CN104438337B - 一种用于带钢冷轧的耐磨轧辊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于带钢冷轧的耐磨轧辊及其制备方法，属于冷轧带钢技术领域。冷轧辊由耐磨辊套和加工好的辊轴热装复合而成，而辊套采用GGr15废钢、Q235低碳废钢、低碳铬铁、钼铁、铌铁、氮化锰铁、金属铝和硼铁配料，然后采用电炉熔炼，并对钢水进行微合金化处理，在离心铸造机上浇注。轧辊经淬火和回火后，硬度高，强韧性和耐磨性好，具有良好的使用效果。

Description

一种用于带钢冷轧的耐磨轧辊及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种耐磨轧辊及其制备方法，特别涉及一种用于带钢冷轧的耐磨轧辊及其制备方法，属于冷轧带钢技术领域。

背景技术

轧钢生产过程中，特别是冷轧带钢生产过程中，在轧制压力作用下，轧辊承受强烈的摩擦和磨损，消耗巨大，造成了资源的巨大浪费和轧机作业率的下降。为了提高轧辊性能，满足轧钢工业的需求，目前已开发了多种冷轧辊材料。中国发明专利CN104032117公开了一种超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法，该热处理方法步骤如下：a、首先将轧辊放入预热炉中在220～250℃的温度下预热；b、接着轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度900～950℃、淬火水温度15～25℃、淬火水压0.15～0.30MPa；c、淬火后进行‐120～‐180℃的超低温深冷处理；d、深冷处理后将轧辊吊入加热炉进行100～120℃回火，回火时间不低于72h；e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。该发明制得的轧辊表面硬度达到102‐105HSD、硬度均匀性≤1HSD且淬硬层深度达到20mm以上。中国发明专利CN 104001723还公开了一种含钛铸型尼龙冷轧辊及其制备方法，其辊体内具有密封空腔，其制备方法包括以下步骤：(1)加热己内酰胺加入固体NaOH，在真空条件下加热至138～140℃，反应15～20min，制得活性料；(2)将活性料加热至138～142℃，加入助化剂反应3～5min，制得聚合体待加工料；(3)将待加工料离心成型，制得辊套；(4)辊套温度在130～150℃的时候，将辊体塞入辊套中，待辊套温度降低至80～100℃时，辊套抱紧辊体成为一个整体，得到尼龙冷轧辊。该发明与冷轧板摩擦噪音小，表面软不易伤冷轧板，抗蠕变性能强、耐磨，使用寿命长。中国发明专利CN 103741042还公开了一种高耐磨冷轧辊用合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8‐0.9、钨2.1‐2.3、钼1.2‐1.5、钒2.2‐2.4、铬2.1‐2.5、铌0.05‐0.10、镧0.15‐0.20、钕0.05‐0.10、Mn0.4‐0.6、Co0.03‐0.05、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。该发明的合金不仅具有高的硬度和耐磨性，还具有好的韧性，能够抵抗因弯曲应力、扭转应力、剪切应力引起的开裂和剥落，同时具有高的接触疲劳强度、高的断裂韧性和热冲击强度，适用于制作冷轧辊。该发明精炼剂用于铸造生产，铸件中的气孔度降低1‐2度，氧化夹杂物在2级左右。中国发明专利CN103831379还公开了一种冷轧辊辊坯的锻造方法，具有如下步骤：a)制备和铸造具有如下重量百分比合金成分的钢锭：0.32％≤C≤0.42％，0.26％≤Si≤0.32％，0.24％≤Mn≤0.45％，0.08％≤P≤0.18％，痕量≤S≤0.025％，0.35％≤Cr≤0.48％，0.33％≤Mo≤0.44％，0.65≤Ti≤1.30％，0.08％≤Sn≤0.20％，余量为Fe；制坯方便，效率高，锻造成型容易，锻造出的冷轧辊强度好，使用寿命长，安全可靠，适用于各种型号的冷轧辊的大批量生产。中国发明专利CN103602799还公开了一种冷轧辊无软带制备方法。