬钢工作层在实际使用中还存在以下不足1、硬度落差大，从而降低了轧辊的整体耐磨性；2、抗疲劳强度性能差，导致轧辊容易产生裂纹；3、抗蚀能力差，辊面易受到某些介质腐蚀，容易产生辊面粗糙，导致轧制带材表面质量下降；4、抗热裂纹性能相对差，辊身容易产生裂纹和/或剥落。因此现有高铬钢工作层复合轧辊整体使用寿命较短，仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种轧辊工作层抗热裂纹性能好、硬度落差小、耐磨性好、抗疲劳强度高、抗蚀能力强的复合高铬钢轧辊。
本发明的另一目的在于提供一种上述轧辊及具有优良冶金结合的复合高铬钢轧辊制备方法。
本发明目的实现，主要改进是通过在组成轧辊工作层的高铬钢材质中加入一定量的氮、硼、铝，从而克服了现有高铬钢工作层的不足，实现本发明目的。具体说，本发明复合高铬钢轧辊，包括离心浇注的芯层和高铬钢工作层，其特征在于所说高铬钢工作层成分为Wt％C0.8-2.0％，Si0.5-1.2％，Mn0.4-1.5％，Ni0.4-1.5％，Cr8-16％，Mo0.2-3.0％，V0.1-1.0％，N0.01-0.25％，B0.001-0.003％，Al0.01-0.3％，P≤0.03％，S≤0.015％，其余为铁及杂质。
本发明高铬钢中加入氮，通过冶炼易与铝、钒、铬等形成氮化物，以小颗粒形态均匀分布于组织中，在结晶过程中，作为外来结晶的核心，抑制晶粒长大和碳化物在晶界的移动，从而细化了铸态组织，改善了碳化物的分布。因而可使材料的硬度及抗蚀能力得到提高，硬度可以达到75HSD以上，轧制后辊面光滑。
硼的加入，使材料淬透性和淬硬层深度都得到提高，从而降低了工作层的硬度落差。此外，淬透性的提高，还可使材料的硬度得到提高，也有利于轧辊耐磨性的提高。
铝的加入，细化了晶粒，尤其是与氮生成的氮化铝能成为材料中的高硬质点，产生沉淀硬化，使材料的硬度得到提高；硬度的提高及晶粒的细化，同样有利于耐磨性的提高；此外，晶粒的细化，使晶粒界面间结合能得到提高，从而使材料抗热裂纹性能及抗剥落性能得到提高。
本发明轧辊工作层的高铬钢成分较好为C1.6-1.7％，Si0.6-0.8％，Mn0.5-0.7％，Ni0.7-0.9％，Cr9-12％，Mo2.0-3.0％，V0.3-0.5％，N0.1-0.15％，B0.001-0.003％，Al0.15-0.2％，P≤0.03％，S≤0.015％，其余为铁及杂质。
为有利于轧辊工作层与芯部材料的冶金结合，及有利于提高芯部的强度，本发明复合轧辊，一种较好为采用三层复合结构，即由工作层、中间层及芯层组成，其中所述中间层及芯层均采用芯层材料，例如球铁或灰铁。所说中间层厚度，较好为30-80mm。
本发明复合高铬钢轧辊的制备方法，包括立式离心浇注工作层、中间层和芯层，其特征在于浇注工作层时，控制浇注钢液的温度为测定液相线温度加90-110℃，并在界面温度为低于液相线温度100-120℃时浇注中间层，中间层浇注温度为其测定的液相线温度加40-50℃，中间层部分凝固后开始浇注芯层，芯层浇注温度为其测定的液相线温度加60-70℃。
本发明复合轧辊由于在高铬钢工作层中加入一定量的氮、硼、铝，以及采用立式离心浇注，从而使所得轧辊的工作层硬度落差小，在整个工作层上硬度落差小于3HSD，并使轧辊的耐磨性得到显著提高，较原高铬钢可提高30％以上，轧辊毫米轧制量提高33％左右。同时轧辊的抗疲劳强度也较原来提高25％以上，抗蚀能力也得到显著的提高，轧辊单次修磨量也较原来可降低20％以下。本发明复合轧辊整体耐磨性好，抗疲劳强度高，抗蚀能力强，从而延长了轧辊的使用寿命，使用寿命较原来可提高一倍以上。三层复合结构，可使轧辊工作层与芯部材料得到优良的冶金结合，并有利于轧辊芯部强度的提高。中间层及芯层均采用芯层材料，不仅有利于降低轧辊成本，而且又不降低其使用性能。中间层厚30-80mm，不仅有利于三层材料的冶金结合，而且还有利于在离心浇注时杂质渣外排，从而确保了浇注轧辊的质量。本发明浇注温度的控制，不仅有利于层间的冶金结合，和得到良好的铸态组织，而且使工作层的合金元素不易向内层扩散，可以避免芯部材料强度的降低。
以下结合二个具体实施方式
