CN100467151C - 一种低偏析高速钢轧辊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低偏析离心铸造高速钢轧辊及其方法，轧辊由高速钢辊身和合金球铁辊芯复合而成，轧辊利用电炉生产，先在卧式离心机上浇铸高速钢辊身，钢水浇铸时随流加入占钢水重量4%～6%的铁粉悬浮剂，钢水浇铸完成后，加入玻璃渣，随后喷水冷却铸型，并不断变换铸型转速，最后静态顶铸球铁辊芯。本发明制造的高速钢轧辊，径向断面无明显的元素偏析，轧辊宏观硬度高，达到63～65HRC，辊面硬度差小于2HRC，轧辊沿径向的硬度落差小，辊身抗拉强度大于1200MPa，抗压强度大于3200MPa，冲击韧性大于12J/cm²，辊芯抗拉强度大于600MPa，辊芯延伸率大于3%。其使用寿命比高铬铸铁轧辊提高5～8倍，比普通高速钢轧辊提高35%～48%。可降低轧材生产成本，延长换辊周期。

Description

一种低偏析高速钢轧辊及其制备方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及各类轧钢机轧制钢材用金属轧辊制备方法，特别涉及一种低偏析离心铸造高速钢轧辊制备方法。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件，轧辊质量直接影响轧机作业率、轧材表面质量和轧钢生产成本，改善和提高轧辊质量，是轧钢生产的当务之急。目前常用的轧辊材质有高镍铬无限冷硬铸铁、合金球墨铸铁、高铬白口铸铁、贝氏体球铁和半钢等，都存在高温硬度低和高温耐磨性差等不足。高速钢由于含有较多的钨、钼、钒和铬等合金元素，具有较高的硬度和较好的红硬性，在高温下表现出优异的耐磨性能，用于制造轧辊，可以使轧辊的使用寿命成倍增加。目前，离心铸造是生产高速钢轧辊的主要方法。离心铸造轧辊生产方法与连续铸造复合法(中国发明专利CN1280042、CN1806961)、电渣重熔法(美国专利US5081760、中国发明专利CN1157192)、喷射沉积成形法和热等静压法(日本专利公报特开昭61-238407)等相比较，具有设备投资少，生产成本低，操作方法简便，产品质量稳定等优点。但是，高速钢中含有较多的W、Cr、Mo、V等合金元素，而这些元素及其形成的碳化物密度差别很大，在普通离心铸造条件下，高速钢轧辊中合金元素偏析严重，外层V含量低，而W、Mo含量高，内层正好相反(市野键司，片岡羲弘，汤田浩二.离心铸造によゐ热延仕上ミル用高耐磨耗ロ-ルの开发[J].川崎制铁技报，1996，(2)：89～94)。

离心铸造高速钢轧辊偏析主要是MC型碳化物的偏析，严重影响轧辊耐磨性。MC型碳化物主要是一次结晶VC的偏析，因VC与钢水的密度相差较大所致。为解决碳化物偏析问题，日本专利公报特开平4-365836中公开了一种碳化物偏析少的轧辊材料，其化学成分(重量％)是：C:1.5％～3.5％，Cr:5.5％～12.0％，Mo:2.0％～8.0％，V:3.0％～10.0％，Nb:0.6％～7.0％，Si<1.5％，Mn<1.2％，Ni<5.5％。美国专利US6095957中也公开了一种碳化物偏析少的热轧用轧辊材料，其化学成分(重量％)是：C:2.4％～2.9％，Cr:12.0％～18.0％，Mo:3.0％～9.0％，V:3.0％～7.0％，Nb:0.5％～4.0％，Si<1.0％，Mn<1.0％，W<1.0％。其主要特征是采取添加Nb元素提高MC型碳化物密度，并限制添加密度高的W元素，其结果由于生成密度较大的MC型复合碳化物(V、Nb系碳化物)，其密度与钢水密度相接近，使VC减少，有效地控制了离心铸造高速钢轧辊的碳化物偏析。但Nb提高钢的淬火温度，降低二次硬化峰值出现的温度，此外高速钢铸造成形过程中Nb系的MC型碳化物比V系的MC型碳化物粗大，导致轧辊使用中易发生剥落。同时含W量低的高速钢红硬性差，高温硬度低，高温耐磨性差，降低高速钢轧辊的使用寿命。为了减少离心铸造高速钢轧辊的偏析，中国发明专利CN1559725公开了电磁离心铸造高速钢复合轧辊方法，该电磁离心铸造方法是先将高速钢液在熔炼炉中加热，当温度达到1600℃时，脱氧出钢，进行浇铸，在浇铸时，先在离心铸造设备外面加外加磁场，其磁场强度≥0.2特斯拉，同时启动离心铸造设备，加外力使其以600转/分钟～2000转/分钟的速度高速旋转，从而产生离心旋转力，用稳恒磁场与离心旋转力相结合进行电磁搅拌，促进柱状晶组织向等轴状晶组织转变及减少了高速钢凝固过程中合金元素以及碳化物的宏观偏析。但是，在离心铸造中加入电磁场搅拌，易使轧辊出现疏松，降低轧辊的力学性能和耐磨性。