其特征在于所述的轧辊各组分按重量百分比计为：C:0.85％‐1.10％；Si:0.6％‐1.0％；Mn:0.20％‐0.8％；Cr:5.5％‐7.5％；Mo:0.30％‐0.8％；V:0.1％‐0.3％；Ni≤0.4％；P≤0.020％；S≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质；在感应加热时，将辊体两端边部加热温度提髙到与辊体中部区域的加热温度相一致；在感应加热完成后进行淬火时，对作用于辊体两端边部区域和辊体其它区域的冷却介质量实行梯度控制。该发明能使所得到的冷轧辊的辊体两端边部的硬度满足与辊体其它区域相一致的硬度要求。中国发明专利CN103409688还公开了一种大型锻造高速钢冷轧辊及其制造方法，冷轧辊中的化学组分及其质量百分含量为：C0.90～1.20％，Si0.20～1.20％，Mn0.20～1.00％，Cr6.00～12.00％，Mo2.00～5.00％，V1.00～4.00％，W0.80～2.00％，Ni≤0.80％，P≤0.02％，S≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。冷轧辊的制作方法包括炼制钢锭、锻造钢坯、预备热处理、机加工和最终热处理等工艺步骤。该发明制得的冷轧辊，辊身表层硬度为88～98HSD，具有优异的耐磨性、高粗糙度保持能力和高组织稳定性。该发明的生产工艺减少了镀铬工艺步骤，降低了生产成本。中国发明专利CN103397267还公开了一种轧制锂电池保护板用冷轧辊及其制造方法，冷轧辊中的化学组分及其质量百分含量为：C0.7～1.0％，Si0.2～1.0％，Mn0.2～0.6％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr2.0～4.0％，Ni0.2～0.6％，Mo0.2～0.8％，V0.1～0.5％，其余为Fe和不可避免的杂质。制造冷轧辊包括熔铸电渣钢锭、锻造辊坯、调质处理、感应淬火处理、冷处理和最终热处理及机加工等工艺步骤。该发明的冷轧辊具有较高的硬度和耐磨性，在同样强度的使用条件下，该冷轧辊的使用寿命比原来普通铬钢冷轧辊的使用寿命提高了45～55％，冷轧辊辊身表层硬度可达97～105HSD。中国发明专利CN103436805还公开了一种合金钢轧辊的制备方法，包括冶炼工艺、锻造工艺和热处理工艺，上述工艺的工艺步骤为：1)、冶炼工艺，所述冶炼工艺采用中频炉进行电渣重熔工艺冶炼，将废钢、生铁、铬铁、海绵铁，以及上述原料总质量1‐1.5％熔炼添加剂加入到中频炉中混合加热熔化，所述熔炼添加剂是由氧化钠10‐15份、氧化铝3.5‐4.5份、氧化钾3‐5份、碳酸钠6‐8份、二氧化硅4‐6份、氧化铁11‐15份、二氧化钛0.5‐2份、无水硼砂5‐10份配制而成，克服现有技术中的缺陷，设计一种用于提高冷轧辊材质性能的合金钢材料，同时在使用上述合金钢材料的基础上，还提供了用于提高冷轧辊表面硬度和整体硬度。中国发明专利CN102699313还公开了一种高速冷轧辊的制造方法，通过提高含碳量并且适度地降低镍的含量，在制造过程中通过三次回火进行处理，以此得到耐磨性更高的冷轧辊，其中冷轧辊的化学成分为：2.25‐2.55％的碳、3.8‐4.2％的铬、0.08‐0.1％的硅、0.2‐0.4％的锰、2.88‐3.22％的钼、0.06‐0.08％的镍、0.1‐0.15％的铜、8.5‐9％的钒、不大于0.06％的硫、余量为铁。中国发明专利CN102886476还公开了一种冷轧辊辊坯的锻造方法，具有如下步骤：制备和铸造具有如下重量百分比的钢锭：0.37％≤C≤0.44％，痕量≤Si≤0.35％，0.70％≤Mn≤0.90％，痕量≤P≤0.25％，痕量≤S≤0.0.25％，0.70％≤Cr≤0.95％，0.30％≤Mo≤0.40％，1.60≤Ni≤2.00％，痕量≤Cu≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸造成型的钢锭温度降至300℃，再加热至670‐760℃，保温3‐5小时，炉冷至300℃，保温4小时，再加热至650‐760℃，保温17小时，以50℃/小时冷却至400℃，再以20℃/小时，冷却至140℃。制坯方便，效率高，锻造成型容易，锻造出的冷轧辊强度好，使用寿命长，安全可靠，适用于各种型号的冷轧辊。

