CN103866200B - 一种高硼高速钢组合轧辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高硼高速钢组合轧辊及其制造方法，属于轧辊技术领域。由辊轴和高硼高速钢复合辊套通过热装组合成一体，复合辊套的外层为耐磨高硼高速钢，内层为钢管，辊轴置于钢管内同轴贯穿钢管，外层耐磨高硼高速钢钢水的化学成分及质量分数为1.25～1.80%C,1.25～1.60%B,5.5～8.0%Cr,1.0～1.5%W,2.5～3.0%Mo,0.3～0.6%V,0.6～1.2%Ni,0.3～0.9%Si,0.30～0.55%Mn,S<0.04%,P<0.05%,余量为Fe和不可避免杂质，钢水经炉外处理后和钢管铸造复合而成。本发明组合轧辊硬度高，耐磨性好，生产成本低，应用具由良好的效益。

Description

一种高硼高速钢组合轧辊及其制造方法

技术领域

本发明公开了一种轧辊及其制造方法，特别涉及一种高硼高速钢组合轧辊及其制造方法，属于轧辊技术领域。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的常用消耗部件，轧辊的质量直接关系到轧机的生产效率和轧材的表面质量以及轧钢生产成本，提高轧辊质量一种受到冶金轧钢行业的关注。为了提高轧辊质量，中国发明专利CN102330037A公开了一种具有耐磨性及高耐热性的合金轧辊，其所含各种组分按重量百分比计为：C：2.5％～3.5％；Si：＜2.0％；Mn：1.6％～2.0％；P：≤0.06％；S：≤0.05％；Cu：≤0.2％；As：≤0.10％；Cr：1.5％～2.0％；Ni：10.0％～20.0％；Mo：10.5％～15.0％；余量为Fe。该具有耐磨性及高耐热性的合金轧辊通过大幅度增加Ni、Mo元素的含量，改善了合金轧辊的耐热耐磨性能，并延长了该具有耐磨性及高耐热性的合金轧辊的使用寿命。中国发明专利CN102019294A还公开了一种大尺寸高韧性耐磨合金轧辊及其制造方法，轧辊由高韧性耐磨合金外层和高强度铸铁内层组成，外层的化学成分按质量百分比计为：碳3.2-3.6，硅＜1.0，锰0.8-2.0，硫＜0.05，磷0.1-0.3，铬1.2-1.8，镍3.6-4.2，钼0.3-0.6，钛＜0.1，钒＜0.2，其余为铁和不可避免的杂质，其特征在于：轧辊显微组织由碳化物、下贝氏体和奥氏体组成，其中奥氏体的体积分数在10-35％之间。其制造方法包括以下步骤：(1)电炉熔炼；(2)离心浇注轧辊外层，(3)离心浇注轧辊内层；(4)内层浇注完成后，冷却到900-800℃时，将轧辊从模具中取出空冷至400-300℃时放入保温炉内保持5-15小时，然后再取出空冷；(5)将成型的合金轧辊经机械加工制得成品。