一种耐用型高速钢轧辊及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种耐用型高速钢轧辊及其制造方法，属于机械加工和铸造技术领域。包括辊颈和由工作层、芯部构成辊身，工作层的化学成分为：1.5‑2.5% C，0.90～1.50% Si，0.40～1.40% Mn，P≤0.03%；S≤0.03%，9.00～14.00% Cr，0.50～2.00% Ni，7.00～12.00% Mo，1.00‑3.00% V，0.5‑2.5% W，0.10‑1.00% Nb，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术通过设计合理的合金成分和热处理工艺，有效解决了常规高速钢材质在热轧板带精轧前段使用时存在热裂严重、事故损耗大的问题，提高了高速钢材质轧辊的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐用型高速钢轧辊及其制造方法
本专利技术涉及一种轧辊及其制造方法，具体的说是一种适用于热轧板带轧线的抗冲击、耐热裂及抗事故性能优良的耐用型高速钢轧辊及其制造方法。
技术介绍
随着轧辊技术的不断革新与市场生产需求，普通材质轧辊已经逐渐被高新材质轧辊进行替代，轧辊使用已经进入全线高速钢轧辊使用阶段，高速钢轧辊以它特有的性能充分的体现出了在耐磨、辊型保持方面的优势，在热轧板带轧线已经精轧前段机架成熟投用高速钢轧辊。但是在抗冲击、抗热裂、易打滑等方面仍存在很多问题限制了高速钢的使用，虽然各个机架不同，但是归纳下来有三个方面：①轧制负荷高，氧化膜脱落：多数是无润滑轧制所致；②冷却能力差，辊面热裂纹：在提高产量、增加轧制节奏情况是不可避免的。③轧线稳定性差，轧辊事故损失大：这个可能是整条线也可能是个别机架。一般情况下，通过优化轧制负荷分配；增加润滑轧制；加强冷却等轧线改进可进行改善；提高高速钢轧辊的抗事故性能，研制抗冲击、耐疲劳的耐用型高速钢则是较好的选择。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种适用于热轧板带轧线的抗冲击、耐热裂及抗事故性能优良的耐用型高速钢轧辊及其制造方法，有效解决了常规高速钢材质在热轧板带精轧前段使用时存在热裂严重、事故损耗大的问题，并且轧辊使用时轧线冷却水和轧制参数不需要特殊调整，提高了高速钢材质轧辊的适用性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种耐用型高速钢轧辊，包括辊颈和由工作层、芯部构成辊身，工作层的化学成分为：1.5-2.5％C，0.90～1.50％Si，0.40～1.40％Mn，P≤0.03％；S≤0.03％，9.00～14.00％Cr，0.50～2.00％Ni，7.00～12.00％Mo，1.00-3.00％V，0.5-2.5％W，Nb≤1.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述的工作层化学成分中Mo和W的百分含量可改变，每减少1％的Mo则增加2％的W，Mo最多可减至0。本专利技术技术方案的进一步改进在于：辊颈和辊身除工作层以外的部分，材质为球墨铸铁、石墨钢的一种及以上。本专利技术技术方案的进一步改进在于：一种耐用型高速钢轧辊的制造方法，包括熔炼、变质处理、离心浇注外层和填芯、热处理步骤，其特征在于：a)熔炼：按辊身工作层的化学组分以废钢配以合金为原料，在感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1500℃～1600℃；b)变质处理：采用稀土镁处理，稀土镁处理的剂量为钢水量的0.3-1.0％；c)离心浇注外层和填芯：辊身工作层采用离心方式浇注，待工作层凝固温度到达固相线时，通过填芯浇注芯部和辊颈，之后将凝固好的铸件开箱；d)预备热处理：将铸件进行去应力退火，退火温度500℃～900℃，保温时间50～80小时，保温结束后随炉冷却；然后机械加工需要的尺寸及精度；e)最终热处理：采用差温淬火方法对轧辊表面进行热处理，淬火温度1000℃～1200℃，淬火保温时间2小时～10小时，采用喷雾或者吹风冷却方式冷却；回火温度450℃～550℃，回火时间共计120～170小时。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤c)所述的离心方式包括卧式离心和立式离心。本专利技术技术方案的进一步改进在于：铸件开箱后进行去应力退火处理。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤e)所述的差温淬火方式为通过火焰、电阻以及感应等方式仅对辊身工作层区域加热到淬火温度的一种处理方式。本专利技术技术方案的进一步改进在于：轧辊基体组织为马氏体组织，基体硬度为HV550以上；基体中弥散分布含量为12-20％的共晶和点状碳化物，形成耐磨的质点，辊身硬度为HSD75-85。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：本专利技术结合热轧板带精轧前段机架轧制节奏快、下机辊温高、辊面热裂纹严重、F1机架咬入局限及F3、4使用氧化膜保持能力的特点及工作条件，确定轧辊中合金元素的成分及含量，设计合理的制作工艺，采用离心复合铸造方式生产，完成了一种适用于热轧板带轧线的抗冲击、耐热裂及抗事故性能优良的耐用型高速钢轧辊及其制造方法，轧辊基体组织为马氏体组织，基体硬度为HV550以上；基体中弥散分布含量为12-20％的共晶和点状碳化物，形成耐磨的质点，辊身硬度为HSD75-85。