CN104646424A - 一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊及其制造方法，属于耐磨材料技术领域。耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊由辊轴和镶套通过热装和粘接复合方式组合成一体，镶套的外层为多元高铬耐磨合金，内层为低合金钢管，辊轴置于低合金钢管内同轴贯穿低合金钢管，辊轴强度高，辊轴和镶套结合良好，辊轴可以重复使用，且拆卸简便，带槽型钢镶套组合轧辊具有优异的耐磨性，推广应用具有良好的经济效益。

Description

一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊及其制造方法

技术领域

本发明公开了一种组合轧辊及其制造方法，特别涉及一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊及其制造方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

热轧型钢如角钢、槽钢、圆钢、钢管、钢窗、钢轨、钢梁等使用的轧辊与轧制板带的轧辊不同，它的辊身表面根据轧制型钢的品种规格而带有不同形状和尺寸的孔型。因而用于制造板带轧辊的离心铸造法、连续浇注外层法等不适合制造带槽型钢轧辊。因为用这些方法生产的复合轧辊外层厚度有限，大、中型型钢轧辊辊身孔型的深度往往超过了它的外层厚度而进入硬度低的心部，使得孔型断面的硬度不均匀，孔型底部硬度过低，使用中容易迅速磨损。为了提高带槽型钢轧辊的使用寿命，中国发明专利CN 1400066公开了一种制作带槽轧辊的方法，包括以下步骤：A根据型材辊的孔型形状及尺寸要求设计制作好的模块(1)，将模块(1)切成两块或两块以上活块(2)，在活块(2)的外圆面上设有轴向销孔(3)，在每相邻的两块活块(2)分切面上设有径向销孔(4)；B将切好的活块(2)镶嵌于冷型(5)内设计好的位置；C将低熔点合金材料制作的径向胀紧销(6)胀紧于每相邻的两块活块(2)的径向销孔(4)内；D将低熔点合金材料制作的轴向胀紧销(7)胀紧于活块(2)对应的轴向销孔(3)内；E按照常规轧辊铸造程序进行浇注工序。中国发明专利CN 1048514还公开了一种以成型的石墨材料置于整体冷型中铸造带槽轧辊的方法。先将石墨材料按轧辊孔型要求加工制作成型，然后装配在整体冷型中并将其固定，通过石墨将热量传导到整体冷型上，使带槽轧辊冷硬层达到所需厚度，且沿轧槽均匀一致。

中国发明专利CN 1814378还公开了离心铸造带槽复合轧辊的生产方法，先把生产轧辊辊身部分的金属型(1)和两端端盖部分的砂型制备好，其特征在于：参照轧辊的孔型图，依据在同一辊面上所分布的孔型数量和尺寸大小以及金属型的内径尺寸制做出相应形状和数量的金属环(4)，按子口配合的方式用线切割机将金属环切成同等的两个半圆，并编号配对，再将用于生产轧辊辊身部分的金属型按孔型数量和位置在每个园周上均布钻出四个通孔，并在金属型的外表面每个圆孔处固定一厚的耐热钢(5)，在与通孔同一中心处将耐热钢钻出的螺纹孔，最后将两半金属环配合好后用螺栓(3)固定在金属型内，最后喷刷上涂料，待涂料干燥后将金属型放在离心机(8)上浇铸。

中国发明专利CN103962526还公开了一种带槽铸造球铁轧辊的方法，包括：第一步，造型；第二步，激冷环与冷型的组装；将等分的激冷环吊放在平台上，打磨激冷环的表面至金属光泽；然后将等分的激冷环摆放成圆的形状，相邻的等分的激冷环用螺栓连接形成一个圆环形的整体激冷环，调整整体激冷环使其内圆和外圆在同一圆心上，紧固连接螺栓，将整体激冷环装入冷型；第三步，烘模；第四步，冷型喷涂；第五步，扣箱；第六步，熔炼；第七步，浇注；第八步，拆卸定位销；浇注后，冷却20-30分钟，将定位销从冷型中取出；第九步，开箱，得半成品。在原来激冷环处直接铸出槽形，避免加工开槽影响轧辊的耐磨性，同时减少加工量；整个加工过程的制作成本低，毛坯槽型光洁平整。