该发明不易开裂，轧辊面硬度均匀，性能优良。中国发明专利CN101864546A还公开了一种高耐热耐磨合金轧辊，所含的各种成分及其重量百分比如下所示：C为0.5％～3.5％；Si为≤2.0％；Mn为≤2.0％；P为≤0.08％；S为≤0.20％；Cu为≤0.25％；As为≤0.10％；Cr为0.3％～5.0％；Ni为≤20.0％；Mo为8.0％～20.0％；余量为Fe。该高耐热耐磨合金轧辊通过以Cr、Ni、Mo作为主要固溶元素解决了以前铸造冶金轧辊耐磨性及耐热性差、使用寿命偏低的问题。中国发明专利CN103074539A还公开了一种离心复合高镍铌耐磨铸铁轧辊及其铸造方法，包括工作层和芯层，其特征是，其工作层化学成分组成按重量百分比为：C2.9～3.6%、Si0.6～1.5%、Mn0.4～1.2%、P＜0.10%、S＜0.05%、Ni3.01～4.8%、Cr1.0～2.0%、Mo0.2～2.0%、Nb0.1～2.0%、V1.0～4.0%、W0.05～2.0%，其余为Fe。与现有技术相比，该发明的有益效果是：块状耐磨粒子呈点、块状弥散分布与镶嵌在轧辊金属基体中；石墨以点状形态存在。耐磨粒子弥散分布，镶嵌在基体中牢固不易脱落，极大促进了轧辊基体组织的整体耐磨性能；轧辊整体辊面磨损均匀。中国发明专利CN103014532A还公开了一种高耐磨复合轧辊及其制备方法，轧辊工作层材料采用耐磨性好、具有高硬质相的碳化钨强化合金半钢，轧辊芯部采用石墨钢，轧辊工作层碳化钨强化合金半钢材料与轧辊芯部石墨钢材料为完全冶金结合。所述的轧辊工作层碳化钨强化合金半钢材料的化学成分重量百分数为：C1.2-2.1%，Si0.3-1.0%，Mn0.5-1.2%，Cr0.5-3.5%，Ni1.0-4.5%，Mo0.3-1.0%，P≤0.035%，S≤0.030%，WC0.1-5.0%，余量为Fe；所述的轧辊芯部石墨钢材料的化学成分重量百分数为：C1.4-1.8%，Si1.4-2.0%，Mn0.3-0.8%，Ni0.3-0.8%，Cr0.01-0.3%，Mo0.01-0.3%，P＜0.035%，S＜0.030%，余量为Fe。优点在于，轧辊耐磨性好、抗事故能力强、提高轧辊在线使用寿命和轧机作业率。中国发明专利CN102266929A还公开了一种复合离心浇铸高铬钢轧辊的方法，其特征在于，在高铬工作层和球墨铸铁芯部之间设置半钢中间过渡层，所述的半钢中间过渡层的化学成分重量百分比为：C1.0～2.4％，Si0.4～1.5％，Mn0.4～1.5％，P0～0.1％，S0～0.03％，Cr0～0.2％，Ni1.0～2.0％，Mo0～0.2％，其余为Fe。该发明的有益效果是：提高了高铬工作层和芯部球墨铸铁的结合强度，防止了高铬复合铸钢轧辊结合层剥落和断辊事故的发生。但是上述轧辊材料存在高温耐磨性和抗氧化性差等不足。