发明内容

本发明目的是提供一种低偏析离心铸造高速钢轧辊及其制备方法。本发明是采用高碳高速钢制造复合轧辊的辊身，辊芯采用低合金球墨铸铁，辊身在离心铸造条件下成形，辊芯采用顶浇法与辊身实现冶金结合。其主要特点是高碳高速钢液体出炉时，先在浇包内加入稀土—镁—钛复合变质剂，对钢水进行复合变质处理，有利于细化凝固组织；在此基础上，在高碳高速钢液体的离心浇铸过程中，加入铁粉悬浮剂，有利于加速钢液的凝固，减轻元素偏析；钢水浇铸完毕后，对铸型喷水，实现强制冷却，可以进一步加速钢水的凝固，细化凝固组织，减轻元素偏析，提高高速钢轧辊力学性能和耐磨性。

本发明的目的可以通过以下措施来实现。

一种低偏析离心铸造高速钢轧辊，其特征在于，该高速钢轧辊由辊身和辊芯复合而成，其中：

辊身的化学成分及其重量百分比为：C：2.0％～3.5％，V：4.0％～8.0％，W：3.0％～6.0％，Mo：3.0％～6.0％，Cr：4.0％～8.0％，Si：0.5％～1.5％，Mn：0.5％～1.5％，Ni：0.5％～2.0％，RE：0.04％～0.10％，Mg：0.05％～0.15％，Ti：0.03％～0.10％，P<0.05％、S<0.04％，余量为Fe，化学成分的总和为100％；

辊芯化学成分及其重量百分比为：C：3.2％～3.6％，Si：1.5％～2.2％，Mo：0.2％～0.6％，Cr：0.2％～0.5％，Ni：0.2％～0.8％，RE：0.02％～0.05％，Mg：0.04％～0.07％，Sb：0.01％～0.03％，Mn<0.5％，P<0.06％，S<0.03％，余量为Fe，化学成分的总和为100％。

上述低偏析离心铸造高速钢轧辊的制备方法，其特征在于，辊身和辊芯金属液体均用电炉生产，包括下列步骤：

(1)辊身钢水的熔炼过程如下：

①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钼铁、钨铁和金属镍板混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；

②炉前调整成分合格后将钢水温度升至1560～1600℃，加入占钢水重量0.12％～0.25％的铝脱氧，而后出炉；

③将稀土—镁—钛复合变质剂破碎至粒度小于15mm的小块，经240℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理。

(2)辊芯的材料为合金球墨铸铁，熔炼过程如下：

①将普通废钢和生铁混合加热熔化，在1450～1460℃时按Ni、Mo、Cr顺序加合金，1470～1500℃出炉，出炉前加入硅铁，并加入铁水重量0.10％～0.20％的铝脱氧，而后出炉；

②包内埋入1.2％～1.5％稀土镁球化剂，上盖铁屑压实。采用堤坝式冲入法球化处理，同时随流冲入0.5％～1.0％硅铁孕育处理，并随流冲入适量纯锑以消除畸形石墨，出铁及合包时盖草灰。

(3)辊身在卧式离心机上浇铸，辊身的铸型转速按下式计算：

$n=299\sqrt{G/r}$

式(1)

式中：n表示铸型转速，rpm；G为重力倍数，本发明的重力倍数控制在80～120；r—轧辊内半径，cm。

浇铸时，根据轧辊内半径，先将铸型转速调至350rpm～800rpm，然后浇铸高速钢外层，钢水的浇铸温度为1420℃～1450℃，钢水浇铸时，随流加入占钢水重量4％～6％的铁粉悬浮剂，钢水浇铸完成后，加入经120℃～200℃烘烤的O型玻璃渣，其加入量控制在轧辊内表面单位平方米3.0～8.0公斤，随后喷水冷却铸型，并不断变换铸型转速，使金属液在正、负加速度的环境下凝固。

