[发明专利]高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及一种轧辊的制造方法，特别涉及一种高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法。

背景技术

随着现代轧钢工业的快速发展，钢厂对轧辊的需求量越来越大，对轧辊性能的要求越来越高，半钢轧辊、高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊具有优良的使用性能，得到了广泛应用。但是，半钢轧辊中因合金碳化物数量较少，轧辊硬度低，用于磨损严酷的热轧精轧机组上，轧辊磨损大，消耗多。由于高镍铬无限冷硬铸铁轧辊中，碳化物以M₃C型为主，且碳化物呈连续网状分布，因此轧辊耐磨性还有待进一步提高。高铬铸铁轧辊中，由于铬元素的大量加入，使碳化物由连续网状分布的M₃C型，转变为断续状分布的M₇C₃型，且碳化物硬度提高，促进了轧辊耐磨性的提高。但是高铬铸铁轧辊因铬元素的大量加入，轧辊导热性能差，铸造和热处理过程中，轧辊易开裂，轧辊废品率较高。另外，为了改善高铬铸铁轧辊的淬透性，还需要加入一定数量我国稀缺的镍元素，在一定程度上影响了这类轧辊的推广使用。

高速钢轧辊是在高速工具钢基础上，通过提高碳、钒含量，从而增加高硬度MC型碳化物数量而发展起来的一类新型轧辊材料，这类轧辊具有良好的热稳定性和抗高温耐磨性，应用于轧辊生产中，具有良好的使用效果。中国发明专利CN101225500公开了一种轧辊用高钼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％，Si 0.2～1.0％，Mn 0.2～1.0％，Ni 0.3～1.2％，Cr 3.0～6.0％，Mo 5.0～10.0％，V 5.0～12.0％，Al 0.1～0.7％，P≤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，从而使轧辊径向性能均匀，提高使用稳定性。该发明涉及的高钼高钒高速钢具有铸造偏析小，硬度高，耐磨性强，红硬性好，强韧性优等特点，但该轧辊中含有较多的钼和钒，导致轧辊生产成本高，且轧辊碳含量较高，基体抗热疲劳性能差。中国发明专利CN100999804还公开了一种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％，钼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。由于钨含量高，轧辊偏析严重，因此铸造过程中需要加入稳恒磁场用于减轻元素偏析，导致设备复杂；含钨碳化物组织粗大，轧辊强度和韧性低；轧辊碳含量较高，基体抗热疲劳性能差。中国发明专利CN1631565也公开了高钒高速钢复合轧辊及生产工艺，轧辊分为辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢或中碳钢材料制作，轧辊耐磨层采用高钒高速钢材料，该高钒高速钢的主要元素含量为：C：1.8-3.5％、V：7-12％、Cr：4-5％、Mo：2-4％、Ni：0.5-1.5％，余量为铁。其生产工艺为：辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热顺序凝固结晶方法复合熔铸为一体。该发明轧辊的钒含量高，导致轧辊生产成本高，且含钒碳化物密度低，在离心铸造条件下，偏析严重，含钒碳化物主要富集于轧辊内表面，不利于改善轧辊耐磨性，因此，不宜采用离心铸造方法成形，采用其他方法成形，设备复杂，轧辊质量的稳定性较差。

美国专利US6095957公开了一种离心铸造高速钢轧辊制造方法，其主要成分如下：2.4-2.9％C，＜1％Si，＜1％Mn，12-18％Cr，3-9％Mo，3-8％V和0.5-4％Nb，余量为Fe。这种高速钢轧辊由于铬含量过高，碳化物以M7C3为主，不利于明显提高轧辊耐磨性，另外，轧辊中碳含量较高，基体抗热疲劳性能差。日本专利JP5305312-A公开了一种离心铸造高速钢复合轧辊制造方法，外层采用高速钢，其化学组成如下：1.5-3.5％C，＜1.5％Si，＜1.2％Mn，5.5-12.0％Cr，2.0-8.0％Mo，3.0-10.0％V，0.6-7.0％Nb，1-10.0％Co，2.0％Cu，1.0％W，2.0％Ti，2.0％Zr，0.1％B，余量Fe。为了减轻偏析，将钨含量控制在1.0％，为了改善高温耐磨性，加入了价格昂贵的钴合金，成本高。

发明内容