高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法，该轧辊由辊身（１）和辊芯（２）两部分组成，轧辊辊身化学组成成分是（质量分数，％）：Ｃ：０．３２～０．５５％、Ｂ：１．４２～２．１３％、Ｃｒ：５．２～６．５％、Ｗ：２．５～４．５％、Ｖ：１．６～１．８％、Ｎｂ：０．５～１．０％、Ｓｉ：０．３～１．０％、Ｍｎ：０．３～１．０％、Ｔｉ：０．１０～０．２０％、Ｎ：０．０５～０．１２％、Ｙ：０．０４～０．１２％、Ｍｇ：０．０８～０．１５％、Ｐ＜０．０４％、Ｓ＜０．０４％，余量为Ｆｅ。本发明专利技术制得的轧辊具有硬度高、淬透层深、耐磨性和抗热疲劳性能好等特点，在热轧钢生产中具有良好的使用效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轧钢
，涉及一种轧辊的制造方法，特别涉及一种高硼低合金 高速钢轧辊及其制造方法。
技术介绍
随着现代轧钢工业的快速发展，钢厂对轧辊的需求量越来越大，对轧辊性能的要 求越来越高，半钢轧辊、高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊具有优良的使用性能，得 到了广泛应用。但是，半钢轧辊中因合金碳化物数量较少，轧辊硬度低，用于磨损严酷的热 轧精轧机组上，轧辊磨损大，消耗多。由于高镍铬无限冷硬铸铁轧辊中，碳化物以M3C型为 主，且碳化物呈连续网状分布，因此轧辊耐磨性还有待进一步提高。高铬铸铁轧辊中，由于 铬元素的大量加入，使碳化物由连续网状分布的M3C型，转变为断续状分布的M7C3型，且碳 化物硬度提高，促进了轧辊耐磨性的提高。但是高铬铸铁轧辊因铬元素的大量加入，轧辊导 热性能差，铸造和热处理过程中，轧辊易开裂，轧辊废品率较高。另外，为了改善高铬铸铁轧 辊的淬透性，还需要加入一定数量我国稀缺的镍元素，在一定程度上影响了这类轧辊的推 广使用。高速钢轧辊是在高速工具钢基础上，通过提高碳、钒含量，从而增加高硬度MC型 碳化物数量而发展起来的一类新型轧辊材料，这类轧辊具有良好的热稳定性和抗高温耐磨 性，应用于轧辊生产中，具有良好的使用效果。中国专利技术专利CN101225500公开了一种轧辊 用高钼高钒微偏析铸造高速钢。其具体化学成分如下(wt%) =C 1.2 2.8%，Si 0.2 1. 0%, Mn 0. 2 1. 0%, Ni 0. 3 1. 2%, Cr 3. 0 6. 0%, Mo 5. 0 10. 0%, V 5. 0 12. 0%, Al 0. 1 0. 7%，P彡0. 025%, S彡0. 025%，其余为铁。该专利技术特点是在高速钢 中增加Mo、V含量来替代传统轧辊用高速钢中的W元素，以减少重元素W在离心铸造时造 成的比重偏析，从而使轧辊径向性能均勻，提高使用稳定性。该专利技术涉及的高钼高钒高速 钢具有铸造偏析小，硬度高，耐磨性强，红硬性好，强韧性优等特点，但该轧辊中含有较多的 钼和钒，导致轧辊生产成本高，且轧辊碳含量较高，基体抗热疲劳性能差。中国专利技术专利 CN100999804还公开了一种高碳高钨高速钢轧辊及其制备方法该专利技术中高碳高钨高速钢 轧辊含有碳2. 0% 3. 0%，钨6. 0% 18. 0%，钒2. 0% 4. 0%，钼1. 0% 3. 0%，铬 3. 0% 9. 0%，硅小于1. 2%，锰小于1. 2% ；制成的该高碳高钨高速钢轧辊含有钒、钨系的 MC型复合碳化物。该专利技术中高碳高钨高速钢轧辊的离心铸型施加0. 05T 0. 25T的稳恒 磁场，并以600-1800转/分钟转速旋转至成型。由于钨含量高，轧辊偏析严重，因此铸造过 程中需要加入稳恒磁场用于减轻元素偏析，导致设备复杂；含钨碳化物组织粗大，轧辊强度 和韧性低；轧辊碳含量较高，基体抗热疲劳性能差。中国专利技术专利CN1631565也公开了高 钒高速钢复合轧辊及生产工艺，轧辊分为辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金 钢或中碳钢材料制作，轧辊耐磨层采用高钒高速钢材料，该高钒高速钢的主要元素含量为 C 1. 8-3. 5%,V :7-12%,Cr :4_5%、Mo :2_4%、Ni :0· 5-1. 5%，余量为铁。其生产工艺为 辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热顺序凝固结晶方法复合熔铸为一体。该专利技术轧辊的钒含量高，导致轧辊生产成本高，且含钒碳化物密度低，在离心铸造条件下，偏析严重，含钒碳化物 主要富集于轧辊内表面，不利于改善轧辊耐磨性，因此，不宜采用离心铸造方法成形，采用 其他方法成形，设备复杂，轧辊质量的稳定性较差。