(4)辊身熔液凝固后，用红外测温仪监控轧辊辊身内表面。辊身内表面钢液冷却至1150℃～1180℃停机，吊立金属铸型，并与冒口箱、挡盖和底座箱一起合箱组型。合箱结束后，立即浇铸辊芯球铁熔液，停机与浇铸球铁熔液的时间间隔不大于10min，球铁浇铸温度1320℃～1400℃。浇铸过程中，应控制轧辊各部位的浇铸速度，下辊颈浇铸速度可大一些，浇铸到辊身时速度要放慢，使内外层金属很好的熔合，到上辊颈浇完后进入冒口段时，应慢浇以便更好地补给。浇铸辊芯球铁熔液时，随流冲入0.10％～0.15％粒度为0.5～1.0mm硅铁孕育剂，进行随流孕育，以细化石墨和提高球化效果。

(5)浇铸8～15小时后开箱，取出高速钢轧辊，入保温坑或保温炉，缓冷轧辊，随后粗加工轧辊。

(6)轧辊经1020～1050℃加热并保温3～6小时后，辊身喷水雾冷却，随后在500～550℃回火5～10小时。最后将轧辊精加工至规定尺寸和精度。

本发明的技术效果是：

1)用本发明制造的高速钢轧辊，生产工艺简便，轧辊的高速钢辊身与球铁辊芯结合良好。

2)用本发明制造的高速钢轧辊，径向断面无明显的元素偏析，辊身的金相组织中含有15％～25％高硬度共晶碳化物，导致轧辊宏观硬度高，达到63～65HRC，辊面硬度差小于2HRC，由于元素偏析的减轻，导致轧辊沿径向的硬度落差明显减小，距辊面40mm处的硬度维持在61HRC以上。

3)本发明高速钢轧辊辊身抗拉强度大于1200MPa，抗压强度大于3200MPa，冲击韧性大于12J/cm²；辊芯抗拉强度大于600MPa，辊芯延伸率大于3％。

4)本发明制备的高速钢轧辊的使用寿命比高铬铸铁轧辊提高5～8倍，比普通高速钢轧辊提高35％～48％。

附图说明

图1是卧式离心铸造高速钢轧辊辊身外层示意图，其中(a)是主视图，(b)是俯视图；

图2是高速钢轧辊合箱后的填芯示意图。

图中的标号分别表示：1、铸型，2、端盖，3、托轮，4、轴承座，5、小平台，6、大平台，7、电机，8、皮带轮，9、浇铸小车，22、冒口箱；23、挡盖；24、高速钢外层；25、玻璃保护膜；26、底座箱；27、耐火砖；28、底板。

下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

本发明采用低偏析离心铸造的高速钢轧辊，辊身和辊芯的化学成分(重量％)见表1。

表1  高速钢轧辊化学组成成分(重量％)

 

元素	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo
								辊身	2.0～3.5	0.5～1.5	0.5～1.5	<0.05	<0.04	4.0～8.0	3.0～6.0
辊芯	3.2～3.6	1.5～2.2	<0.5	<0.06	<0.03	0.2～0.5	0.2～0.6
								W	V	Ni	RE	Mg	Ti	Sb	Fe
3.0～6.0	4.0～8.0	0.5～2.0	0.04～0.10	0.05～0.15	0.03～0.10	—	余量
								—	—	0.2～0.8	0.02～0.05	0.04～0.07	—	0.01～0.03	余量

高速钢轧辊的成分偏析及其性能与铸造工艺有直接关系，其制订依据是：

离心铸造高速钢复合轧辊主要采用立式离心机和卧式离心机铸造成形，前者工艺简单，但只适合于制造小尺寸轧辊，制造较大尺寸的轧辊时，离心机承载增大，离心机投资大，且动力消耗增加。后者适于制造大尺寸复合轧辊，且轧辊的外层壁厚差较立式离心浇铸法小，因此，本发明采用卧式离心机浇铸高速钢复合轧辊，卧式离心机浇铸高速钢复合轧辊时，先在附图1所示的卧式离心机上浇铸外层高速钢。卧式离心机包括大平台6，大平台6上有小平台5，小平台5上安装有轴承座4，上有托轮3，铸型1放置在托轮3上，铸型1的一端设有端盖2，浇铸小车9的口部对着铸型1的另一端，电机7和皮带轮8使轴承座4旋转。