中国专利201420173247.9还公开了一种带槽铸造球铁轧辊用激冷环，所述激冷环的环面为斜面，其包括等分为N等分的槽环，所述槽环上设有用于组装及吊运的吊装孔，槽环两端的侧面均设有对应的连接孔，相邻两槽环通过螺栓穿过对应连接孔而连接成为一体，在槽环两端侧面靠近外圆环处设有定位槽。该实用新型带槽铸造球铁轧辊用激冷环，在使用时，对铁液直接激冷，达到很好的激冷效果；从结构上采用多等分，使其开箱比较容易；每等分的槽环上设计出的连接孔、吊装孔以及定位槽在槽环与槽环组装以及槽环与冷型组装时既方便操作又安全可靠；由于对环形进行了拆分，因此，制作起来比较方便，而且成本低廉，在高温下不易变形、损坏，可以反复使用。

中国发明专利CN102962423还公开了离心复合高碳高硼高速钢复合辊套，由外层高速钢和内层石墨钢复合而成，其特征在于：外层高速钢化学成分为：C1.5～2.1，Si0.5～1.2，Mn0.6～0.8，P＜0.03，S＜0.03，Cr5.0～10，Ni0.5～1.0，Mo2.0～4.0，W0.5～2.0，Nd0.5～2.0，V4.0～6.0，Ti0.5～1.5，B0.5～2.0，N0.05～0.15，余量为Fe；内层石墨钢化学成分为：C1.3～2.0，Si1.1～2.0，Mn0.4～0.8，Cr0.4～1.5，Ni0.4～1.5，Mo0.2～0.6，余量为Fe；制造方法是：1)熔炼外层高速钢，炉前调整成分合格后将温度升至1600～1620℃，加入铝和硅钙脱氧，而后出炉；2)熔炼内层石墨钢，炉前成分调整合格后，将钢液温度升至1580～1600℃等待出钢，出钢过程中向钢液内加硅钙、硅铁和铝进行脱氧、变质和孕育处理，操作完成后等待浇注；3)当包内外层高速钢钢液温度降到1450～1500℃时进行外层离心浇注，当外层高速钢内壁温度降到1200～1250℃时进行复合辊套内层浇注，浇注温度为1450～1500℃，浇注厚度为20～50mm，待内层凝固后下机进行保温冷却；4)对复合辊套毛坯进行热处理和机加工后获得成品复合辊套。辊套加热到150～200℃以后与冷态的辊轴进行热装。

中国发明专利CN 102989821还公开了一种采用组合轧辊制造焊管产品的生产方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)、钢带导入；(2)、经过圆周法开口成型段的排列轧辊；(3)、经过辅助成型段的排列轧辊；(4)、经过圆周法闭口成型段的排列轧辊；(5)、进入焊管排列轧辊对中后熔合焊；(6)、经过定径段的排列轧辊；(7)、经过在线固熔热处理炉；(8)、经过整平矫直定径段的排列轧辊；(9)、经过涡流检测段排列轧辊；(10)、经过定尺切割；(11)、最后制造出成品。

中国发明专利CN 102527728还公开了一种过盈量可调控的支撑辊，包括芯辊和安装在芯辊外部的辊套；芯辊带有通心孔，在通心孔中安装有一组或多组电热组件，芯辊端部装有连接法兰和用于供电和信号输出的滑环；当辊套与芯辊之间的过盈配合应力不足以满足轧制要求甚至发生相对滑动时，给芯辊进行供电加热电热组件使辊芯产生径向膨胀，增加辊套与芯辊之间的预紧力；通过对多组电热胀棒供电调节组合轧辊辊型曲线。本发明的支撑辊采用套装结构，辊套可采用高强耐磨合金材料，芯辊可采用价格较低的锻钢(或铸钢)材料，可大大降低制造成本。当辊套磨损严重时，可直接更换辊套，芯辊可以重复使用。当使用组合支撑辊调控板凸度或板形时，可分段胀控调整辊型。该发明通过芯辊胀径，始终保持芯辊与辊套的过盈配合量值，可大大提高组合轧辊的使用寿命。