但是，上述各种冷轧辊材料及其制备方法，普遍存在材料制造成本高和冷轧辊制备工艺复杂等不足。

发明内容

本发明是以加工轴承所剩GGr15废钢为主要原料，并加入少量合金材料，制备耐磨辊套，并与辊轴热装复合于一体，获得强韧性和耐磨性优异的冷轧辊产品。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

首先采用GGr15废钢、Q235低碳废钢、低碳铬铁、钼铁、铌铁、氮化锰铁、金属铝和硼铁配料，然后采用电炉熔炼，并对钢水进行微合金化处理，在离心铸造机上浇注耐磨辊套，并与加工好的辊轴进行热装复合，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊。

本发明用于带钢冷轧的耐磨轧辊及其制备方法如下：

①先在感应电炉内熔炼用于带钢冷轧的耐磨轧辊的工作层耐磨辊套，耐磨辊套采用质量分数78～81％的GGr15废钢、7～10％的Q235废钢、6.1～6.5％低碳铬铁、1.2～1.5％的钼铁、0.8～1.0％的铌铁、2.0～2.5％的氮化锰铁、0.4～0.6％的金属铝和0.5～0.8％的硼铁炉料配料，并将GGr15废钢、Q235废钢、低碳铬铁、钼铁和铌铁混合随炉加热熔化，且铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm，当钢水温度达到1560～1580℃时，加入氮化锰铁，继续加热至1620～1650℃时，依次加入金属铝和硼铁，保温4～6分钟后出炉到钢包；

②当钢水全部进入钢包内，将直径的多元合金线插入钢水中，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.5～3.0％，合金线的化学组成及其质量分数％是：15～18Ti,2.2～2.5Mg,28～32Ca,12～16Si,6.0～7.5Ce,2.5～2.8％Ta,2.0～2.6La,4.0～6.5K,<0.15C,余量为Fe及不可避免的杂质元素；

③钢水经搅拌和扒渣后，当温度降至1480～1520℃时，将钢水浇入卧式离心机上高速旋转的铸型内，离心铸造时铸型重力系数控制在100～130；当钢水凝固成辊套且辊套温度降至900～1020℃时，将辊套从铸型中取出入保温炉，并在保温炉内保温4～6小时，保温炉温度控制在1020～1050℃，然后将辊套炉冷至温度低于500℃出炉空冷至室温，并进行粗加工；

④粗加工后的辊套随炉加热至1000～1025℃，保温2～4小时后，风冷至室温，然后进行精加工；将精加工后的辊套继续随炉加热至250～320℃，保温4～6小时后出炉，与加工好的辊轴进行热装复合，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊。

一般用于带钢冷轧的耐磨轧辊的辊套与辊轴的过盈量为0.22～0.28mm。辊轴采用热轧中碳圆钢。

如上所述的GCr15废钢的化学组成及质量分数为：0.95～1.05％C,0.25～0.45％Mn,1.40～1.65％Cr,0.15～0.35％Si,≤0.020％S,≤0.027％P,余量为Fe。

如上所述的Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.14～0.22％C,0.30～0.65％Mn,≤0.30％Si,≤0.050％S,≤0.045％P,余量为Fe。