当铸型1准备好后，将金属铸型吊入离心机的轴承座4上的托轮3上，放置好安全罩，推动浇铸小车9，调整浇铸口的位置，使其满足要求。开机试车1～2min，待转速达到要求后即可进行辊身工作层的浇铸。依据式(1)确定铸型转速n，转变为确定重力倍数G。重力倍数G是保证轧辊离心层质量的重要参数，它是减少外层偏析、裂纹、气孔、疏松等缺陷而获得致密铸件的关键。对于高碳高速钢材质，应取较高的重力倍数以获得细小且致密的组织，提高轧辊硬度及强韧性，故G≧70。同时过大的重力倍数，会使轧辊辊身外层未结晶的钢水对刚结晶的薄壳产生很大的压力，使外层容易发生开裂，故G≦140，因此本发明离心铸造高速钢轧辊的重力倍数G控制在80～120。钢水的浇铸温度为1420℃～1450℃，辊身钢水的定量采用电子秤，开始浇铸时钢水流量要大一些，使钢水尽快覆盖整个金属铸型的内表面，随后均匀浇铸，严禁钢水断流。钢水浇铸时，随流加入占钢水重量4％～6％的铁粉悬浮剂，可加快高速钢溶液的凝固，有利于减轻轧辊的元素偏析。辊身工作层的钢水浇铸完毕后，立即移开浇铸小车9，加入经120～200℃烘烤的O型玻璃渣，其加入量控制在轧辊内表面单位平方米3.0～8.0公斤。加入O型玻璃渣可使轧辊高速钢外层24的内表面形成一层玻璃保护膜25，以隔绝钢水与空气中氧的结合，玻璃保护膜25密度低，不易与钢水混合，铸型1停止转动后，随着高速钢外层24温度的降低，玻璃保护膜25粘度增大，吊立铸型时，玻璃保护膜25不易下淌，得以保护钢液表面。随后喷水冷却铸型，并不断变换铸型转速，使金属液在正、负加速度的环境下凝固，可有效地减轻离心铸造高速钢轧辊径向断面的元素偏析，改善轧辊使用性能。

辊身高速钢熔液凝固后，用红外测温仪监控轧辊辊身内表面。辊身内表面钢液冷却至1150℃～1180℃停机，吊立铸型，按附图2将铸型1与冒口箱22、挡盖23、底座箱26、耐火砖27和底板28一起合箱组型。合箱结束后，立即浇铸辊芯球铁熔液。为了保证轧辊的强度，轧辊芯部选择强韧性好的球墨铸铁，采用亚共晶碳当量，为了提高辊颈力学性能及避免产生球化缺陷，适当加入一些合金。辊芯铁水熔炼选用低磷铸造生铁和优质废钢。1450℃～1460℃时按Ni、Mo、Cr顺序加合金，1470℃～1500℃出炉。包内埋入1.2％～1.5％稀土镁球化剂，上盖铁屑压实。采用堤坝式冲入法球化处理，同时随流冲入0.5％～1.0％硅铁孕育处理，并随流冲入适量纯锑以消除畸形石墨，出铁及合包时盖草灰。停机与浇铸辊芯球铁熔液的时间间隔不大于10min，球铁浇铸温度1320℃～1400℃。浇铸过程中，应控制轧辊各部位的浇铸速度，下辊颈浇铸速度可大一些，浇铸到辊身时速度要放慢，使内外层金属很好的熔合，到上辊颈浇完后进入冒口段时，应慢浇以便更好地补给。浇铸辊芯球铁熔液时，随流冲入0.10％～0.15％粒度为0.5mm～1.0mm硅铁孕育剂，进行随流孕育，以细化石墨和提高球化效果。

实施例1：

本实施例的高速钢轧辊采用卧式离心机铸造，轧辊辊身外径

650mm，辊身厚度60mm，辊身长度800mm，轧辊总长2760mm。外层高速钢采用1500公斤中频感应电炉熔炼，内层球铁采用5000公斤中频感应电炉熔炼，其制备工艺步骤是：