中国发明专利CN 101322979还公开了一种组合轧辊，由轧辊轴、辊套、传动板、弧形销板、压力螺母、压力垫圈、压力片和定位环组成。利用轧辊轴两端传递扭矩，一个轧辊轴，在轧辊轴传动侧设计一凸肩，在凸肩圆周上对称作出两个缺口，两个弧形销板一端插入此凸肩上的缺口上，另一端插入组合轧辊辊套上相应弧形槽内带动辊套。在轧辊轴非传动端设计出具有4个平面的台肩，在其上固定一内方外圆的传动板，在板上按要求作出两个对称的弧形槽，两个弧形销板一端插入此传动板相应弧形槽内，一端插入辊套相应弧形槽内，从非传动端带动辊套。另在非传动端设一压力螺母，此螺母上装有一圈小螺柱，它们通过压力垫圈和垫片以强力压紧辊套，使其在轧制中保持位置稳定。

中国发明专利CN 101058099还公开了一种离心铸造复合双金属组合轧辊采用离心铸造复合制造技术，铸造出辊面表层为高合金抗磨铸铁，内层为低碳钢的复合辊套，并对其进行机械加工，再进行热处理，将加工好的心轴装入复合辊套，并将心轴与辊套低碳钢部分进行焊接，将组装好的轧辊加工到要求的尺寸。中国专利96207898.0还公开了一种带自锁装置的组合轧辊，包括辊轴(1)、辊套(2)，其特征在于辊轴(1)、辊套(2)两端分别加工有对称的梯形槽，在梯形槽内安装有梯形的自锁块(3)，自锁块(3)与辊套(2)通过螺栓(4)联接，梯形槽与自锁块(3)的上底宽B为90～120mm，下底宽B1为100～140mm，高H为40～100mm，厚L为20～40mm，辊轴(1)的槽深H1为8～12mm，槽宽B1为100～140mm。其最佳值为上底宽B＝90mm；下底宽B1＝100mm；高H＝40mm；厚L＝20mm；辊轴(1)的槽深H1＝10mm。

但是，采用上述方法制造的带槽型钢轧辊，仍存在槽孔硬度低、耐磨性差和轧辊使用寿命短等不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足提供一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊及其制造方法。采用耐磨性极好的高铬合金用于制造带槽型钢轧辊，但是，普通铸态高铬合金硬度高，槽孔加工十分困难，为了改善型钢轧辊的槽孔加工性能，本发明高铬合金中加入降低淬透性和提高轧辊高温耐磨性的钴元素，为了确保轧辊淬硬层深度，还加入提高淬透性的硼、氮元素。

本发明一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊是由辊轴和镶套通过热装和粘接的复合方式组合成的一体，镶套的外层为多元高铬耐磨合金，且外层的外面开有凹槽，内层为低合金钢管，辊轴同轴置于低合金钢管内且贯穿低合金钢管，具体包括以下步骤：

①先在中频感应电炉内熔炼镶套的外层多元高铬耐磨合金熔液，多元高铬耐磨合金熔液由质量分数25-28％的高碳铬铁、5-7％的氮化铬铁、5.5-6.0％的金属钴、1.2-1.5％的金属镍、4.0-4.5％的钼铁、1.2-1.5％的金属铝、0.25-0.35％的硼铁、1.5-1.8％的硅钙钡铝合金、1.0-1.2％的硅锆合金、0.6-0.8％的金属锌、0.5-0.65％的钛铁和50-53％的Q235废钢等炉料熔炼而成，多元高铬耐磨合金熔液熔炼过程中，先将质量分数50-53％的Q235废钢、25-28％的高碳铬铁、5-7％的氮化铬铁、5.5-6.0％的金属钴、1.2-1.5％的金属镍和4.0-4.5％的钼铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1530-1550℃时，加入质量分数1.2-1.5％的金属铝和1.5-1.8％的硅钙钡铝合金，保温1-2分钟，继续加入质量分数0.5-0.65％的钛铁和0.6-0.8％的金属锌，继续保温1-2分钟后，最后加入质量分数0.25-0.35％的硼铁和1.0-1.2％的硅锆合金，当多元高铬耐磨合金熔液温度达到1560-1580℃时出炉到浇包；