为了进一步提高轧辊材料的高温耐磨性和抗氧化性，中国发明专利CN1807671公开了一种冶金轧辊工艺配方，尤其是公开一种连续铸造复合高速钢轧辊外层辊身的工艺配方。外层辊身的工艺配方(重量％)是：1.5-3.5C，2.0-7.0Cr，2.0-7.0Mo，4.0-10.0V，4.0-10.0W，0-10.0Co，Ni＜2.0，其余为Fe。采用该配方可以开发W、V含量高、偏析轻、耐磨性好的复合高速钢轧辊，来满足热连轧技术的需求，降低轧制中换辊频率，大幅度提高轧机的作业率，降低生产成本，提高经济效益。中国发明专利CN100999804还公开了一种新型高碳高钨高速钢轧辊及其制备方法，该发明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。该发明中高碳高钨高速钢轧辊的制备方法是，将高碳高钨高速钢加热到1580℃～1620℃后脱氧；在1400℃～1500℃浇铸，同时对离心铸型施加0.05T～0.25T的稳恒磁场，并以600-1800转/分钟转速旋转至成型。中国发明专利CN103305775A还公开了一种高碳高速钢轧辊，包括按质量百分比组成的下列成分：C：1.8-2.8%，W：3-5%，Cr：5-8%，Mo：3.5-4%，V：4-6%，Nb：0.8-1.5%，Co：1-3%，Ni：0.5-1.5%，Al：0.3-0.6%，Si：≤1.0%，其余为Fe和不可避免的微量元素。通过上述方式，该发明的高碳高速钢轧辊能够提高耐磨损和抗热疲劳性能，应用于棒材轧机精轧机架上，可以显著提高轧钢机作业率，降低轧材生产成本，减轻工人劳动强度，提高使用寿命。中国发明专利CN101705430A还公开了一种高速钢轧辊及其在电磁场下离心复合制备方法，高速钢轧辊的工作层材质成分为(重量％)：C：1.5％～2.5％，V：4.0～6.0％，W：4.0％～6.0％，Mo：1.5％～4.5％，Cr：2.0％～4.0％，Zr：0.04％～0.18％，B：0.001～0.003％，Si≤0.5％，Mn≤0.5％，余量为Fe及杂质元素，杂质中要求S＜0.01％，P＜0.01％，O＜0.0010％。采用脉冲电磁场下离心复合方法浇铸轧辊，脉冲磁场的频率为0.1～10Hz，铸型中心磁场的峰值强度为1～10T。该轧辊具有多种析出强化相，施加的脉冲磁场使强化相及基体晶粒有效细化，并使强化相弥散分布，克服了合金元素的偏析，能大幅度提高轧辊的性能。中国发明专利CN101837458A还公开了一种铁合金基复合硬质合金轧辊及其生产方法，是由构成硬质合金外环的金属粉末和构成铁合金内环的金属粉末压制成型经真空加压烧结而成，硬质合金外环是由69％-71％的WC、16％-18％的Co、12％-14％Ni、0.3％混合稀土粉末构成，铁合金内环是由20％～25％的TiC、0.3％的Ni、2.5％～3.5％的Cr、8.1％～9.1％的W、0.4％的C、2％～3％的Mo、余量为Fe构成，该发明具有配方合理、同步真空加压烧结、节省能源、解决了铁基合金氧化问题、扩散界面熔为一体、结合安全可靠、耐磨强度高、表面质量好、成形精度高、耐热裂耐腐蚀性能好的特点。但是，上述轧辊材料中含有较多价格昂贵的钨、钼、钒、铌、钴等昂贵合金元素，导致轧辊生产成本明显升高，市场竞争力弱。

