[发明专利]一种高韧性高速钢复合轧辊

说明书

技术领域

本发明属于金属压力加工技术领域，特别是提供了一种高韧性高速钢复合轧辊，适用于轧钢行业中复合轧辊的制造。

背景技术

轧机是金属压力加工生产中的重要设备，是衡量一个国家钢铁发展技术水平的显著标志。而轧辊又是轧机的主要组成部分，是轧钢生产中大量消耗的关键部件，是决定一个国家轧制技术发展水平的基本保证，在轧钢工业生产中，每一种轧材无一不是依靠轧辊的轧制而成形，这就是说“无辊不成材”，所以，轧辊的质量和作用至关重要。2012年我国仅线棒材产量就达到了38564万吨，若轧制每吨线棒材平均轧辊消耗量按0.4KG计算，按轧辊目前市场价格，每年需要消耗轧辊资金就高达25亿元左右。高速钢复合轧辊以其硬度高、耐磨性好及优良的使用效果被广大轧钢界普遍采用和推崇，特别是将高速钢轧辊应用在棒线材轧机上，以优良的综合性能开创了棒材轧制新时代。

但是，在现有的高速钢复合轧辊生产技术中，存在着两方面不足因素，一是在轧辊高硬度、高耐磨的同时，所伴随的就是轧辊的韧性差，特别是将高速钢轧辊用于棒材轧机切分轧制K3机架时，通常轧辊在第一轮使用时，切分仞便出现掉块，造成无法正常轧制生产；二是轧辊的制造成本高。因此，研制与开发制造成本低、强韧性好的高速钢复合轧辊是增加节能降耗、提高轧辊寿命的当务之急。

在现有高速钢轧辊生产技术中，如ZL 97100083.2，轧辊外层高速钢的化学成分为：C1.2-2.5%; Si 0.3-1.5%；Mn 0.4-1.0%；Ni＜3.0%；Cr 3.0-8.0%；Mo 2.0-7.0%；V 2.0-7.0%；W 1.0-5.0%；RE 0.01-0.5%； P＜0.05%; S＜0.05%；余为Fe。高速钢复合轧辊的制造过程是将高速钢液体浇入到旋转的离心机铸型内，当外层的高速钢液刚刚凝固时，再浇入用做轧辊芯部的合金球墨铸铁液，使这两种材料达到完全的冶金结合。     

高速钢轧辊是在传统的M2高速钢基础上发展而来的，尽管都称之为高速钢，但在成分上有很大的差别，高速钢轧辊工作层成分明显特征是具有更高的碳含量，以及较高的钒含量和钨含量，因此轧辊组织中的碳化物是以WC、VC和W₂C为主，WC、VC显微硬度可达到3000HV左右，W₂C显微硬度可达到2500—2800HV，硬度高、耐磨性好。但是金属W的密度为19.3kg/dm³，W₂C的密度为17.2kg/dm³，WC的密度为15.8kg/dm³，在离心力的作用下引起金属元素及组织偏析而聚集在工作层靠近辊面的部位；金属V的密度仅为6.1kg/dm³，VC的密度仅为5.7kg/dm³，在离心力的作用下也同样引起金属元素及组织偏析而聚集在工作层靠近结合层的部位，使不同类型的金属元素及碳化物组织分布不均，从而造成高速钢材料韧性急剧下降而且不均。

同时，在现有高速钢轧辊生产技术实施中，在浇注轧辊芯部的球墨铸铁液时，必须将已凝固的工作层高速钢层内表面溶化一定的深度，而被溶化的这一部分高速钢中由于金属元素及组织的偏析，含有大量的强碳化物形成元素V，V元素进入轧辊芯部的球墨铸铁铁水中后，铁水中较高的C含量使轧辊芯部球墨铸铁组织中的碳化物数量急剧增加，甚至可升高到20%以上，这样就造成了轧辊结合层与轧辊芯部的强度显著降低。尤其是含有这种结合层的轧辊在热处理过程中，往往是由于在轧辊的结合层处或芯部处因强度的不足而发生轧辊的断裂，使轧辊的生产成品率降低，生产周期无法保证，从而造成轧辊的制造成本大大提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高韧性高速钢复合轧辊，该轧辊成分设计合理，韧性高、抗事故能力强；并且，制造工艺简单、生产成本低。

根据本发明的复合轧辊的轧辊工作层材料为高韧性高速钢，根据轧材品种和规格的需要，轧辊工作层的厚度通常在30-70mm，轧辊芯部材料为石墨钢；

复合轧辊工作层高速钢材料与芯部石墨钢材料为冶金结合，两种不同性质的材料通过离心铸造复合而成。