②对步骤①浇包内的多元高铬耐磨合金熔液进行搅拌、扒渣，然后静置，当其温度降至1460-1490℃时，将其浇注到金属铸型中，其中金属铸型温度预热到120-180℃，金属铸型中预先安放了预热到200-300℃的低合金钢管，低合金钢管外表面涂覆了一层厚度为0.3-0.5mm的硼砂，低合金钢管内径低合金钢管壁厚20-30mm，低合金钢管的化学成分及质量分数为0.15-0.25％C,0.80-1.00％Si,0.50-0.80％Mn,0.25-0.40％Cr,1.0-1.2％W,0.08-0.12％Ti,0.03-0.06％Ce,0.06-0.10％Ca,0.03-0.08％Ba,≤0.035％P,≤0.03％S,余量Fe，多元高铬耐磨合金熔液被浇注到金属铸型与低合金钢管之间的型腔中；

③步骤②多元高铬耐磨合金熔液浇注6-10小时后，得到铸造镶套，开箱取出铸造镶套，空冷至室温，直接对铸造镶套进行开槽和粗加工，粗加工后的镶套随炉加热至1050-1100℃，保温1-3小时后出炉喷雾冷却至温度低于350℃后，继续入炉加热至520-550℃，保温10-15小时后，炉冷至温度低于180℃后出炉空冷至室温，然后进行精加工，将精加工后的镶套中的低合金钢管内表面涂覆厚度0.08-0.15mm的粘结剂，继续随炉加热至220-240℃，保温2-3小时后出炉，与加工好的热轧中碳圆钢辊轴进行热装和粘接复合，镶套中的低合金钢管与热轧中碳圆钢辊轴的过盈量为0.08-0.12mm组合成一体，得到耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊。

如上所述高碳铬铁的化学组成及质量分数为：62.0～68.0％Cr,7.0～8.5％C,2.0～3.5％Si,P≤0.04％,S≤0.04％,余量Fe。

如上所述氮化铬铁的化学组成及质量分数为：60～63％Cr,5.0～6.5％N,C≤0.1％,Si≤2.5％,P≤0.03％,S≤0.04％,余量Fe。

如上所述硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为：Si≥30％,Ca≥12％,Ba≥9％,Al≥16％,Mn≤0.4％,C≤0.4％,P≤0.04％,S≤0.04％,余量Fe。

如上所述钛铁的化学组成及质量分数为：38～42％Ti,≤9.0％Al,≤3.0％Si,≤0.03％S,≤0.03％P,≤0.10％C,≤0.40％Cu,≤2.5％Mn,余量Fe。