如上所述的硼铁的化学组成质量分数为：19.0～21.0％B,≤0.5％C,≤2.0％Si,≤0.5％Al,≤0.01％S,≤0.1％P,余量为Fe。

如上所述的氮化锰铁的化学组成及质量分数为：75～78％Mn,4.0～4.5％N,<0.5％C,1.5～3.0％Si,<0.3％P,<0.02％S,余量为Fe。

如上所述的低碳铬铁的化学组成及质量分数为：62～65％Cr,0.15～0.50％C,1.2～2.2％Si,<0.06％P,<0.03％S,余量为Fe。

如上所述的钼铁的化学组成及质量分数为：58～62％Mo,<1.0％Si,<0.10％S,<0.04％P,<0.10％C,余量为Fe。

如上所述的铌铁的化学组成及质量分数为：70～74％Nb,1.0～2.5％Al,0.8～1.8％Si,<0.15％C,<0.03％S,<0.04％P,余量为Fe。

用于带钢冷轧的耐磨轧辊的性能是由成分和钢水炉外处理工艺及轧辊热处理工艺等决定的。本发明用于带钢冷轧的耐磨轧辊由辊轴和耐磨辊套通过热装复合而成，而耐磨辊套采用质量分数78～81％的GGr15废钢、7～10％的Q235废钢、6.1～6.5％低碳铬铁、1.2～1.5％的钼铁、0.8～1.0％的铌铁、2.0～2.5％的氮化锰铁、0.4～0.6％的金属铝和0.5～0.8％的硼铁等炉料配料。耐磨辊套以GGr15废钢为主要原料，主要是利用GGr15废钢中的铬元素用于对辊套的合金化。此外，GGr15废钢的硫含量≤0.020％，磷含量≤0.027％，硫和磷等有害杂质的含量低，可提高辊套综合性能。此外，辊套材料中，还加入质量分数6.1～6.5％低碳铬铁、1.2～1.5％的钼铁、0.8～1.0％的铌铁，主要是利用铬形成高硬度含铬碳化物，从而提高辊套耐磨性。而钼的加入可提高辊套的抗回火稳定性，而铌可以形成高硬度NbC质点，对提高辊套耐磨性极为有利。加入2.0～2.5％的氮化锰铁，不仅可提高淬透性，还可对钢水脱氧。加入0.5～0.8％的硼铁，可生成高硬度硼化物，有利于提高辊套耐磨性。

辊套冶炼过程中，先将质量分数78～81％的GGr15废钢、7～10％的Q235废钢、6.1～6.5％的低碳铬铁、1.2～1.5％的钼铁和0.8～1.0％的铌铁混合随炉加热熔化，且铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm。主要是上述合金元素稳定性好，熔炼过程中不易氧化烧损，尤其是将铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm，可以确保铌铁的充分熔化，在钢水中分布均匀。当钢水温度达到1560～1580℃时，加入2.0～2.5％的氮化锰铁，继续加热至1620～1650℃时，依次加入0.4～0.6％的金属铝和0.5～0.8％的硼铁，保温4～6分钟后出炉到钢包。这样可以提高硼的回收率，充分发挥硼的合金化作用。

当钢水全部进入钢包内，将直径的多元合金线插入钢水中，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.5～3.0％，合金线的化学组成及其质量分数％是：15～18Ti,2.2～2.5Mg,28～32Ca,12～16Si,6.0～7.5Ce,2.5～2.8％Ta,2.0～2.6La,4.0～6.5K,<0.15C,余量为Fe及不可避免的杂质元素。可以对钢水进行净化和细化，有利于提高轧辊材料的强韧性，确保轧辊的安全使用。