在此基础上，价格低廉的高硼高速钢轧辊已进入轧钢领域。中国发明专利CN103014516A公开了一种含硼低合金高速钢轧辊及其制造方法。所述轧辊包括辊身和辊芯两部分组成，辊身的化学成分按照重量百分比计算为：C：0.7～0.8，Cr：1.3～2.4，B：2.5～3.0，W：1.0～1.5，V：1.0～1.5，Si：≤1.0，Mn：≤0.4，Ti：0.09～0.12，Mg：0.16～0.19，RE：0.10～0.12，P：≤0.03，S≤0.03，余量为Fe和不可避免的微量杂质，辊芯为球墨铸铁。该发明的所述轧辊的制造方法为熔炼-脱氧合金化-稀土镁复合变质处理后采用离心浇注，再经热处理后加工成成品；该发明的主要优点是耐磨颗粒以硼化物颗粒为主，降低合金元素添加量，从而降低生产成本，并且硬度高、耐磨性和抗热疲劳性能好，材质均匀后期抗事故性强。中国发明专利CN101797630A还公开了一种改进型高速钢轧辊及其制备方法，采用离心复合铸造方法成形，轧辊外层是高速钢，轧辊内层是球铁或高强度铸铁。轧辊外层在离心铸造机上成形，然后将辊芯铁水在静态下填芯，浇注成高速钢复合轧辊。高速钢轧辊外层的原料组成是(质量分数)：60-65％的M2高速钢(W6Mo5Cr4V2)废钢，1.0-1.4％的金属铝，5.0-5.5％的硼铁，9.2-9.4％的碳素铬铁，0.2-0.4％的钛铁，1.0-1.2％的镍镁合金，18-23％的Q235废钢。该发明轧辊利用电炉便可生产，硬度高、不加贵重铁合金、且取消高温淬火处理，工艺简便、生产成本低廉，具有良好的耐磨性，推广使用具有很好的经济效益。中国发明专利CN101240402还公开了一种用于制作复合辊环轧辊用铸造高硼高速钢及其热处理方法，它是一种抗热冲击性良好的耐磨材料，也可应用其他合适的工况，其化学成分设计为(重量％)：0.20-1.10C，1.0-2.5B，3.0-5.0Cr，0.5-0.9Si，0.6-1.3Mn，2.0-10.0V，0.5-1.5Ni，1.0-4.0Mo，0.2-4.0W，0.1-2.0Nb，S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe；它的热处理方法包括退火，淬火和2-3次回火，退火加热温度为800-860℃，炉冷至小于500℃后炉冷或空冷；淬火加热温度为1020-1150℃，随后风冷或空冷；回火2-3次，加热温度500-550℃，随后炉冷或空冷。与传统高镍铬钼轧辊相比，大幅提高合金耐磨性、耐热性、抗热冲击性，减少轧辊在使用过程中出现的热疲劳裂纹现象及由此产生的掉肉、崩裂，体现出良好的安全性与耐磨性的有机结合。中国发明专利CN101445892还公开了一种高硼高速钢轧辊材料，该发明轧辊材料的化学组成成分是(重量％)：0.25～0.40C、1.8～2.5B、3.8～4.2Cr、1.0～2.0W、1.0～2.0Mo、0.8～1.0V、1.5～1.8Si、0.2～0.4Al、0.25～0.40Ti、0.05～0.20RE、0.02～0.05Zr、0.5～0.8Cu、Mn＜0.5、P＜0.04、S＜0.04，余量为Fe，化学成分的总和为100％，其中3.5＜W+2Mo＜5.2。该发明轧辊材料具有成本低，使用寿命长，综合性能好等优点。中国发明专利CN102962423A还公开了离心复合高碳高硼高速钢复合辊套，辊套外层采用高碳高硼高速钢材料，内层采用石墨钢，通过离心浇注达到良好的冶金结合，并采用适当的热处理工艺对高碳高硼高速钢复合辊套进行性能改进，通过热装方法制造高碳高硼高速钢组合轧辊，高碳高硼高速钢复合辊套磨损后可以更换，实现辊轴的循环利用，与离心铸造高速钢轧辊相比，材料利用率提高30%以上，使用寿命提高20%以上。中国发明专利CN103255348A还公开了一种低碳高硼高速钢复合轧辊，采用低碳高硼高速钢作为轧辊工作层，球墨铸铁作为轧辊芯部，其特征在于：低碳高硼高速钢复合轧辊工作层的化学成分如下（重量%）：0.20～0.35C，1.2～2.0B，3.2～4.0Cr，0.8～1.5Mo，0.8～1.5W，1.5～2.0Si，1.0～2.0V，0.02～0.05Zr，0.25～0.4Ti，0.2～0.5Al，0.07～0.15RE，Mn＜1，P＜0.04，S＜0.04，余量为Fe。但是上述高硼高速钢轧辊普遍存在脆性大，使用安全性差等不足。