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

如上所述硅锆合金的化学组成及质量分数为：1.5～2.5％Zr,72～80％Si,0.5～1.5％Ca,Al≤1.5％,余量Fe。

如上所述钼铁的化学组成及质量分数为：55.0～58.0％Mo,≤1.0％Si,≤0.04％S,≤0.04％P,余量Fe。

如上所述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Fe。

本发明一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，镶套外层是多元高铬耐磨合金，镶套内层是低合金钢管。镶套外层多元高铬耐磨合金和镶套内层低合金钢管采用液-固复合铸造方法复合成一体。镶套外层多元高铬耐磨合金由质量分数25-28％的高碳铬铁、5-7％的氮化铬铁、5.5-6.0％的金属钴、1.2-1.5％的金属镍、4.0-4.5％的钼铁、1.2-1.5％的金属铝、0.25-0.35％的硼铁、1.5-1.8％的硅钙钡铝合金、1.0-1.2％的硅锆合金、0.6-0.8％的金属锌、0.5-0.65％的钛铁和50-53％的Q235废钢等炉料熔炼而成，主要特点是在保持高铬合金中含有高硬度M₇C₃型碳化物，确保高铬合金具有优异耐磨性前提下，还加入5.5-6.0％的金属钴，钴是可以显著提高耐磨合金高温硬度和二次硬度的元素，同时钴还可以改善耐磨合金的导热性，尤其在600～700℃时更突出，钴在高铬合金中大部分溶于基体，只有极少量溶于碳化物，随着钴含量增加，高铬合金硬度提高，钴对提高组合轧辊的高温耐磨性能极为有利。此外，随着钴含量增加，高铬合金的珠光体转变鼻子时间缩短，珠光体转变的临界冷却速率增大，合金的淬透性降低。钴含量对基体中合金元素的含量无明显影响。另外，随着钴含量的增加，贝氏体转变鼻子时间也明显缩短，促使高铬合金铸态组织中易出现低硬度珠光体，可以实现多元高铬耐磨合金和低合金钢管复合镶套铸态下直接进行开槽和粗加工。但是，钴降低高铬耐磨合金的强度和韧性，钴含量越高，降低越明显。为此本发明还加入1.5-1.8％的硅钙钡铝合金、1.0-1.2％的硅锆合金、0.6-0.8％的金属锌、0.5-0.65％的钛铁和1.2-1.5％的金属铝，改善高铬合金凝固组织，提高组合轧辊耐磨性。为了克服钴降低淬透性的不利作用，加入0.25-0.35％的硼铁和5-7％的氮化铬铁以及1.2-1.5％的金属镍，用以改善高铬耐磨合金淬透性。为了提高高铬合金熔液质量，本发明多元高铬耐磨合金熔液熔炼过程中，先将质量分数50-53％的Q235废钢、25-28％的高碳铬铁、5-7％的氮化铬铁、5.5-6.0％的金属钴、1.2-1.5％的金属镍和4.0-4.5％的钼铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1530-1550℃时，加入质量分数1.2-1.5％的金属铝和1.5-1.8％的硅钙钡铝合金，保温1-2分钟，继续加入质量分数0.5-0.65％的钛铁和0.6-0.8％的金属锌，继续保温1-2分钟后，最后加入质量分数0.25-0.35％的硼铁和1.0-1.2％的硅锆合金，当多元高铬耐磨合金熔液温度达到1560-1580℃时出炉到浇包，具有金属元素收得率高，合金成分均匀和金属熔液吸气少等优点。

在此基础上，对浇包内的多元高铬耐磨合金熔液进行搅拌、扒渣，然后静置，可以进一步提高金属熔液质量。当其温度降至1460-1490℃时，将其浇注到金属铸型中，其中金属铸型温度预热到120-180℃，金属铸型中预先安放了预热到200-300℃的低合金钢管，低合金钢管外表面涂覆了一层厚度为0.3-0.5mm的硼砂，主要是为了改善多元高铬耐磨合金熔液和低合金钢管的复合质量，使其实现冶金结合。低合金钢管内径低合金钢管壁厚20-30mm。低合金钢管的化学成分及质量分数为0.15-0.25％C,0.80-1.00％Si,0.50-0.80％Mn,0.25-0.40％Cr,1.0-1.2％W,0.08-0.12％Ti,0.03-0.06％Ce,0.06-0.10％Ca,0.03-0.08％Ba,≤0.035％P,≤0.03％S,余量Fe，低合金钢管具有强度和韧性高，使用过程中不变形等特点，然后多元高铬耐磨合金熔液被浇注到金属铸型与低合金钢管之间的型腔中。

本发明在多元高铬耐磨合金熔液浇注6-10小时后，得到铸造镶套，开箱取出铸造镶套，空冷至室温，铸造镶套铸态硬度低，小于30HRC，可以直接对铸造镶套进行开槽和粗加工，不要进行软化退火处理。粗加工后的镶套随炉加热至1050-1100℃，保温1-3小时后出炉喷雾冷却，使多元高铬合金基体组织转变成高硬度马氏体基体，有利于改善组合轧辊耐磨性。当温度低于350℃后，继续入炉加热至520-550℃，保温10-15小时后，炉冷至温度低于180℃后出炉空冷至室温，有利于稳定组织，消除镶套内应力，然后进行精加工，将精加工后的镶套中的低合金钢管内表面涂覆厚度0.08-0.15mm的粘结剂，继续随炉加热至220-240℃，保温2-3小时后出炉，与加工好的热轧中碳圆钢辊轴进行热装和粘接复合，镶套中的低合金钢管与热轧中碳圆钢辊轴的过盈量为0.08-0.12mm组合成一体，得到耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)本发明耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊具有辊面硬度高(78-82HS)，硬度均匀性好，辊面硬度差小于1.2HS，以及辊轴强度高，辊轴和镶套结合良好等特点；