美国专利US6095957公开了一种离心铸造高速钢轧辊制造方法，其主要成分如 下2. 4-2. 9% C, < 1% Si, < 1% Mn, 12-18% Cr,3-9% Mo, 3-8% V 和 0. 5-4% Nb，余量为 Fe。这种高速钢轧辊由于铬含量过高，碳化物以M7C3为主，不利于明显提高轧辊耐磨性， 另外，轧辊中碳含量较高，基体抗热疲劳性能差。日本专利JP5305312-A公开了一种离心铸 造高速钢复合轧辊制造方法，外层采用高速钢，其化学组成如下1. 5-3. 5% C，< 1. 5% Si, < 1. 2%Mn,5. 5-12. 0% Cr,2. 0-8. 0%Mo,3. 0-10. 0% V,0. 6-7. 0% Nb, 1-10. 0% Co, 2. 0% Cu,1.0% ff,2.0% Ti,2.0% Zr，0. 1% B，余量Fe。为了减轻偏析，将钨含量控制在1.0%， 为了改善高温耐磨性，加入了价格昂贵的钴合金，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有高速钢轧辊存在的不足，提供高硼低合金高速钢轧辊 及其制造方法。在高速钢轧辊中，通过采取提高硼含量、减少碳含量手段，加入适量硼元素 用于改善轧辊的淬透性和淬硬性，同时通过热处理获得板条马氏体基体，以改善轧辊的抗 热疲劳性能。另外，加入钛、铌、氮、钇和镁等合金元素，改善硼化物的形态和分布，提高高硼 低合金高速钢的强度和韧性。硼的加入可生成高硬度硼化物，有利于改善轧辊耐磨性，因此 可减少高速钢轧辊中钨、钼、钒、钴、镍等贵重合金元素加入量，促进轧辊生产成本的下降。实现本专利技术目的的技术方案是本专利技术包括辊身和辊芯两部分组成，辊身化学组 成质量百分比为:C 0. 32 0. 55%,B 1. 42 2. 13%,Cr 5. 2 6. 5%,ff 2. 5 4. 5%、 V :1. 6 1. 8%,Nb 0. 5 1. 0%,Si :0. 3 1. 0%,Mn :0. 3 1. 0%,Ti :0. 10 0. 20%, N 0. 05 0. 12%, Y :0. 04 0. 12%, Mg :0. 08 0. 15%, P < 0. 04%, S < 0. 04%，余量 为Fe。上述高硼低合金高速钢轧辊，所述辊身(1)化学组成中B的质量百分比计算式为 B%= 0. 15V% +0. 30(Ti% +Nb% )+l. 0 1. 5%。上述高硼低合金高速钢轧辊的制造方法，所述工艺步骤为1)轧辊辊身用电炉熔炼，用离心铸造方法浇注，其工艺步骤是①先将普通废钢、铬铁和钨铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁；②炉前调整成分合格后将温度升至1500 1540°C，加铝脱氧，而后依次加入铌 铁、钒铁、硼铁和钛铁，当钢水升温至1550 1600°C时出炉；③将含氮铬铁或含氮锰铁、钇基稀土镁合金破碎至粒度8 12mm的小块，经 150 180°C烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；④用离心铸造方法浇注轧辊辊身，钢水浇注温度1420 1460°C ；2)辊身浇注完毕后，可采用以下两种方法的一种制成轧辊①直接采用球墨铸铁熔液充填辊芯；②辊身浇注完毕后直接凝固成辊套，辊套经机械加工和热处理后，与铸钢或锻钢 辊芯机械组装成整体轧辊；3)制得的轧辊或辊套进行退火处理，退火加热温度至860 900°C，保温时间6 10h，炉冷至550 600°C后，空冷至室温，然后进行粗加工；4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硼低合金高速钢轧辊，由辊身（１）和辊芯（２）两部分组成，其特征在于辊身（１）化学组成质量百分比为：Ｃ：０．３２～０．５５％、Ｂ：１．４２～２．１３％、Ｃｒ：５．２～６．５％、Ｗ：２．５～４．５％、Ｖ：１．６～１．８％、Ｎｂ：０．５～１．０％、Ｓｉ：０．３～１．０％、Ｍｎ：０．３～１．０％、Ｔｉ：０．１０～０．２０％、Ｎ：０．０５～０．１２％、Ｙ：０．０４～０．１２％、Ｍｇ：０．０８～０．１５％、Ｐ＜０．０４％、Ｓ＜０．０４％，余量为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建方，符寒光，
申请(专利权)人：江苏东冶轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]