发明内容

本发明针对现有轧辊生产中存在的上述问题，提出以高硼高速钢为基础，并在提高钢水出炉温度基础上，对钢包内的钢水进行微合金化处理，达到改善高硼高速钢轧辊组织和性能的目的。

本发明目的可以通过以下技术手段来实现。

本发明高硼高速钢组合轧辊由辊轴和高硼高速钢复合辊套通过热装组合成一体，复合辊套的外层为耐磨高硼高速钢，内层为钢管，辊轴置于钢管内同轴贯穿钢管，参见图1。

本发明高硼高速钢组合轧辊及其制备方法如下：

①先在中频感应电炉内熔炼高硼高速钢复合辊套的外层耐磨高硼高速钢的钢水，高硼高速钢钢水的化学成分及质量分数为：1.25～1.80%C,1.25～1.60%B,5.5～8.0%Cr,1.0～1.5%W,2.5～3.0%Mo,0.3～0.6%V,0.6～1.2%Ni,0.3～0.9%Si,0.30～0.55%Mn,S<0.04%,P<0.05%,余量为Fe和不可避免的杂质；

②当上述高硼高速钢钢水的温度达到1580～1600℃，将钢水出炉到钢包，然后在钢包内加入直径的合金线，合金线的化学成分及质量分数为：1.5～2.0%Ca,1.5～2.0%Ba,4.0～6.0%Y,5.0～6.5%V,1.0～1.5%N,2.5～3.0%Zr,10～12%Si,25～28%Al,余量为Fe和不可避免的杂质，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.0～2.5%；

③合金线加入钢水1～2分钟后，对钢水进行搅拌和扒渣，当钢水温度降至1450～1480℃时，将钢水浇注到金属铸型中，其中铸型温度预热到120～180℃，铸型中预先安放了预热到600～800℃的钢管，钢管内径钢管壁厚10～15mm，钢管长度比高硼高速钢辊套的长度增加3～5mm，钢管的化学成分及质量分数为：0.12～0.20%C,0.20～0.55%Si,1.20～1.60%Mn,≤0.035%P,≤0.03%S,余量为Fe和不可避免的杂质；钢水被浇注到金属铸型与钢管之间的型腔中；

④钢水浇注2～4小时后，开箱取出铸造复合辊套，入加热炉或缓冷坑缓冷至温度低于120℃后空冷至室温，然后对铸造复合辊套进行粗加工，粗加工后的复合辊套随炉加热至480～550℃，保温10～15小时后，空冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的复合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，得到高硼高速钢组合轧辊。

复合辊套中的钢管与辊轴的过盈量为0.15～0.20mm。辊轴采用热轧中碳圆钢。

高硼高速钢组合轧辊的性能是由成分和炉外处理工艺等决定的。本发明高硼高速钢组合轧辊由辊轴和高硼高速钢复合辊套通过热装复合而成，而高硼高速钢复合辊套的外层耐磨高硼高速钢的钢水中，其质量分数为1.25～1.80%C,1.25～1.60%B,5.5～8.0%Cr,1.0～1.5%W,2.5～3.0%Mo,0.3～0.6%V,0.6～1.2%Ni,0.3～0.9%Si和0.30～0.55%Mn。其中加入1.25～1.80%C和1.25～1.60%B，主要是保证凝固组织中含有较多的硼碳化物，有利于增加高硼高速钢中耐磨硬质相的数量，从而可以提高轧辊耐磨性。此外，加入1.0～1.5%W,2.5～3.0%Mo和0.3～0.6%V，主要是为了得到高硬度的合金硼碳化物，有利于提高轧辊耐磨性。此外，部分钨、钼固溶到基体中，可以提高基体高温硬度，有利于提高轧辊高温耐磨性能。0.6～1.2%Ni主要是为了提高基体强度和基体淬透性，确保铸态组织中不出现低硬度的珠光体和铁素体。加入0.3～0.9%Si和0.30～0.55%Mn，主要是对钢水进行预脱氧。

此外，钢水出炉后，在钢包内加入占钢包内钢水质量分数2.0～2.5%的合金线，合金线的直径合金线的化学成分及质量分数为：1.5～2.0%Ca,1.5～2.0%Ba,4.0～6.0%Y,5.0～6.5%V,1.0～1.5%N,2.5～3.0%Zr,10～12%Si,25～28%Al,余量为Fe和不可避免的杂质。加入上述合金线主要是利用合金线中的钙、钡、稀土改善钢中夹杂物的形态和分布，利用钒、氮和锆，由于在钢水中易生成熔点高的VN和ZrN细小质点，可作为凝固核心，对细化凝固组织和改善硼碳化物形态和分布有利，从而有利于提高轧辊的耐磨性和抗疲劳性能。此外加入硅和铝可以对钢水起脱氧作用，硅和铝溶于基体中，还可以提高基体高温性能，对改善轧辊高温耐磨性有利。