钢水经搅拌和扒渣后，当温度降至1480～1520℃时，将钢水浇入卧式离心机上高速旋转的铸型内，离心铸造时铸型重力系数控制在100～130。可以确保获得的辊套组织致密，且不会出现铸造裂纹。当钢水凝固成辊套且辊套温度降至900～1020℃时，将辊套从铸型中取出入保温炉，并在保温炉内保温4～6小时，保温炉温度控制在1020～1050℃，然后将辊套炉冷至温度低于500℃出炉空冷至室温，可以消除辊套内应力，并改善辊套加工性能。

粗加工后的辊套随炉加热至1000～1025℃，保温2～4小时后，风冷至室温，可以确保辊套基体组织为高硬度的马氏体基体，有利于提高辊套耐磨性。将精加工后的辊套继续随炉加热至250～320℃，保温4～6小时后出炉，与加工好的辊轴进行热装复合，并使辊套与辊轴的过盈量为0.22～0.28mm，可得到综合性能良好的用于带钢冷轧的耐磨轧辊。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)本发明以GGr15废钢为主要合金原料，不含钒、镍等昂贵合金元素，具有较低的生产成本；

2)本发明工作层耐磨辊套硬度高，超过88HSD，硬度均匀性好，具有优异的耐磨性，使用寿命比9Cr2Mo冷轧辊提高50～80％；

3)本发明轧辊辊轴可以重复使用，且辊轴强度高，确保轧辊安全使用。

附图说明

图1用于带钢冷轧的耐磨轧辊结构示意图

1‐辊轴，2‐耐磨辊套(工作层)。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例，耐磨轧辊结构示意图见图1。

实施例1：

采用750公斤中频感应电炉熔炼本发明材料，首先采用GGr15废钢、Q235低碳废钢、低碳铬铁、钼铁、铌铁、氮化锰铁、金属铝和硼铁配料，然后采用电炉熔炼，并对钢水进行微合金化处理，在离心铸造机上浇注耐磨辊套，并与加工好的辊轴进行热装复合，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊，具体制备方法如下：

①先在750公斤中频感应电炉内熔炼用于带钢冷轧的耐磨轧辊的工作层耐磨辊套2。耐磨辊套2采用质量分数79％的GGr15废钢(GCr15废钢的化学组成及质量分数为：0.96％C,0.45％Mn,1.47％Cr,0.27％Si,0.009％S,0.022％P,余量为Fe)、9.2％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.19％C,0.38％Mn,0.25％Si,0.028％S,0.037％P,余量为Fe)、6.5％低碳铬铁(低碳铬铁的化学组成及质量分数为：62.18％Cr,0.29％C,1.88％Si,0.050％P,0.021％S,余量为Fe)、1.2％的钼铁(钼铁的化学组成及质量分数为：60.87％Mo,0.59％Si,0.048％S,0.027％P,0.06％C,余量为Fe)、1.0％的铌铁(铌铁的化学组成及质量分数为：72.54％Nb,1.88％Al,0.95％Si,0.11％C,0.020％S,0.033％P,余量为Fe)、2.0％的氮化锰铁(氮化锰铁的化学组成及质量分数为：76.40％Mn,4.38％N,0.22％C,1.89％Si,0.15％P,0.01％S,余量为Fe)、0.6％的金属铝和0.5％的硼铁(硼铁的化学组成质量分数为：19.77％B,0.26％C,1.69％Si,0.38％Al,0.008％S,0.065％P,余量为Fe)等炉料配料，并将质量分数79％的GGr15废钢、9.2％的Q235废钢、6.5％的低碳铬铁、1.2％的钼铁和1.0％的铌铁混合随炉加热熔化，且铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm，当钢水温度达到1562℃时，加入2.0％的氮化锰铁，继续加热至1625℃时，依次加入0.6％的金属铝和0.5％的硼铁，保温6分钟后出炉到钢包。

②当钢水全部进入钢包内，将直径的多元合金线插入钢水中，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.5％，合金线的化学组成及其质量分数％是：15.77Ti,2.45Mg,28.05Ca,15.80Si,6.09Ce,2.55％Ta,2.54La,6.47K,0.09C,余量为Fe及不可避免的杂质元素。

