本发明涉及轧辊，尤其是一种低碳化物的轧辊，用于花纹板轧制。
背景技术：
花纹板具有外形美观、防滑、强化性能、节约钢材等诸多优点，在交通、建筑、装饰装潢、设备周围底板、机械和造船等领域有广泛应用，因其独特的构型，建筑和机械制造业用2.5~3mm的花纹板完全可以代替4.0mm的平板，每吨可节约钢材220kg，因此，花纹板具有广阔的市场及应用空间。
目前，花纹板的生产多采用连轧机轧制而成。由于花纹板轧制量一般都较小，钢厂一般利用接近报废的精轧后段工作辊刻豆后进行轧制，个别厂家会专门定制轧制花纹板的轧辊，常规选用的材质包括珠光体球铁、高镍铬无限冷硬铸铁等材质。
由于花纹板轧制的特殊性，珠光体球铁、高镍铬无限冷硬铸铁类等材质在使用过程中由于本身碳化物含量较多，碳化物面积含量一般>20%，抗热烈性能受到影响，辊身花纹豆经常出现裂纹问题，为了保证花纹豆加工，硬度普遍较低（≤75hsd）。同时该类材质普遍存在石墨相，属于软相，导致花纹豆在微观上存在缺口，同时也降低了整体的耐磨性。整体使用上崩块、裂纹等问题时有发生，同时在机周期一般较短，极大的降低了花纹板轧制效率。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题是提供一种用于花纹板轧制的轧辊，能够改善碳化物含量以及形态，强化基体组织性能，提高轧辊的抗热裂性和耐磨性，降低刻豆加工难度，提高花纹板轧制的效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种用于花纹板轧制的轧辊，包括辊芯和轧辊工作层，轧辊工作层的化学组分及其质量百分含量为c1.30~2.00%，si0.60~1.00%，mn0.80~1.10%，cr11.00~18.00%，ni0.80~1.30%，mo0.90~2.00%，s≤0.03%，p≤0.05%，其余为fe和不可避免杂质。
本发明技术方案的进一步改进在于：轧辊工作层的化学组分还包括v和n，质量百分含量为v0.10~0.30%，n≥0.10%。
本发明技术方案的进一步改进在于：v和n是在外层冶炼时通过变质处理和微合金处理的方式加入的。
本发明技术方案的进一步改进在于：cr与c的质量比为9~11:1。
本发明技术方案的进一步改进在于制造方法包括以下步骤：
a、冶炼：按轧辊工作层的化学组分进行配料，然后在感应炉中进行冶炼；
b、浇注：在离心机上采用金属型浇注轧辊工作层，待轧辊工作层内侧处于半凝固状态时，将金属型和用于浇注芯部的砂箱合并，得到轧辊铸型；芯部铁水经变质剂和孕育剂处理后，从轧辊铸型上部浇注到铸型腔内，得到铸件。
c、热处理：对铸件进行热处理。
本发明技术方案的进一步改进在于：浇注轧辊工作层的温度为1380~1420℃，离心机转速为740~780r/min，芯部铁水浇注时的温度为1390~1430℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：热处理温度为1100~1200℃，处理时间为90~120min。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的一种用于花纹板轧制的轧辊，改善了碳化物含量以及形态，强化了基体组织性能，提高了轧辊的抗热裂性和耐磨性，降低了刻豆加工难度，极大提高了花纹板轧制的效率。
本发明通过设计合理的合金成分和铸造工艺，使轧辊中的碳化物含量以及形态得到了根本的改善，并且基体组织得到了强化，轧辊的综合性能得到了根本性的提高，更加适用于花纹板的轧制。本发明通过合金成分的设计及相应的加工工艺，可以使石墨面积含量控制为8~17%，解决了传统制备方法生产的轧辊碳化物含量较高，抗热烈性能较差，辊身花纹豆经常出现裂纹的问题。并且由于cr与c质量比较高（9~11:1），碳化物含量由传统材质的m3c型碳化物转变为m7c3型碳化物，耐磨性得到提高；形态由网块状变为块状弥散分布，打断了裂纹沿碳化物扩展的通道，使抗热裂性能得到提高。
本发明采用两层离心复合方式进行浇注，与传统的高铬铁轧辊采用三层离心复合方式相比，少浇注一次，缩短了生产工艺，降低了成本，并且两层离心冷却比三层离心更容易，效果更好，能够保证轧辊的抗热裂性和耐磨性。同时通过差温淬火处理，得到马氏体基体，较传统组织的珠光体和贝氏体强硬性大幅提高，为综合性能的提高做出了组织准备。
本发明在抗热裂性或耐磨性要求较高时，冶炼时进行v和n的变质及微合金处理，加入的v和n能够在基体中形成v（n）c型硬质颗粒，进一步增强对基体的保护，耐磨性和抗热裂性能进一步提高。
本发明通过控制较高的cr与c的质量比，基体中固溶较多的cr元素，基体得到强化。同时促进了mo元素以硬质相的析出能力，使得基体上能够弥散分布微细的mo颗粒，增强了对基体的保护作用。减少了基体裸露的面积，使得辊面质量以及花纹豆的质量得到了充分保障。
本发明通过碳化物和基体的综合作用实现了产品性能的提高，最大程度上避免了常规材质较高碳化物对加工性能的削弱，硬度最高可以做到硬度85hsd而不影响花纹板的加工性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种用于花纹板轧制的轧辊，其具体实施步骤如下：