为了改善辊套的加工性能，本发明辊套采用外层耐磨高硼高速钢和内层钢管通过铸造复合而成，得到复合辊套。钢管内径钢管壁厚10～15mm，钢管的化学成分及质量分数为：0.12～0.20%C,0.20～0.55%Si,1.20～1.60%Mn,≤0.035%P,≤0.03%S,余量为Fe和不可避免的杂质。钢管长度比高硼高速钢辊套的长度增加3～5mm，主要是为了方便钢管在金属铸型中的定位。为了改善外层耐磨高硼高速钢钢水和内层钢管的复合效果，铸型中预先安放的钢管需经600～800℃的预热处理。

当钢水浇注2～4小时后，开箱取出铸造复合辊套，入加热炉或缓冷坑缓冷至温度低于120℃后空冷至室温，主要是为了防止复合辊套因冷却过快而开裂。粗加工后的复合辊套随炉加热至480～550℃，保温10～15小时后，空冷至室温，主要是为了消除铸造应力并稳定组织，还有促进铸态组织中的残留奥氏体转变为马氏体，有利于提高轧辊的硬度和耐磨性。将精加工后的复合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，复合辊套与辊轴的过盈量为0.15～0.20mm，辊轴采用热轧中碳圆钢，可以得到辊套和辊轴结合良好的高硼高速钢组合轧辊。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明组合轧辊采用辊轴和高硼高速钢复合辊套热装复合而成，辊轴可以重复使用，具有节能、节材优势；

（2）本发明组合轧辊的高硼高速钢复合辊套由外层耐磨高硼高速钢钢水和内层钢管通过铸造复合而成，工艺简便，复合辊套内层加工量少，生产效率高；

（3）本发明组合轧辊的高硼高速钢复合辊套外层硬度高，耐磨性好。

附图说明

图1高硼高速钢组合轧辊示意图；

图2高硼高速钢复合辊套铸造示意图；

其中，1-铸型上箱，2-浇口，3-型腔，4-钢管，5-铸型下箱，6-冒口，7-辊轴，8-高硼高速钢。

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。其中高硼高速钢复合辊套铸造示意图见图2。

实施例1：

高硼高速钢组合轧辊由辊轴7和高硼高速钢复合辊套通过热装组合成一体。组合轧辊的辊身尺寸为高硼高速钢组合轧辊及其制备方法如下：

①先在500公斤中频感应电炉内熔炼高硼高速钢复合辊套的外层耐磨高硼高速钢的钢水，高硼高速钢钢水的化学成分及质量分数为：1.25%C,1.59%B,5.53%Cr,1.47%W,2.56%Mo,0.35%V,1.19%Ni,0.33%Si,0.54%Mn,0.036%S,0.040%P,余量为Fe和不可避免的杂质。

②当上述高硼高速钢钢水的温度达到1581℃，将钢水出炉到钢包，然后在钢包内加入直径的合金线，合金线的化学成分及质量分数为：1.51%Ca,1.96%Ba,4.03%Y,5.05%V,1.48%N,2.99%Zr,10.09%Si,27.85%Al,余量为Fe和不可避免的杂质，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.0%。

③合金线加入钢水1分钟后，对钢水进行搅拌和扒渣，当钢水温度降至1452℃时，将钢水通过浇口2浇注到金属铸型与钢管之间的型腔3中，铸型预热温度125℃，铸型中预先安放了经782℃预热过的钢管4，钢管4内径钢管4壁厚12mm，钢管4长度比高硼高速钢辊套8的长度增加5mm，钢管4的化学成分及质量分数为：0.17%C,0.37%Si,1.45%Mn,0.027%P,0.021%S,余量为Fe和不可避免的杂质。