③钢水经搅拌和扒渣后，当温度降至1483℃时，将钢水浇入卧式离心机上高速旋转的铸型内，离心铸造时铸型重力系数控制在105。当钢水凝固成辊套且辊套温度降至900～1020℃时，将辊套从铸型中取出入保温炉，并在保温炉内保温6小时，保温炉温度控制在1020℃，然后将辊套炉冷至温度低于500℃出炉空冷至室温，并进行粗加工。

④粗加工后的辊套2随炉加热至1025℃，保温2小时后，风冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的辊套2继续随炉加热至320℃，保温4小时后出炉，与加工好的辊轴1进行热装复合，辊轴1采用热轧中碳圆钢，辊套2与辊轴1的过盈量为0.28mm，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊，其力学性能见表1。

实施例2：

采用500公斤中频感应电炉熔炼本发明材料，首先采用GGr15废钢、Q235低碳废钢、低碳铬铁、钼铁、铌铁、氮化锰铁、金属铝和硼铁配料，然后采用电炉熔炼，并对钢水进行微合金化处理，在离心铸造机上浇注耐磨辊套，并与加工好的辊轴进行热装复合，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊，具体制备方法如下：

①先在500公斤中频感应电炉内熔炼用于带钢冷轧的耐磨轧辊的工作层耐磨辊套2。耐磨辊套2采用质量分数80.8％的GGr15废钢(GCr15废钢的化学组成及质量分数为：1.03％C,0.42％Mn,1.48％Cr,0.28％Si,0.016％S,0.021％P,余量为Fe)、7.1％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.18％C,0.53％Mn,0.26％Si,0.039％S,0.042％P,余量为Fe)、6.1％低碳铬铁(低碳铬铁的化学组成及质量分数为：63.08％Cr,0.31％C,1.64％Si,0.047％P,0.019％S,余量为Fe)、1.5％的钼铁(钼铁的化学组成及质量分数为：59.57％Mo,0.60％Si,0.038％S,0.032％P,0.08％C,余量为Fe)、0.8％的铌铁(铌铁的化学组成及质量分数为：73.05％Nb,1.99％Al,1.57％Si,0.11％C,0.016％S,0.023％P,余量为Fe)、2.5％的氮化锰铁(氮化锰铁的化学组成及质量分数为：76.27％Mn,4.47％N,0.39％C,2.57％Si,0.18％P,0.009％S,余量为Fe)、0.4％的金属铝和0.8％的硼铁(硼铁的化学组成质量分数为：20.78％B,0.26％C,1.50％Si,0.28％Al,0.006％S,0.065％P,余量为Fe)等炉料配料，并将质量分数80.8％的GGr15废钢、7.1％的Q235废钢、6.1％的低碳铬铁、1.5％的钼铁和0.8％的铌铁混合随炉加热熔化，且铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm，当钢水温度达到1577℃时，加入2.5％的氮化锰铁，继续加热至1649℃时，依次加入0.4％的金属铝和0.8％的硼铁，保温4分钟后出炉到钢包。

②当钢水全部进入钢包内，将直径的多元合金线插入钢水中，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的3.0％，合金线的化学组成及其质量分数％是：17.86Ti,2.21Mg,31.77Ca,12.14Si,7.36Ce,2.78％Ta,2.01La,4.09K,0.13C,余量为Fe及不可避免的杂质元素。

③钢水经搅拌和扒渣后，当温度降至1516℃时，将钢水浇入卧式离心机上高速旋转的铸型内，离心铸造时铸型重力系数控制在130。当钢水凝固成辊套且辊套温度降至900～1020℃时，将辊套从铸型中取出入保温炉，并在保温炉内保温4小时，保温炉温度控制在1050℃，然后将辊套炉冷至温度低于500℃出炉空冷至室温，并进行粗加工。

