[发明专利]离心铸造制复合轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用离心铸造法形成的外层和坚韧的内层进行熔敷一体化而成的复合轧辊及其制造方法。

背景技术

就扁钢热轧机用的轧辊而言，由于与轧制材料的接触所致的热负荷、机械负荷而在辊外层的表层部产生的磨损和表面粗糙使轧制材料的尺寸形状、表面品质劣化，因此必须定期更换。使用后的辊进行为了除去轧制所致的磨损、表面粗糙部而进行研磨，供下次轧制。若这样的辊更换的周期短，则必须频繁中断轧制，因此轧制的生产率受到阻碍。因此，要求耐磨损性和耐表面粗糙性良好的辊。

另外在扁钢热轧机中，有时会发生轧制材料在基座间移动时重叠而啮入上下辊间的所谓的绞入事故。特别是越到后段基座，例如在7基座的精轧机中主要是在第5基座以后，由于轧制速度快，因此这样的事故较为多见。

在这样的轧制事故中，轧制材料在辊外层的表面粘附(焼付く)，因此过大的热负荷、机械负荷起作用，从而有时辊外层表面发生裂纹。若将裂纹置之不理而继续使用辊，则裂纹发展，有时引起被称为辊折损、破裂的辊破损。因此，发生绞入(啮合停止)事故时，需要切削辊表面而除去裂纹。若裂纹很深，则较深地切削部分使辊的损失也变大、辊消耗增大。因此，期望即使发生轧制事故、裂纹所致损伤也较少的耐事故性良好的辊。

因此，在精轧后段基座中，使用由于含有石墨因此耐事故性(耐粘附性)优异的麻口细晶合金铸铁轧辊(グレンロール)。但是，在现有的麻口细晶合金铸铁轧辊的耐磨损性差，辊寿命短，因此必须频繁地进行辊的更换和研磨，存在生产率差的问题。另一方面，具有类似于高速度工具钢组成的外层的高速钢轧辊(ハイスロール)具有高耐磨损性，但是由于不含石墨，因此若发生绞入事故则发生粘附、粗大的热冲击裂纹。因此，高速钢轧辊不能够在精轧后段基座中使用。因此，对于使用于热精轧的后段基座的麻口细晶合金铸铁轧辊，要求提高耐磨损性。

对于这样的要求，日本特开2005-105296号公开了一种耐磨损性和耐表面粗糙性优异的热轧用辊外层，其具有如下的组成：以质量基准计，包含C：2.5～3.5％、Si：1.0～2.5％、Mn：0.3～1％、Ni：3～5％、Cr：1.5～2.5％、Mo：1.0～4％、V：1.4～3.0％、Nb：0.1～0.5％、B：0.0005～0.2％，余量由Fe和不可避免的杂质构成；并具有如下的组织：在至少一部分的基底中，包含50000～1000000个/mm²的最大长度0.1～5μm的微细碳化物。该辊外层是在1320℃的浇铸温度和以重力倍数计160G的离心力下利用离心铸造法铸造的。

但是，可知在离心铸造日本特开2005-105296号中记载的这种增加了硬质碳化物形成元素V的麻口细晶合金(グレン)系外层材料时，在距外层表面约10mm以上深的区域，发生粗大成长至直径1.5mm以上的贝氏体和/或马氏体的树枝状晶体的斑点状偏析。碳化物量少的树枝状晶体的斑点状偏析比周围的组织优先磨损，并且磨损部分以斑点状转印至轧制材料，因此使轧制制品的品质劣化。这样的斑点状偏析是离心铸造中的凝固偏析所致。即，在离心力的作用下发生凝固时，构成树枝状晶体的碳含量低的奥氏体相的晶化相与液相相比比重大，因此凭借离心力移动至外周侧。树枝状晶体的粗大的斑点状偏析被认为是如下的产物：在因奥氏体相向外周侧的移动而碳浓度上升的熔液中晶化的奥氏体相，无法在固相率上升而粘性增加的碳富集(濃化)熔液中移动，而粗大地成长并相变为贝氏体和/或马氏体。因此，不能将具有日本特开2005-105296号中记载的麻口细晶合金系外层的复合辊使用于精轧后段基座。

日本特开平6-335712号公开了一种耐磨损耐粘附性热轧用辊，其化学成分以重量比计包含C：2.0～4.0％、Si：0.5～4.0％、Mn：0.1～1.5％、Ni：2.0～6.0％、Cr：1.0～7.0％、V：2.0～8.0％，余量由Fe和杂质元素构成；且具有如下的金属组织：包含基底组织、0.5～5面积％的石墨、0.2～10面积％的MC系碳化物、10～40面积％的渗碳体。而且公开了在所述组成的基础上，还可以包含以重量比计Mo：0.3～4.0％、Co：1.0～10％、Nb：1.0～10％、Ti：0.01～2.0％、B：0.002～0.2％、Cu：0.02～1.0％中的一种以上。但是，该辊也在内部发生贝氏体和/或马氏体的树枝状晶体的斑点状偏析。认为其原因在于，与日本特开2005-105296号同样地，由于离心铸造时的离心力因此发生了晶化奥氏体相的偏析。