④钢水浇注3小时后，开箱取出铸造复合辊套，入缓冷坑缓冷至温度低于120℃后空冷至室温，然后对铸造复合辊套进行粗加工，粗加工后的复合辊套随炉加热至480℃，保温15小时后，空冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的复合辊套继续随炉加热至280℃，保温5小时后出炉，与加工好的辊轴7进行热装复合，得到高硼高速钢组合轧辊，复合辊套与辊轴7的过盈量为0.17mm，辊轴7采用热轧中碳圆钢。高硼高速钢组合轧辊的性能见表1。

实施例2：

高硼高速钢组合轧辊由辊轴7和高硼高速钢复合辊套通过热装组合成一体。组合轧辊的辊身尺寸为高硼高速钢组合轧辊及其制备方法如下：

①先在500公斤中频感应电炉内熔炼高硼高速钢复合辊套的外层耐磨高硼高速钢的钢水，高硼高速钢钢水的化学成分及质量分数为：1.78%C,1.25%B,7.94%Cr,1.02%W,3.00%Mo,0.58%V,0.65%Ni,0.87%Si,0.32%Mn,0.037%S,0.043%P,余量为Fe和不可避免的杂质。

②当上述高硼高速钢钢水的温度达到1598℃，将钢水出炉到钢包，然后在钢包内加入直径的合金线，合金线的化学成分及质量分数为：1.89%Ca,1.52%Ba,5.90%Y,6.44%V,1.03%N,2.56%Zr,11.80%Si,25.35%Al,余量为Fe和不可避免的杂质，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.5%。

③合金线加入钢水2分钟后，对钢水进行搅拌和扒渣，当钢水温度降至1477℃时，将钢水通过浇口2浇注到金属铸型与钢管之间的型腔3中，铸型预热温度173℃，铸型中预先安放了经637℃预热过的钢管4，钢管4内径钢管4壁厚10mm，钢管4长度比高硼高速钢辊套8的长度增加3mm，钢管4的化学成分及质量分数为：0.19%C,0.37%Si,1.31%Mn,0.030%P,0.027%S,余量为Fe和不可避免的杂质。

④钢水浇注2小时后，开箱取出铸造复合辊套，入加热炉缓冷至温度低于120℃后空冷至室温，然后对铸造复合辊套进行粗加工，粗加工后的复合辊套随炉加热至480℃，保温12小时后，空冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的复合辊套继续随炉加热至250℃，保温6小时后出炉，与加工好的辊轴7进行热装复合，得到高硼高速钢组合轧辊，复合辊套与辊轴7的过盈量为0.15mm，辊轴7采用热轧中碳圆钢。高硼高速钢组合轧辊的性能见表1。

实施例3：

高硼高速钢组合轧辊由辊轴7和高硼高速钢复合辊套通过热装组合成一体。组合轧辊的辊身尺寸为高硼高速钢组合轧辊及其制备方法如下：

①先在500公斤中频感应电炉内熔炼高硼高速钢复合辊套的外层耐磨高硼高速钢的钢水，高硼高速钢钢水的化学成分及质量分数为：1.55%C,1.39%B,6.70%Cr,1.38%W,2.66%Mo,0.40%V,0.91%Ni,0.68%Si,0.43%Mn,0.035%S,0.039%P,余量为Fe和不可避免的杂质。

②当上述高硼高速钢钢水的温度达到1593℃，将钢水出炉到钢包，然后在钢包内加入直径的合金线，合金线的化学成分及质量分数为：1.75%Ca,1.81%Ba,4.97%Y,5.83%V,1.36%N,2.77%Zr,10.93%Si,26.02%Al,余量为Fe和不可避免的杂质，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.2%。

③合金线加入钢水1分钟后，对钢水进行搅拌和扒渣，当钢水温度降至1467℃时，将钢水通过浇口2浇注到金属铸型与钢管之间的型腔3中，铸型预热温度150℃，铸型中预先安放了经703℃预热过的钢管4，钢管4内径钢管4壁厚14mm，钢管4长度比高硼高速钢辊套8的长度增加5mm，钢管4的化学成分及质量分数为：0.18%C,0.39%Si,1.44%Mn,0.029%P,0.020%S,余量为Fe和不可避免的杂质。

