[发明专利]耐磨及抗卡咬的热轧轧辊

说明书

本发明涉及一种耐磨及抗卡咬的热轧轧辊，要求该轧辊具有较高的耐磨性及承受不正常轧制操作的能力，本发明特别是涉及一种用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中工作辊的耐磨及抗卡咬的热轧轧辊。

按常规，具有砂型铸铁外层的轧辊一直被用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中。当砂型铸铁轧辊遇到不正常的拉伸轧制时，该轧辊只遭到被轧材料的稍许卡咬以及产生少量裂纹或裂纹的扩展，因为这种砂型铸铁轧辊在抗卡咬方面是优越的。然而，与目前开始被广泛采用的、具有高速钢材料外层的复合轧辊相比，这种砂型铸铁轧辊的耐磨性相当差。虽然高速钢轧辊在耐磨性方面很好，但这类轧辊对不正常拉伸轧制时造成的被轧材料的卡咬却很敏感，结果导致裂纹的产生或扩展，这是因为来自支撑辊或被轧材料的高压力而造成的在咬卡点上的应力集中。

人们早已知道，硬碳化物，如MC、M₂C等的结晶或析出对于改善轧辊的耐磨性是有效的。人们还知道，起固体润滑剂作用的石墨的结晶可改善轧辊的抗卡咬性。然而，作为硬碳化物形成元素的V、Mo、W也是白口铸铁的形成元素。因此，通过使适量的石墨在含有大量这些白口铸铁形成元素的高速钢中结晶而使硬碳化物和石墨共存是做不到的。

为解决这一难题，已作了不少的尝试。JP-B-60-23183公开了一种用于轧机的坚韧的耐磨轧辊，它由组成为2.2～2.9％的C、0.8～1.5％的Si、0.5～1.0％的Mn、0.1或更少的P、0.1％或更少的S、3.8～4.8％的Ni、1.7～2.5％的Cr、0.4～1，0％的Mo其余基本为Fe的铸铁制成。这种轧辊的组织为马氏体和/或贝氏体基体、面积比为10～30％的碳化物以及面积比为0.5～3％的石墨。该轧辊的肖氏硬度为70～85。然而，JP-B-60-23183的轧辊由于碳化物量少而使得耐磨性不足。

JP.A-61-26758公开了一种抗卡咬的复合轧辊，其外层的组成(重量％)为1.0～2.0％的C、0.2～2.0％的Si、0.5～1.5％的Mn、3.0％或更少的Ni、2～5％的Cr、3～10％的Mo、4.0％或较少的V、0.1～0.6％的S及余量的Fe。在该轧辊中，通过形成MnS等旨在改善其抗卡咬性。然而，已知石墨对于改善抗卡咬性比MnS更有效。

JP-A-2-30730公开一种用于热轧或冷轧的轧辊的耐磨铸铁，其组成为(重量％)2.5～4.0％的C、2.0～5.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、3～8％的Ni、7％或更少的Cr、4～12％的Mo、2～8％的V及余量Fe和杂质。这种铸铁含有石墨及如MC、M₂C、M₆C、M₄C₃等类的硬碳化物，其面积比为20％或更小。在这种铸铁中，向铸造材料熔体中加入诸如Fe-Si合金之类的含Si孕育剂以使石墨结晶。尤其是，在实施例1中，将Fe-Si合金作为孕育剂加入熔体中，用量为0.3％的比例(以Si为基数)，结果得到一种铸件，其中的石墨面积比为2％而硬碳化物面积与全部碳化物的面积之比为85％。

然而，在高速钢轧辊的场合下，人们发现用JP-A-2-30730公开的孕育处理方法不能使石墨足量地结晶，因为仅在熔体排放时加入孕育剂不能得到充分的孕育效果。

在外层中，尤其是在高速钢轧辊中使石墨充分结晶是困难的，该轧辊公开于WO 88/07594，即为一种耐磨复合辊，它有一铁基合金的、组成(重量％)为1.5～3.5％的C、0.3～3.0％的Si、0.3～1.5％的Mn、2～7％的Cr、9％或更少的Mo、20％或更少的W、3～15％的V及余量为Fe的外层及一个用冶金方法与该外层连接的钢轴；而且它是用壳型铸造法制成的。

因而，本发明的目的在于解决上述难题并提供一种在耐磨性及抗卡咬性方面均很优异的、含石墨的、高速钢热轧轧辊。

本发明的耐磨及抗卡咬热轧轧辊的组成基本为(重量％)：2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，其金相组织含有基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更少的渗碳体。