a、冶炼：按轧辊工作层的化学组分配料，轧辊工作层化学组分及其质量百分含量为c1.30~2.00%，si0.60~1.00%，mn0.80~1.10%，cr11.00~18.00%，ni0.80~1.30%，mo0.90~2.00%，s≤0.03%，p≤0.05%，其余为fe和不可避免杂质，其中cr/c质量比为9~11:1，然后在感应炉中进行冶炼；
当轧辊在抗热裂性或耐磨性要求较高时，在外层冶炼时通过变质处理和微合金处理的方式加入v和n，v0.10~0.30%，n≥0.10%；
b、浇注：在离心机上采用金属型浇注轧辊工作层，浇注温度为1380~1420℃，离心机转速为740~780r/min，待轧辊工作层内侧处于半凝固状态时，将金属型和用于浇注芯部的砂箱合并，得到轧辊铸型；芯部铁水经变质剂和孕育剂处理，芯部铁水浇注时温度为1390~1430℃，从轧辊铸型上部浇注到铸型腔内，得到铸件。
c、热处理：热处理温度为1100~1200℃，处理时间为90~120min
实施例1
本实施例中轧辊规格为￠700/630×1830×4500，轧辊工作层厚度为35mm，硬度要求为hsd75~82，轧辊工作层的成分设计目标为c1.30~2.00%，si0.60~1.00%，mn0.80~1.10%，cr11.00~18.00%，ni0.80~1.30%，mo0.90~2.00%，s≤0.03%，p≤0.05%，其余为fe和不可避免杂质。制造方法如下：
a、冶炼：按轧辊工作层的化学组分进行配料，然后在感应炉中进行冶炼；
b、浇注：在离心机上采用金属型浇注轧辊工作层，浇注温度为1380℃，离心机转速为740r/min，待轧辊工作层内侧处于半凝固状态时，将金属型和用于浇注芯部的砂箱合并，得到轧辊铸型；芯部铁水经变质剂和孕育剂处理，芯部铁水浇注时温度为1390℃，从轧辊铸型上部浇注到铸型腔内，得到铸件。
c、热处理：热处理温度为1100℃，处理时间为90min。
对铁水的化学成分进行分析，得到所炼制的铁水的化学成分及质量百分含量为c1.37%，si0.68%，mn0.95%，cr13.70%，ni0.90%，mo1.42%，s0.02%，p0.03%，其余为fe和不可避免杂质。
经检测，轧辊工作层组织中碳化物面积含量为10%，硬度为79~82hsd。
实际使用效果，单次刻豆时间较常规使用的高镍铬无限冷硬轧辊缩短10%，使用次数由3次提高到5次以上，并且下机修磨量大幅降低，轧辊使用效率提高明显。
实施例2
本实施例中轧辊规格为￠626×1680×3730，轧辊工作层厚度为21mm，硬度要求为hsd80~85，轧辊工作层的成分设计目标为c1.30~2.00%，si0.60~1.00%，mn0.80~1.10%，cr11.00~18.00%，ni0.80~1.30%，mo0.90~2.00%，v0.20~0.30%，n≥0.1%，s≤0.03%，p≤0.05%，其余为fe和不可避免杂质。制造方法如下：
a、冶炼：按轧辊工作层的化学组分进行配料，然后在感应炉中进行冶炼；
b、浇注：在离心机上采用金属型浇注轧辊工作层，浇注温度为1420℃，离心机转速为780r/min，待轧辊工作层内侧处于半凝固状态时，将金属型和用于浇注芯部的砂箱合并，得到轧辊铸型；芯部铁水经变质剂和孕育剂处理，芯部铁水浇注时温度为1430℃，从轧辊铸型上部浇注到铸型腔内，得到铸件。
c、热处理：热处理温度为1200℃，处理时间为120min。
对铁水的化学成分进行分析，得到所炼制的铁水的化学成分及质量百分含量为c1.87%，si0.63%，mn0.98%，cr17.40%，ni1.22%，mo1.96%，v0.28%，n0.12%，s0.02%，p0.05%，其余为fe和不可避免杂质。
经检测，轧辊工作层组织中碳化物面积含量为17%，硬度为83~85hsd。
实际使用效果，单次刻豆时间较常规使用高镍铬无限冷硬轧辊缩短5%，使用次数达到8次以上，使用次数较常规高镍铬无限冷硬轧辊提高一倍。
实施例3
本实施例中轧辊规格为￠702×2050×4882，轧辊工作层厚度为41mm，硬度要求为hsd79~85，轧辊工作层的成分设计目标为c1.30~2.00%，si0.60~1.00%，mn0.80~1.10%，cr11.00~18.00%，ni0.80~1.30%，mo0.90~2.00%，v0.10~0.30%，n≥0.1%，s≤0.03%，p≤0.05%，其余为fe和不可避免杂质。制造方法如下：
a、冶炼：按轧辊工作层的化学组分进行配料，然后在感应炉中进行冶炼；
b、浇注：在离心机上采用金属型浇注轧辊工作层，浇注温度为1400℃，离心机转速为760r/min，待轧辊工作层内侧处于半凝固状态时，将金属型和用于浇注芯部的砂箱合并，得到轧辊铸型；芯部铁水经变质剂和孕育剂处理，芯部铁水浇注时温度为1410℃，从轧辊铸型上部浇注到铸型腔内，得到铸件。
c、热处理：热处理温度为1150℃，处理时间为110min。
对铁水的化学成分进行分析，得到所炼制的铁水的化学成分及质量百分含量为c1.84%，si0.61%，mn0.97%，cr17.10%，ni1.02%，mo1.86%，v0.25%，n0.11%，s0.02%，p0.05%，其余为fe和不可避免杂质。
经检测，轧辊工作层组织中碳化物面积含量为16%，硬度为82~84hsd。
实际使用效果，单次刻豆时间较常规使用高镍铬无限冷硬轧辊缩短5%，使用次数达到7次以上，使用次数较常规高镍铬无限冷硬轧辊提高1.1倍。