[发明专利]高速钢轧辊及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高速钢轧辊及其制备方法，通过优化高速钢成分，采用离心复合浇注方式分别浇注辊身外层、中间层和芯部，再经过淬火和二次回火处理，得高速钢轧辊；所述辊身外层包括以下重量百分比组分：C：1.5％～2.5％，Si：0.5％～1.5％，Mn：0.5％～1.2％，V：2％～5％，Cr：3％～8％，Ni：0.6％～1％，Mo：2％～5％，W：0.5％～2％，Zr：0.5％～2％，N：0.1％～0.5％，余量Fe。通过该方法制得的高速钢轧辊，辊身外层合金组织中含有均匀分布V(C，N)等耐磨粒子，使碳化物得到细化，且鱼骨状M₇C₃碳化物含量减少，从而轧辊的冲击韧性得到显著提高，力学性能也得到改善。

技术领域

本发明涉及轧钢制造技术领域，特别是涉及一种高速钢轧辊及其制备方法。

背景技术

高速钢轧辊目前主要采用离心铸造法制备，离心铸造高速钢轧辊的生产方法是将已熔化的作为辊身外层和中间层的高速钢水或半钢钢水先浇入到旋转的金属铸型中，待凝固后再浇入作为轧辊芯部的球墨铸铁铁水或钢水，这些材料通过冶金结合的方式复合而成。

高速钢是一种成分复杂的合金钢，其中合金元素(如钨、钼、铬、钒等)含量较高，由于金相组织中含有较多的高硬度MC型碳化物(维氏硬度高达2000HV～3200HV)，所以高速钢具有硬度高、红硬性好和耐磨性好的特点。但是普通的高速钢轧辊中的碳化物主要呈块状、杆状、条带状或花瓣状分布，导致高速钢轧辊存在冲击韧性差的缺点，轧辊在使用过程中易诱发疲劳裂纹。

目前，为了保证轧辊的抗氧化性能，用来铸造轧辊的普通高速钢中通常含有3％～8％的铬，而这些铬元素主要是以M₇C₃、M₂C相的形式存在，且呈鱼骨状分布，其组织较为粗大，这对轧辊的强韧性具有不利影响，严重制约高速钢轧辊性能的进一步提高和使用。例如普通高速钢轧辊在棒材轧机切分轧制K3机架的时存在掉快、崩槽的情况。

发明内容

基于此，有必要针对普通高速钢轧辊中碳化物尺寸粗大，且碳化物分布不均匀的缺点，提供一种高速钢轧辊的制备方法，通过在熔体中加入适量的氮、钒和锆，优化高速钢成分，使得高速钢合金组织中碳化物细化、并减少鱼骨状碳化物的含量，从而达到提高高速钢轧辊综合性能的目的。

一种高速钢轧辊的制备方法，包括以下步骤：

S001：分别熔炼辊身外层钢水、中间层半钢钢水和芯部球墨铸铁铁水，待用；

所述辊身外层钢水包括以下重量百分比组分：C：1.5％～2.5％，Si：0.5％～1.5％，Mn：0.5％～1.2％，V：2％～5％，Cr：3％～8％，Ni：0.6％～1％，Mo：2％～5％，W：0.5％～2％，Zr：0.5％～2％，N：0.1％～0.5％，以及余量Fe和不可避免的微量杂质；

S002：根据离心铸造法，采用所述辊身外层钢水、中间层半钢钢水和芯部球墨铸铁铁水依次浇注轧辊的辊身外层、中间层和芯部，得高速钢轧辊铸坯；

S003：待所述高速钢轧辊铸坯浇注完毕24h～48h后，取出并冷却至常温，进行淬火和二次回火处理，即得高速钢轧辊。

上述方法制备得到的高速钢轧辊，通过合理的成份设计，在熔体中加入一定量的氮、钒、锆元素，同时结合淬火和二次回火处理等手段，使原有高速钢合金组织中花瓣状或条状等MC型碳化物转变为粒状的M(C，N)型碳化物，并且同时减少鱼骨状M₇C₃碳化物的含量，从而使轧辊的冲击韧性显著提高。