2)本发明耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊具有优异的耐磨性，用于型钢轧机上，使用寿命比半钢带槽轧辊提高3～4倍。

3)本发明耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊辊轴可以重复使用，且拆卸简便，具有节能降耗优势。

附图说明

图1耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊示意图

1-辊轴，2-高铬耐磨合金(镶套外层)，3-硼砂，4-低合金钢管(镶套内层)，5-粘结剂，6-轧辊凹槽。

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。

实施例1：

一种辊身直径辊身长度900mm的耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊由辊轴1和镶套通过热装和粘接复合方式组合成一体，镶套的外层为多元高铬耐磨合金2，内层为低合金钢管4，辊轴1置于低合金钢管4内同轴贯穿低合金钢管4，具体包括以下步骤：

①先在1000公斤中频感应电炉内熔炼镶套的外层多元高铬耐磨合金熔液，多元高铬耐磨合金熔液由质量分数25％的高碳铬铁(高碳铬铁的化学组成及质量分数为：65.37％Cr,7.94％C,2.66％Si,0.033％,0.029％S,余量Fe)、7％的氮化铬铁(氮化铬铁的化学组成及质量分数为：62.17％Cr,5.69％N,0.06％C,1.80％Si,0.021％P,0.029％S,余量Fe)、5.5％的金属钴、1.5％的金属镍、4.0％的钼铁(钼铁的化学组成及质量分数为：56.28％Mo,0.35％Si,0.019％S,0.032％P,余量Fe)、1.5％的金属铝、0.25％的硼铁(硼铁的化学组成及质量分数为：19.97％B,0.35％C,1.08％Si,0.27％Al,0.006％S,0.062％P,余量Fe)、1.5％的硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为：33.42％Si,13.05％Ca,9.82％Ba,18.14％Al,0.26％Mn,0.17％C,0.026％P,0.019％S,余量Fe)、1.2％的硅锆合金(硅锆合金的化学组成及质量分数为：1.94％Zr,75.36％Si,1.02％Ca,1.10％Al,余量Fe)、0.8％的金属锌、0.5％的钛铁(钛铁的化学组成及质量分数为：39.66％Ti,5.27％Al,1.64％Si,0.023％S,0.027％P,0.008％C,0.31％Cu,2.06％Mn,余量Fe)和51.25％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.17％C,0.52％Mn,0.25％Si,0.037％S,0.038％P,余量Fe)等炉料熔炼而成，多元高铬耐磨合金熔液熔炼过程中，先将质量分数51.25％的Q235废钢、25％的高碳铬铁、7％的氮化铬铁、5.5％的金属钴、1.5％的金属镍和4.0％的钼铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1533℃时，加入质量分数1.5％的金属铝和1.5％的硅钙钡铝合金，保温1分钟，继续加入质量分数0.5％的钛铁和0.8％的金属锌，继续保温2分钟后，最后加入质量分数0.25％的硼铁和1.2％的硅锆合金，当多元高铬耐磨合金熔液温度达到1562℃时出炉到浇包；

②对浇包内的多元高铬耐磨合金熔液进行搅拌、扒渣，然后静置，当其温度降至1465℃时，将其浇注到金属铸型中，其中金属铸型温度预热到120-180℃，金属铸型中预先安放了预热到200-300℃的低合金钢管4，低合金钢管4外表面涂覆了一层厚度为0.32mm的硼砂3，低合金钢管4内径低合金钢管4壁厚25mm，低合金钢管4的化学成分及质量分数为0.19％C,0.87％Si,0.65％Mn,0.28％Cr,1.03％W,0.09％Ti,0.05％Ce,0.09％Ca,0.04％Ba,0.031％P,0.027％S,余量Fe，多元高铬耐磨合金熔液被浇注到金属铸型与低合金钢管4之间的型腔中；