④粗加工后的辊套2随炉加热至1000℃，保温4小时后，风冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的辊套2继续随炉加热至250℃，保温6小时后出炉，与加工好的辊轴1进行热装复合，辊轴1采用热轧中碳圆钢，辊套2与辊轴1的过盈量为0.22mm，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊，其力学性能见表1。

实施例3：

采用1500公斤中频感应电炉熔炼本发明材料，首先采用GGr15废钢、Q235低碳废钢、低碳铬铁、钼铁、铌铁、氮化锰铁、金属铝和硼铁配料，然后采用电炉熔炼，并对钢水进行微合金化处理，在离心铸造机上浇注耐磨辊套，并与加工好的辊轴进行热装复合，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊，具体制备方法如下：

①先在1500公斤中频感应电炉内熔炼用于带钢冷轧的耐磨轧辊的工作层耐磨辊套2。耐磨辊套2采用质量分数80％的GGr15废钢(GCr15废钢的化学组成及质量分数为：0.99％C,0.36％Mn,1.61％Cr,0.30％Si,0.014％S,0.019％P,余量为Fe)、7.9％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.20％C,0.50％Mn,0.23％Si,0.038％S,0.041％P,余量为Fe)、6.3％低碳铬铁(低碳铬铁的化学组成及质量分数为：63.20％Cr,0.38％C,1.61％Si,0.039％P,0.018％S,余量为Fe)、1.4％的钼铁(钼铁的化学组成及质量分数为：61.07％Mo,0.52％Si,0.061％S,0.028％P,0.005％C,余量为Fe)、0.9％的铌铁(铌铁的化学组成及质量分数为：72.73％Nb,1.93％Al,1.27％Si,0.12％C,0.018％S,0.026％P,余量为Fe)、2.3％的氮化锰铁(氮化锰铁的化学组成及质量分数为：76.16％Mn,4.08％N,0.25％C,1.94％Si,0.15％P,0.016％S,余量为Fe)、0.5％的金属铝和0.7％的硼铁(硼铁的化学组成质量分数为：19.96％B,0.30％C,1.28％Si,0.33％Al,0.006％S,0.067％P,余量为Fe)等炉料配料，并将质量分数80％的GGr15废钢、7.9％的Q235废钢、6.3％的低碳铬铁、1.4％的钼铁和0.9％的铌铁混合随炉加热熔化，且铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm，当钢水温度达到1570℃时，加入2.3％的氮化锰铁，继续加热至1637℃时，依次加入0.5％的金属铝和0.7％的硼铁，保温5分钟后出炉到钢包。

②当钢水全部进入钢包内，将直径的多元合金线插入钢水中，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.8％，合金线的化学组成及其质量分数％是：16.72Ti,2.34Mg,29.75Ca,14.07Si,6.91Ce,2.62％Ta,2.30La,4.81K,0.10C,余量为Fe及不可避免的杂质元素。

③钢水经搅拌和扒渣后，当温度降至1499℃时，将钢水浇入卧式离心机上高速旋转的铸型内，离心铸造时铸型重力系数控制在115。当钢水凝固成辊套且辊套温度降至900～1020℃时，将辊套从铸型中取出入保温炉，并在保温炉内保温5小时，保温炉温度控制在1040℃，然后将辊套炉冷至温度低于500℃出炉空冷至室温，并进行粗加工。

④粗加工后的辊套2随炉加热至1010℃，保温3小时后，风冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的辊套2继续随炉加热至280℃，保温5小时后出炉，与加工好的辊轴1进行热装复合，辊轴1采用热轧中碳圆钢，辊套2与辊轴1的过盈量为0.25mm，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊，其力学性能见表1。