(1)辊身高碳高速钢钢水的熔炼过程如下：

①将普通废钢、生铁、铬铁、钼铁、钨铁和金属镍板混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；

②炉前调整成分合格后将钢水温度升至1583℃，加入占钢水重量0.18％的铝脱氧，而后出炉；

③将稀土—镁—钛复合变质剂破碎至粒度小于15mm的小块，经240℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理。

(2)辊芯合金球墨铸铁铁水的熔炼过程如下：

①将普通废钢和生铁混合加热熔化，在1454℃时按Ni、Mo、Cr顺序加合金，1485℃出炉，出炉前加入硅铁，并加入铁水重量0.16％的铝脱氧，而后出炉；

②包内埋入1.4％稀土镁球化剂，上盖铁屑压实。采用堤坝式冲入法球化处理，同时随流冲入0.8％硅铁孕育处理，并随流冲入适量纯锑以消除畸形石墨，出铁及合包时盖草灰。

(3)先在附图1所示的卧式离心机上浇铸高速钢辊身，铸型1转速按式(1)计算。浇铸时，根据轧辊内半径，先将铸型1的转速调制580rpm，然后浇铸高速钢外层，钢水的浇铸温度为1437℃，钢水浇铸时，随流加入占钢水重量5％的铁粉悬浮剂，钢水浇铸完成后，加入经160℃烘烤的O型玻璃渣，其加入量控制在轧辊内表面单位平方米5.2公斤，随后喷水冷却铸型，并不断变换铸型转速，使金属液在正、负加速度的环境下凝固。

(4)辊身高速钢熔液凝固后，用红外测温仪监控轧辊辊身内表面。辊身内表面钢液冷却至1162℃停机，吊立金属铸型，按附图2将金属铸型1与冒口箱22、挡盖23、底座箱26、耐火砖27和底板28一起合箱组型。合箱结束后，立即浇铸辊芯球铁熔液，停机与浇铸球铁熔液的时间间隔不大于10min，球铁浇铸温度1370℃。浇铸过程中，应控制轧辊各部位的浇铸速度，下辊颈浇铸速度可大一些，浇铸到辊身时速度要放慢，使内外层金属很好的熔合，到上辊颈浇完后进入冒口段时，应慢浇以便更好地补给。浇铸辊芯球铁熔液时，随流冲入0.13％粒度为0.5～1.0mm硅铁孕育剂，进行随流孕育，以细化石墨和提高球化效果。

(5)浇铸12小时后开箱，取出高速钢轧辊，入保温坑，缓冷轧辊，随后粗加工轧辊。

(6)轧辊经1035℃加热并保温5小时后，辊身喷水雾冷却，随后在530℃回火8小时。最后将轧辊精加工至规定尺寸和精度。

本实施例制备的高速钢轧辊实际化学成分见表2，高速钢轧辊的力学性能见表3。

表2  高速钢轧辊实际化学成分(重量％)

 

元素	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo
								辊身	3.05	1.06	0.77	0.037	0.024	5.13	4.70
辊芯	3.38	2.05	0.33	0.048	0.012	0.41	0.35
								W	V	Ni	RE	Mg	Ti	Sb	Fe
5.05	6.08	0.84	0.081	0.097	0.060	—	余量
								—	—	0.64	0.044	0.051	—	0.027	余量

表3  高速钢轧辊力学性能

 

	抗拉强度MPa	抗压强度MPa	冲击韧性J/cm<sup>2</sup>	延伸率％	辊面硬度HRC	辊面硬度差HRC
							辊身	1283.4	3258.3	12.8	—	64.7	1.4
辊芯	648.1	—	—	3.5	—	—

实施例2：

本实施例的高速钢轧辊采用卧式离心机铸造，轧辊辊身外径

500mm，辊身厚度55mm，辊身长度650mm，轧辊总长2510mm。外层高速钢采用1000公斤容量的中频感应电炉熔炼，内层球铁采用5000公斤容量的中频感应电炉熔炼，其制备工艺步骤是：

(1)辊身高碳高速钢钢水的熔炼过程如下：

①将普通废钢、增碳剂、铬铁、钼铁、钨铁和金属镍板混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；

②炉前调整成分合格后将钢水温度升至1569℃，加入占钢水重量0.16％的铝脱氧，而后出炉；

③将稀土—镁—钛复合变质剂破碎至粒度小于15mm的小块，经240℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理。