④钢水浇注4小时后，开箱取出铸造复合辊套，入缓冷坑缓冷至温度低于120℃后空冷至室温，然后对铸造复合辊套进行粗加工，粗加工后的复合辊套随炉加热至550℃，保温10小时后，空冷至室温，然后进行精加工。将精加工后的复合辊套继续随炉加热至320℃，保温4小时后出炉，与加工好的辊轴7进行热装复合，得到高硼高速钢组合轧辊，复合辊套与辊轴7的过盈量为0.20mm，辊轴7采用热轧中碳圆钢。高硼高速钢组合轧辊的性能见表1。

表1高硼高速钢组合轧辊性能

本发明高硼高速钢组合轧辊辊面硬度高，辊面硬度差小，辊身高硼高速钢强度高，在轧钢行业有良好的应用效果，用于轧制螺纹钢和型钢，本发明组合轧辊磨损均匀，无断辊和剥落、开裂现象出现，本发明组合轧辊的耐磨性比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊提高350～400%，而生产成本仅增加25～28%，通过本发明组合轧辊可提高轧机作业率，改善轧材表面质量，减轻工人劳动强度，降低轧材生产成本，且辊轴可以重复利用，本发明组合轧辊不要需要复杂的高温热处理，具有明显的节能节材优势，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Claims (4)

1.一种高硼高速钢组合轧辊的制备方法，其特征在于，高硼高速钢组合轧辊由辊轴和高硼高速钢复合辊套通过热装组合成一体，复合辊套的外层为耐磨高硼高速钢，内层为钢管，辊轴置于钢管内同轴贯穿钢管，具体包括以下步骤：

①先在中频感应电炉内熔炼高硼高速钢复合辊套的外层耐磨高硼高速钢的钢水，高硼高速钢钢水的化学成分及质量分数为：1.25～1.80％C,1.25～1.60％B,5.5～8.0％Cr,1.0～1.5％W,2.5～3.0％Mo,0.3～0.6％V,0.6～1.2％Ni,0.3～0.9％Si,0.30～0.55％Mn,S<0.04％,P<0.05％,余量为Fe和不可避免的杂质；

②当上述高硼高速钢钢水的温度达到1580～1600℃，将钢水出炉到钢包，然后在钢包内加入直径的合金线，合金线的化学成分及质量分数为：1.5～2.0％Ca,1.5～2.0％Ba,4.0～6.0％Y,5.0～6.5％V,1.0～1.5％N,2.5～3.0％Zr,10～12％Si,25～28％Al,余量为Fe和不可避免的杂质，合金线加入量占钢包内钢水质量分数的2.0～2.5％；

③合金线加入钢水1～2分钟后，对钢水进行搅拌和扒渣，当钢水温度降至1450～1480℃时，将钢水浇注到金属铸型中，其中铸型温度预热到120～180℃，铸型中预先安放了预热到600～800℃的钢管，钢管内径钢管壁厚10～15mm，钢管长度比高硼高速钢辊套的长度增加3～5mm，钢管的化学成分及质量分数为：0.12～0.20％C,0.20～0.55％Si,1.20～1.60％Mn,≤0.035％P,≤0.03％S,余量为Fe和不可避免的杂质，钢水被浇注到金属铸型与钢管之间的型腔中；

④钢水浇注2～4小时后，开箱取出铸造复合辊套，入加热炉或缓冷坑缓冷至温度低于120℃后空冷至室温，然后对铸造复合辊套进行粗加工，粗加工后的复合辊套随炉加热至480～550℃，保温10～15小时后，空冷至室温，然后进行精加工，将精加工后的复合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。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，复合辊套中的钢管与辊轴的过盈量为0.15～0.20mm。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，辊轴采用热轧中碳圆钢。

4.按照权利要求1-3的任一方法制备得到的高硼高速钢组合轧辊。