表1用于带钢冷轧的耐磨轧辊力学性能

本发明冷轧辊以GGr15废钢为主要合金原料，不含钒、镍等昂贵合金元素，具有较低的生产成本。本发明工作层耐磨辊套硬度高，超过88HSD，硬度均匀性好，具有优异的耐磨性，在带钢冷轧机上使用，寿命比9Cr2Mo冷轧辊提高50～80％，生产成本下降30％以上。本发明冷轧辊辊轴可以重复使用，且辊轴强度高，确保轧辊安全使用。本发明冷轧辊的应用，可降低轧材生产成本，提高轧机生产作业率，减轻工人劳动强度，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Claims (9)

1.一种用于带钢冷轧的耐磨轧辊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①先在感应电炉内熔炼用于带钢冷轧的耐磨轧辊的工作层耐磨辊套，耐磨辊套采用质量分数78～81％的GCr15废钢、7～10％的Q235废钢、6.1～6.5％低碳铬铁、1.2～1.5％的钼铁、0.8～1.0％的铌铁、2.0～2.5％的氮化锰铁、0.4～0.6％的金属铝和0.5～0.8％的硼铁炉料配料，并将GCr15废钢、Q235废钢、低碳铬铁、钼铁和铌铁混合随炉加热熔化，且铌铁颗粒尺寸控制在3～10mm，当钢水温度达到1560～1580℃时，加入氮化锰铁，继续加热至1620～1650℃时，依次加入金属铝和硼铁，保温4～6分钟后出炉到钢包；

②当钢水全部进入钢包内，将直径的多元合金线插入钢水中，多元合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.5～3.0％，多元合金线的化学组成及其质量百分比是：15～18Ti,2.2～2.5Mg,28～32Ca,12～16Si,6.0～7.5Ce,2.5～2.8Ta,2.0～2.6La,4.0～6.5K,<0.15C,余量为Fe及不可避免的杂质元素；

③钢水经搅拌和扒渣后，当温度降至1480～1520℃时，将钢水浇入卧式离心机上高速旋转的铸型内，离心铸造时铸型重力系数控制在100～130；当钢水凝固成辊套且辊套温度降至900～1020℃时，将辊套从铸型中取出入保温炉，并在保温炉内保温4～6小时，保温炉温度控制在1020～1050℃，然后将辊套炉冷至温度低于500℃出炉空冷至室温，并进行粗加工；

④粗加工后的辊套随炉加热至1000～1025℃，保温2～4小时后，风冷至室温，然后进行精加工；将精加工后的辊套继续随炉加热至250～320℃，保温4～6小时后出炉，与加工好的辊轴进行热装复合，得到用于带钢冷轧的耐磨轧辊；

所述的GCr15废钢的化学组成及质量分数为：0.95～1.05％C,0.25～0.45％Mn,1.40～1.65％Cr,0.15～0.35％Si,≤0.020％S,≤0.027％P,余量为Fe。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，用于带钢冷轧的耐磨轧辊的辊套与辊轴的过盈量为0.22～0.28mm；辊轴采用热轧中碳圆钢。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.14～0.22％C,0.30～0.65％Mn,≤0.30％Si,≤0.050％S,≤0.045％P,余量为Fe。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的硼铁的化学组成质量分数为：19.0～21.0％B,≤0.5％C,≤2.0％Si,≤0.5％Al,≤0.01％S,≤0.1％P,余量为Fe。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的氮化锰铁的化学组成及质量分数为：75～78％Mn,4.0～4.5％N,<0.5％C,1.5～3.0％Si,<0.3％P,<0.02％S,余量为Fe。

6.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的低碳铬铁的化学组成及质量分数为：62～65％Cr,0.15～0.50％C,1.2～2.2％Si,<0.06％P,<0.03％S,余量为Fe。

7.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的钼铁的化学组成及质量分数为：58～62％Mo,<1.0％Si,<0.10％S,<0.04％P,<0.10％C,余量为Fe。

8.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的铌铁的化学组成及质量分数为：70～74％Nb,1.0～2.5％Al,0.8～1.8％Si,<0.15％C,<0.03％S,<0.04％P,余量为Fe。

9.按照权利要求1-8的任一项方法制备得到的用于带钢冷轧的耐磨轧辊。