专利名称：合金半钢复合辊环及制备方法
技术领域：
本发明是关于对热或冷轧铸钢合金半钢复合辊环及制备方法的改进。
背景技术：
现有的热或冷轧铸钢辊环(亦称辊圈)，工作外层大都是采用例如GB1503-89所述或类似中低碳合金半钢制造，此种半钢组成的复合辊环，主要不足是材料的耐磨性不高，导致辊环使用寿命不长，轧制产量低。虽然中国专利97103848.1公开的半钢复合轧辊，轧辊半钢工作层组成略有调整，其化学组成为(Wt％)1.2-2.0％C，0.15-0.3％Si，0.6-1.0％Mn，0.4-0.7％Ni，1.2-1.8％Cr，0.2-0.6％Mo，P≤0.1％，S≤0.03％，其余Fe，然而所得工作层基体组织，仍然主要为珠光体，耐磨性及强韧性相对较低，在轧制过程中辊面容易磨损，导致使用寿命缩短，轧制量仍然不高。其次，现有中低碳合金半钢工作层及石墨钢内层组成的复合辊环，两者采用离心复合铸造。然而由于工作层和内层两种钢水材质不同，浇注难以控制，例如浇注时夹杂物得不到排出，存在于结合部位造成铸造缺陷，因而经常会出现内外层难以达到优良的冶金结合，导致制造及使用过程中均容易发生开裂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种耐磨性好，使用寿命长的合金半钢复合辊环。
本发明的另一目的在于提供一种工作层与内层结合优良的合金半钢复合辊环制备方法。
本发明第一目的实现，其特征是在现有合金半钢中加入一定量的碳、铬、镍、钼合金或纯金属，从而得到高碳高合金半钢，显著提高了耐磨性，因而使用寿命有较大提高。具体说，本发明合金半钢复合辊环，包括半钢工作层和球状石墨钢内层，其特征在于所说半钢工作层成份为C1.80～2.20％，Si0.50～0.80％，Mn0.80～1.10％，Ni1.20～1.70％，Cr2.80～3.20％，Mo0.40～0.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，余量为Fe及少量残余元素。
碳，是碳化物形成元素，合金成份中碳含量的提高，工作层中碳化物含量相应得到提高，从而提高了辊环工作层的硬度，和耐磨性。
铬，是碳化物形成元素，也是推迟贝氏体转变最有效元素，当铬和碳含量增高时，这时贝氏体转变速度大大降低，等温转变曲线大大右移，位置也剧烈下降，易得到耐磨性好的贝氏体组织，因而使材料具有较高强度、韧性和耐磨性。
镍，固溶于铁素体中，在强化铁素体的同时，还可增加韧性，镍与铬共存，显著提高合金半钢的综合性能，并且镍具有提高奥氏体稳定性，和减缓奥氏体转变为珠光体速度的作用，镍含量越高作用越明显，因此同样易于形成性能优良的贝氏体组织。
钼，是碳化物形成元素，有细化晶粒增加硬化层深度，提高回火稳定性作用，钼含量提高，具有抑制贝氏体组织分解作用，易于形成贝氏体组织，从而使工作层基体组织成为有较高贝氏体组织的合金半钢，而使其表现高的强度和耐磨性。
本发明高碳高合金半钢复合辊环制备方法，包括离心浇注工作层和内层，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80-100℃，并在界面温度低于液相线温度50-80℃时浇注内层，内层钢液浇注温度为测定的液相线温度加90-110℃。
在浇注时，为防止大流量钢水在浇填内层时冲刷工作层内表面，导致工作层厚薄不均匀缺陷，一种充填内层较好采用多浇嘴形式，例如按120°排列有三个浇嘴，这样内层钢液多浇嘴出流，可以有效减少对某一集中区的冲刷，从而避免上述缺陷。所述多浇嘴，一种较好为采用钢液出流头上设置有均等分设置有三个出流口。
本发明由于在合金半钢中增加碳、铬、镍、钼含量，使铬含量达到2.80～3.20％，碳含量达到1.8-2.2％，镍含量达到1.2-1.70％，钼含量达到0.4-0.6％，从而得到的高碳高合金半钢，基体组织主要为贝氏体、碳化物及珠光体，因而具有较高的强度、韧性和耐磨性。因此，本发明较现有半钢辊环，耐磨性好，使用寿命长，毫米轧制量可以提高二倍以上。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，可以避免内层材料强度的降低。
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分别熔炼本发明合金半钢和球状石墨钢(现有技术配方)。按高碳高合金半钢成份，将配比的废钢和废钢辊放入中频炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学成份，再配入相应的合金料或纯金属，熔炼得到成份为C1.95％，Si0.54％，Mn0.92％，Ni1.53％，Cr2.97％，Mo0.52％，P0.028％，S0.02％，余量为Fe及少量残余元素钢液。通过立式离心浇注复合辊环，在钢液为1437℃时浇注工作层，在界面温度为1270℃时，球状石墨钢液温度为1355℃时浇注内层，得到复合辊环。经热处理，得到的轧辊工作层硬度57HSD，经轧制试验，辊环轧制量较原来提高二倍以上。
实施例2如实施例1，按高碳高合金半钢成份，将配比的废钢和废钢辊放入中频炉内熔炼，熔清后分析原钢水化学成份，再配入相应的合金料或纯金属，熔炼得到成份为C1.98％，Si0.53％，Mn0.98％，Ni1.64％，Cr3.03％，Mo0.57％，P0.024％，S0.022％，余量为Fe及少量残余元素。离心浇注复合辊环，在钢液为1435℃时浇注工作层，在界面温度为1266℃时，球状石墨钢液温度为1357℃时浇注内层，得到复合辊环。经热处理，得到的轧辊工作层硬度61HSD，经轧制试验，辊环轧制量提高二倍以上。
权利要求
1.合金半钢复合辊环，包括半钢工作层和球状石墨钢内层，其特征在于所说半钢工作层成份为C1.80～2.20％，Si0.50～0.80％，Mn0.80～1.10％，Ni1.20～1.70％，Cr2.80～3.20％，Mo0.40～0.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，余量为Fe及少量残余元素。
2.根据权利要求1所述合金半钢复合辊环制备方法，包括离心浇注工作层和内层，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80-100℃，并在界面温度低于液相线温度50-80℃时浇注内层，内层钢液浇注温度为测定的液相线温度加90-110℃。
3.根据权利要求2所述合金半钢复合辊环制备方法，其特征在于所说内层浇注为多浇嘴出流。
4.根据权利要求3所述合金半钢复合辊环制备方法，其特征在于出流浇嘴有三个，按120°等分排列。
5.根据权利要求4所述合金半钢复合辊环制备方法，其特征在于三个出流浇嘴设置在同一出流头上。
全文摘要
本发明是关于对热或冷轧铸钢合金半钢复合辊环及制备方法的改进，其特征是半钢工作层成份为C1.80～2.20％，Si0.50～0.80％，Mn0.80～1.10％，Ni1.20～1.70％，Cr2.80～3.20％，Mo0.40～0.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，余量为Fe及少量残余元素。离心浇注时分别控制工作层钢液温度为测定液相线温度加80－100℃，内层浇钢液度为测定的液相线温度加90－110℃，并在浇注的工作层界面温度低于液相线温度50－80℃时浇注内层。本发明得到的高碳高合金半钢，基体组织主要为贝氏体、碳化物及珠光体，因而具有较高的强度、韧性和耐磨性，毫米轧制量可以提高二倍以上，并且工作层与内层冶金结合好。
文档编号B22D13/00GK1861828SQ20051003926
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