，进一步说明本发明。
具体实施例方式
实施例1按高铬钢工作层成份，将配比废钢和高铬钢回料，放入中频炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学成份，再配入相应的合金料，熔炼得到成份为(Wt％)C1.63％，Si0.65％，Mn0.60％，Ni0.75％，Cr11％，Mo2.5％，V0.35％，N0.12％，B0.002％，Al0.15％，P0.02％，S0.013％，其余为铁及杂质的工作层钢水。离心浇注复合轧辊，在工作层钢液为1455℃时浇注工作层，在界面温度为1270℃时，当球铁液温度为1285℃时浇注50mm球铁中间层，中间层部分凝固后，在温度为1304℃时浇注球铁芯层，得到复合轧辊。经热处理得到的轧辊工作层硬度78HSD，硬度落差小于3HSD，经轧制试验，轧辊整体使用寿命提高一倍以上。
实施例2如实施例1，轧辊工作层成份为(Wt％)C1.68％，Si0.7％，Mn0.65％，Ni0.83％，Cr11.5％，Mo2.6％，V0.4％，N0.14％，B0.0028％，Al0.17％，P0.0025％，S0.013％，其余为铁及杂质的工作层钢水。离心浇注复合轧辊，在工作层钢液为1450℃时浇注工作层，在界面温度为1268℃时，球铁液温度为1290℃时浇注50mm球铁中间层，中间层部分凝固后，在温度为1310℃时浇注球铁芯层，得到复合轧辊。经热处理得到的轧辊工作层硬度82HSD，硬度落差小于3HSD，经轧制试验，轧辊整体使用寿命提高一倍以上。
权利要求
1.复合高铬钢轧辊，包括离心浇注的芯层和高铬钢工作层，其特征在于所说高铬钢工作层成分为Wt％C0.8-2.0％，Si0.5-1.2％，Mn0.4-1.5％，Ni0.4-1.5％，Cr8-16％，Mo0.2-3.0％，V0.1-1.0％，N0.01-0.25％，B0.001-0.003％，Al0.01-0.3％，P≤0.03％，S≤0.015％，其余为铁及杂质。
2.根据权利要求1所述复合高铬钢轧辊，其特征在于所说工作层成份为C1.6-1.7％，Si0.6-0.8％，Mn0.5-0.7％，Ni0.7-0.9％，Cr9-12％，Mo2.0-3.0％，V0.3-0.5％，N0.1-0.15％，B0.001-0.003％，Al0.15-0.2％，P≤0.03％，S≤0.015％，其余为铁及杂质。
3.根据权利要求1或2所述复合高铬钢轧辊，其特征在于所说轧辊由工作层、中间层及芯层复合组成。
4.根据权利要求3所述复合高铬钢轧辊，其特征在于所说中间层及芯层均采用芯层材料。
5.根据权利要求3所述复合高铬钢轧辊，其特征在于所说中间层厚度为30-80mm。
6.复合高铬钢轧辊的制备方法，包括立式离心浇注工作层、中间层和芯层，其特征在于浇注工作层时，控制浇注钢液的温度为测定液相线温度加90-110℃，并在界面温度为低于液相线温度100-120℃时浇注中间层，中间层浇注温度为其测定的液相线温度加40-50℃，中间层部分凝固后开始浇注芯层，芯层浇注温度为其测定的液相线温度加60-70℃。
全文摘要
本发明是关于对热轧带钢用工作层为高铬钢的复合轧辊及制备方法的改进，其特征是高铬钢工作层成分为C0.8－2.0％，Si0.5－1.2％，Mn0.4－1.5％，Ni0.4－1.5％，Cr8－16％，Mo0.2－3.0％，V0.1－1.0％，N0.01－0.25％，B0.001－0.003％，Al0.01－0.3％，P≤0.03％，S≤0.015％，其余为铁及杂质，以及采用立式离心分层浇注。所得复合高铬钢轧辊较原有高铬钢具有，工作层硬度落差小于3HSD，轧辊的耐磨性可提高30％以上，轧辊毫米轧制量提高33％左右。同时轧辊的抗疲劳强度也较原来提高25％以上，抗蚀能力也得到显著的提高，轧辊单次修磨量也较原来可降低20％以下，并且工作层与芯部材料冶金结合好，使用寿命较原来可提高一倍以上。
文档编号B22D13/00GK1861829SQ20051003926
公开日2006年11月15日 申请日期2005年5月11日 优先权日2005年5月11日
发明者张文君, 邵顺才, 步小平 申请人:江苏共昌轧辊有限公司