(2)辊芯合金球墨铸铁铁水的熔炼过程如下：

①将普通废钢和生铁混合加热熔化，在1452℃时按Ni、Mo、Cr顺序加合金，1493℃出炉，出炉前加入硅铁，并加入铁水重量0.18％的铝脱氧，而后出炉；

②包内埋入1.3％稀土镁球化剂，上盖铁屑压实。采用堤坝式冲入法球化处理，同时随流冲入0.6％硅铁孕育处理，并随流冲入适量纯锑以消除畸形石墨，出铁及合包时盖草灰。

(3)先在附图1所示的卧式离心机上浇铸高速钢辊身，铸型转速按式(1)计算。浇铸时，根据轧辊内半径，先将铸型转速调制700rpm，然后浇铸高速钢外层钢水，钢水的浇铸温度为1448℃，钢水浇铸时，随流加入占钢水重量4.4％的铁粉悬浮剂，钢水浇铸完成后，加入经180℃烘烤的O型玻璃渣，其加入量控制在轧辊内表面单位平方米5.7公斤，随后喷水冷却铸型，并不断变换铸型转速，使金属液在正、负加速度的环境下凝固。

(4)辊身高速钢熔液凝固后，用红外测温仪监控轧辊辊身内表面。辊身内表面钢液冷却至1163℃停机，吊立金属铸型，按附图2将金属铸型1与冒口箱22、挡盖23、底座箱26、耐火砖27和底板28一起合箱组型。合箱结束后，立即浇铸辊芯球铁熔液，停机与浇铸球铁熔液的时间间隔不大于10min，球铁浇铸温度1385℃。浇铸过程中，应控制轧辊各部位的浇铸速度，下辊颈浇铸速度可大一些，浇铸到辊身时速度要放慢，使内外层金属很好的熔合，到上辊颈浇完后进入冒口段时，应慢浇以便更好地补给。浇铸辊芯球铁熔液时，随流冲入0.14％粒度为0.5～1.0mm硅铁孕育剂，进行随流孕育，以细化石墨和提高球化效果。

(5)浇铸10小时后开箱，取出高速钢轧辊，入保温炉，缓冷轧辊，随后粗加工轧辊。

(6)轧辊经1031℃加热并保温4小时后，辊身喷水雾冷却，随后在518℃回火7小时。最后将轧辊精加工至规定尺寸和精度。

本实施例制备的高速钢轧辊实际化学成分见表4，高速钢轧辊的力学性能见表5。

表4  高速钢轧辊实际化学成分(重量％)

 

元素	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo
								辊身	2.48	0.83	1.28	0.039	0.022	4.81	3.99
辊芯	3.50	1.68	0.45	0.049	0.009	0.40	0.52
								W	V	Ni	RE	Mg	Ti	Sb	Fe
5.85	4.66	1.15	0.064	0.136	0.080	—	余量
								—	—	0.36	0.042	0.055	—	0.017	余量

表5  高速钢轧辊力学性能

 

	抗拉强度MPa	抗压强度MPa	冲击韧性J/cm<sup>2</sup>	延伸率％	辊面硬度HRC	辊面硬度差HRC
							辊身	1258.2	3246.0	12.8	—	64.3	1.6
辊芯	633.8	—	—	3.8	—	—

按照本发明制备的高速钢轧辊，在热轧带钢精轧机架前段和棒材轧机成品机架上进行了装机使用，结果如下：本发明的高速钢轧辊的使用寿命比高铬铸铁轧辊提高5～8倍，比普通高速钢轧辊提高35％～48％。

本发明方法制备的高速钢轧辊在径向断面无明显的元素偏析，辊身的金相组织中含有15％～25％高硬度共晶碳化物，导致轧辊宏观硬度高，达到63～65HRC，辊面硬度差小于2HRC，由于元素偏析的减轻，导致轧辊沿径向的硬度落差明显减小，距辊面40mm处的硬度维持在61HRC以上。另外本发明高速钢轧辊的强度高、韧性好，辊芯强度高，轧辊使用中无断辊现象出现。轧辊使用中不仅耐磨性好，使用寿命长，而且轧辊不易出现疲劳裂纹，也不易出现剥落，轧材表面光洁，尺寸稳定。

本发明的方法工艺简单，废品率低。使用本发明制备的高速钢轧辊可以显著提高轧钢机作业率，降低轧材生产成本，延长换辊周期，减轻工人劳动强度，具有很好的经济效益。

Claims (2)