有效解决了常规高速钢材质在热轧板带精轧前段使用时存在热裂严重、事故损耗大的问题，并且轧辊使用时轧线冷却水和轧制参数不需要特殊调整，提高了高速钢材质轧辊的适用性。适用于热轧板带机架工作辊，能较好的满足轧制需求。附图说明图1是本专利技术耐用型高速钢轧辊的金相组织照片。具体实施方式用于热轧板带轧线的抗冲击、耐热裂及抗事故性能优良的耐用型高速钢轧辊，包括辊颈和由工作层、芯部构成辊身，工作层的化学成分为：1.5-2.5％C，0.90～1.50％Si，0.40～1.40％Mn，P≤0.03％；S≤0.03％，9.00～14.00％Cr，0.50～2.00％Ni，7.00～12.00％Mo，1.00-3.00％V，0.5-2.5％W，Nb≤1.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。制造过程包括熔炼、变质处理、离心浇注外层和填芯、热处理步骤：a)冶炼：辊身工作层以废钢配以合金为原料，在感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1500℃～1600℃；b)变质处理采用稀土镁处理，稀土镁处理的剂量为钢水量的0.3-1.0％。c)离心浇注外层和填芯：辊身工作层采用离心方式浇注，待工作层凝固温度到达固相线时，通过填芯浇注芯部和辊颈，之后将凝固好的铸件开箱；d)预备热处理：将铸件进行去应力退火，退火温度500℃～900℃，保温时间50～80小时，保温结束后随炉冷却；然后机械加工需要的尺寸及精度；e)最终热处理：采用差温淬火方法对轧辊表面进行热处理，淬火温度1000℃～1200℃，淬火保温时间2小时～10小时，采用喷雾或者吹风冷却方式冷却；回火温度450℃～550℃，回火时间共计120～170小时。图1是本专利技术的用于热轧板带轧线的抗冲击、耐热裂及抗事故性能优良的耐用型高速钢轧辊的金相组织照片；是放大500倍的工作层组织照片，采用光学显微镜在腐蚀状态下拍摄，白色的为碳化物，黑色的为马氏体基体。下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：实施例1采用以废钢配以合金为原料，在感应炉中进行冶炼，达到工作层设计成分范围：C：1.55％，Si：0.98％，Mn：0.45％，P：0.015％，S:0.020％，Cr：9.8％，Ni:1.00％，Mo:7.9％，V:1.15％，Nb：0.1％，W：1.52，余量为Fe。辊身工作层采用离心方式浇注，待工作层凝固温度到达固相线时，通过填芯浇注芯部和辊颈；将凝固好的铸件开箱。将铸件进行去应力退火，采用差温淬火方法对轧辊表面进行热处理，采用喷雾或者吹风冷却方式冷却后回火处理，检测基体为马氏体，基体显微硬度580Hv，碳化物含量为12.5％，辊身硬度为HSD76-78。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐用型高速钢轧辊，其特征在于：包括辊颈和由工作层、芯部构成辊身，工作层的化学成分为： 1.5-2.5% C，0.90～1.50% Si，0.40～1.40% Mn，P≤0.03%；S≤0.03%，9.00～14.00% Cr，0.50～2.00% Ni，7.00～12.00% Mo，1.00-3.00% V，0.5-2.5% W，Nb≤1.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐用型高速钢轧辊，其特征在于：包括辊颈和由工作层、芯部构成辊身，工作层的化学成分为：1.5-2.5%C，0.90～1.50%Si，0.40～1.40%Mn，P≤0.03%；S≤0.03%，9.00～14.00%Cr，0.50～2.00%Ni，7.00～12.00%Mo，1.00-3.00%V，0.5-2.5%W，Nb≤1.0%，其余为Fe和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种耐用型高速钢轧辊，其特征在于：所述的工作层化学成分中Mo和W的百分含量可改变，每减少1%的Mo则增加2%的W，Mo最多可减至0。


3.根据权利要求1所述的一种耐用型高速钢轧辊，其特征在于：辊颈和辊身除工作层以外的部分，材质为球墨铸铁、石墨钢的一种及以上。


4.一种耐用型高速钢轧辊的制造方法，包括熔炼、变质处理、离心浇注外层和填芯、热处理步骤，其特征在于：
a）熔炼：按辊身工作层的化学组分以废钢配以合金为原料，在感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1500℃～1600℃；
b）变质处理：采用稀土镁处理，稀土镁处理的剂量为钢水量的0.3-1.0%；
c）离心浇注外层和填芯：辊身工作层采用离心方式浇注，待工作层凝固温度到达固相线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娣，杜旭景，
申请(专利权)人：中钢集团邢台机械轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13