[发明专利]一种合金铸钢轧辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种轧钢机轧辊及其制备方法，特别涉及一种合金铸钢轧辊及其制备方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

在带钢连轧机发展之前，合金铸钢轧辊通常用于开坯轧机和型钢轧机，该轧辊材质由于具有较高的强度、韧性和较好的咬入性等特点，在带钢热连轧机发展之初直至目前仍广泛用于粗轧工作辊及立辊。目前，常用的合金铸钢轧辊是锰系或锰-钼系低合金钢铸钢轧辊。这类轧辊因耐磨性低、易断辊和辊耗高，从而难于满足现代化轧机的要求。在锰系或锰-钼系铸钢轧辊基础上，国内外开发了高碳铬钼铸钢轧辊，具有强度及硬度高和耐磨性好等特点，但韧性较低，使用中易出现断辊现象，影响轧机的正常使用。

中国发明专利CN101265554A公开了一种新型改良的轧辊材料，尤其是用于钢厂和有色加工企业的锻钢辊的材料，其各组成元素的百分比为：C，0.86-0.98％；Si，0.60-0.90％；Mn，0.30-0.45％；Cr，3.10-3.80％；Ni，0.40-0.60％；Mo，0.30-0.50％；V，0.05-0.10％；P≤0.020％；S≤0.015％，其余为铁及不可避免的杂质。由于采用了上述的元素组成，能使轧辊经热处理后提高淬火硬度、淬硬层深度和耐磨性，从而延长了轧辊的使用寿命。但上述轧辊材料因铬含量较高，碳化物数量多，脆性大，需要进行锻造加工，增加了轧辊生产成本。中国发明专利CN85102865A还公开了高铬轧辊钢及其轧辊，在成分上除含有高碳、高铬外，还含有一定量的Mo、W、Ni、Co、Nb、V和Ti等元素，使钢具有较高的淬透性、抗回火性，钢中主要碳化物类型为M₇C₃型，且呈岛状分布，使轧辊既有较高的硬度，又有良好的韧性和高温硬度；既便于磨削，又能得到均匀的喷丸表面，在制造工艺上采用两种成分分三次浇注。由于该发明轧辊碳和铬含量较高，脆性较大，只适合于采用复合铸造方法生产，轧辊生产工艺复杂，且含有价格昂贵的钴、镍等合金元素，导致轧辊生产成本升高。中国发明专利CN1136594A还公开了一种铸钢轧辊及其热处理方法，其特征是辊体为铸钢薄壁结构，在其内表面铸有环形肋筋，采用稀土多元共渗表面处理技术及在一种自制的淬火介质中进行淬火。该发明的优点是节约能源，提高生产效率，改善了渗层组织，提高了使用寿命。相同规格轧辊的辊体壁厚可比普通铸铁轧辊减小一半，且不开裂，无软点，变形小，机械性能显著提高，是一种现行商业部颁技术条件LS47-82油料轧辊的换代产品，亦可广泛用于制粉、制糖、炼胶等轻化工业领域，但由于轧辊耐磨层厚度小，且耐磨层抗高温性能差，无法适应于轧钢生产中。中国发明专利CN1332255A还公开了一种铸钢轧辊表面激光强化处理方法，该发明采用单纯将材料表面用激光束加热至熔化，使熔凝层与材料基体呈冶金结合的处理方法，因此，工件表面在熔凝过程中，不仅可排除其杂质和气体，而且其急冷重结晶可获得较为细化均质的组织和较高的硬度，且其耐磨性和抗腐蚀性均较好；另外，由于其熔凝层薄，热作用区小，对工件表面的粗糙度和工件尺寸影响较小，一般情况可以不需进行后续磨光而直接使用。但激光熔凝层厚度薄，轧辊使用寿命提高幅度并不十分明显。

国外专利WO9400253-A和EP646052-A也公开了一种含1-20％Cr，0.5-3％B和1％C合金轧辊的化学组成，具有优异的耐磨性，但硼含量过高，易出现脆性硼化物，降低轧辊强度和韧性。国外专利SE8603987-A和SE464225-B还公开了一种含0.5-2.0％C，0.2-0.7％Si，0.2-0.7％Mn，3.0-7.0％Cr，0.5-2.5％Ni，1.0-6.0％Mo，1.0-6.0％V，＜5％Co+W合金轧辊的化学组成，也具有优异的耐磨性，但含有较多的镍、钼、钒、钴等合金元素，轧辊生产成本高，且铬含量太高，轧辊强度和韧性低。

上述合金铸钢轧辊均存在韧性差，使用中易断辊的不足。为了提高铸钢轧辊韧性，防止轧辊使用中断裂，常将轧辊毛坯先进行锻造加工，以细化其组织，然后再加工成轧辊成品，存在工艺复杂、能耗高和材料利用率低等不足。此外，由于铸钢轧辊属厚大铸钢件，成份偏析严重、晶粒粗大，且存在魏氏组织和铸造应力等缺陷，故其机械性能较低，为克服上述缺陷，需要先进行高温扩散退火，然后再正火和高温回火，存在热处理工艺复杂、热处理周期长和能耗高等不足。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有利于细化凝固组织、减轻元素偏析，消除魏氏组织、提高轧辊综合力学性能和抗热疲劳性能以及耐磨性，延长使用寿命并且无需使用价格昂贵的镍、钴而有助于降低成本的合金铸钢轧辊。