1.一种低偏析离心铸造的高速钢轧辊，其特征在于，该高速钢轧辊由辊身和辊芯复合而成，其中：

辊身的化学成分及其重量百分比为：C：2.0％～3.5％，V：4.0％～8.0％，W：3.0％～6.0％，Mo：3.0％～6.0％，Cr：4.0％～8.0％，Si：0.5％～1.5％，Mn：0.5％～1.5％，Ni：0.5％～2.0％，RE：0.04％～0.10％，Mg：0.05％～0.15％，Ti：0.03％～0.10％，P<0.05％、S<0.04％，余量为Fe，化学成分的总和为100％；

辊芯化学成分及其重量百分比为：C：3.2％～3.6％，Si：1.5％～2.2％，Mo：0.2％～0.6％，Cr：0.2％～0.5％，Ni：0.2％～0.8％，RE：0.02％～0.05％，Mg：0.04％～0.07％，Sb：0.01％～0.03％，Mn<0.5％，P<0.06％，S<0.03％，余量为Fe，化学成分的总和为100％。

2.权利要求1所述的低偏析离心铸造高速钢轧辊的制备方法，其特征在于，辊身和辊芯均用电炉生产，包括下列步骤：

辊身的钢水熔炼过程如下：

①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钼铁、钨铁和金属镍板混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；

②炉前调整成分合格后将钢水温度升至1560℃～1600℃，加入占钢水重量0.12％～0.25％的铝脱氧，而后出炉；

③将稀土—镁—钛复合变质剂破碎至粒度小于15mm的小块，经240℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；

辊芯的材料为合金球墨铸铁，熔炼过程如下：

①将普通废钢和生铁混合加热熔化，在1450℃～1460℃时按Ni、Mo、Cr顺序加合金，1470℃～1500℃下出炉，出炉前加入硅铁，并加入铁水重量0.10％～0.20％的铝脱氧，而后出炉；

②包内埋入1.2％～1.5％稀土镁球化剂，上盖铁屑压实，采用堤坝式冲入法球化处理，同时随流冲入0.5％～1.0％硅铁孕育处理，并随流冲入适量纯锑以消除畸形石墨，出铁及合包时盖草灰；

辊身在卧式离心机上铸造，辊身的金属铸型转速按下式计算：

$n=299\sqrt{G/r}$                      式(1)

式中：n表示铸型转速，rpm；G表示重力倍数，重力倍数为80～120；r表示轧辊内半径，cm；

浇铸时，根据轧辊内半径，先将铸型转速调至350rpm～800rpm，然后浇铸高速钢外层，钢水的浇铸温度为1420℃～1450℃，钢水浇铸时，随流加入占钢水重量4％～6％的铁粉悬浮剂，钢水浇铸完成后，加入经120℃～200℃烘烤的O型玻璃渣，其加入量控制在轧辊内表面单位平方米3.0公斤～8.0公斤，随后喷水冷却铸型，并不断变换铸型转速，使金属液在正、负加速度的环境下凝固，辊身熔液凝固后，用红外测温仪监控轧辊辊身内表面；待辊身内表面钢液冷却至1150℃～1180℃停机，吊立金属铸型，并与冒口箱、挡盖和底座箱一起合箱组型；

辊芯采用静态顶铸成形，合箱组型结束后，立即浇铸辊芯球铁熔液，停机与浇铸球铁熔液的时间间隔不大于10min，球铁浇铸温度为1320℃～1400℃，浇铸过程中，控制轧辊各部位的浇铸速度，下辊颈浇铸速度大一些，浇铸到辊身时放慢速度，使内外层金属很好的熔合，到上辊颈浇完后进入冒口段时，慢浇以便更好地补给熔液，在浇铸辊芯球铁熔液时，随流冲入0.10％～0.15％粒度为0.5～1.0mm硅铁孕育剂，进行随流孕育；

高速钢轧辊浇铸完毕8～15小时后开箱，取出高速钢轧辊，入保温坑或保温炉，缓冷高速钢轧辊，随后将高速钢轧辊经机械粗加工，粗加工后经1020℃～1050℃加热并保温3～6小时后，辊身喷水雾冷却，最后在500℃～550℃回火5～10小时，最后经机械精加工至规定尺寸和精度。

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