③多元高铬耐磨合金熔液浇注6小时后，得到铸造镶套，开箱取出铸造镶套，空冷至室温，直接对铸造镶套进行开槽和粗加工，粗加工后的镶套随炉加热至1050℃，保温3小时后出炉喷雾冷却至温度低于350℃后，继续入炉加热至550℃，保温10小时后，炉冷至温度低于180℃后出炉空冷至室温，然后进行精加工，将精加工后的镶套中的低合金钢管内表面涂覆厚度0.09mm的GY340胶水粘结剂5，继续随炉加热至240℃，保温2小时后出炉，与加工好的热轧中碳圆钢辊轴1进行热装和粘接复合，镶套中的低合金钢管4与热轧中碳圆钢辊轴1的过盈量为0.12mm组合成一体，得到耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊，其力学性能见表1。

实施例2：

一种辊身直径辊身长度850mm的耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊由辊轴1和镶套通过热装和粘接复合方式组合成一体，镶套的外层为多元高铬耐磨合金2，内层为低合金钢管4，辊轴1置于低合金钢管4内同轴贯穿低合金钢管4，具体包括以下步骤：

①先在750公斤中频感应电炉内熔炼镶套的外层多元高铬耐磨合金熔液，多元高铬耐磨合金熔液由质量分数25％的高碳铬铁(高碳铬铁的化学组成及质量分数为：62.34％Cr,7.65％C,2.88％Si,0.036％P,0.031％S,余量Fe)、5.7％的氮化铬铁(氮化铬铁的化学组成及质量分数为：62.86％Cr,5.19％N,0.07％C,2.13％Si,0.026％P,0.035％S,余量Fe)、6.0％的金属钴、1.2％的金属镍、4.5％的钼铁(钼铁的化学组成及质量分数为：57.26％Mo,0.76％Si,0.030％S,0.034％P,余量Fe)、1.2％的金属铝、0.35％的硼铁(硼铁的化学组成及质量分数为：20.54％B,0.33％C,1.69％Si,0.27％Al,0.007％S,0.036％P,余量Fe)、1.8％的硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为：33.10％Si,12.78％Ca,9.82％Ba,17.04％Al,0.27％Mn,0.21％C,0.029％P,0.028％S,余量Fe)、1.0％的硅锆合金(硅锆合金的化学组成及质量分数为：2.33％Zr,74.06％Si,0.79％Ca,1.06％Al,余量Fe)、0.6％的金属锌、0.65％的钛铁(钛铁的化学组成及质量分数为：40.17％Ti,5.84％Al,1.60％Si,0.021％S,0.025％P,0.06％C,0.15％Cu,2.05％Mn,余量Fe)和52％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.19％C,0.39％Mn,0.18％Si,0.042％S,0.039％P,余量Fe)等炉料熔炼而成，多元高铬耐磨合金熔液熔炼过程中，先将质量分数52％的Q235废钢、25％的高碳铬铁、5.7％的氮化铬铁、6.0％的金属钴、1.2％的金属镍和4.5％的钼铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1548℃时，加入质量分数1.2％的金属铝和1.8％的硅钙钡铝合金，保温2分钟，继续加入质量分数0.65％的钛铁和0.6％的金属锌，继续保温1分钟后，最后加入质量分数0.35％的硼铁和1.0％的硅锆合金，当多元高铬耐磨合金熔液温度达到1579℃时出炉到浇包；

②对浇包内的多元高铬耐磨合金熔液进行搅拌、扒渣，然后静置，当其温度降至1488℃时，将其浇注到金属铸型中，其中金属铸型温度预热到120-180℃，金属铸型中预先安放了预热到200-300℃的低合金钢管4，低合金钢管4外表面涂覆了一层厚度为0.37mm的硼砂3，低合金钢管4内径低合金钢管4壁厚20mm，低合金钢管4的化学成分及质量分数为0.22％C,0.83％Si,0.77％Mn,0.29％Cr,1.09％W,0.12％Ti,0.03％Ce,0.06％Ca,0.08％Ba,0.030％P,0.027％S,余量Fe，多元高铬耐磨合金熔液被浇注到金属铸型与低合金钢管4之间的型腔中；

③多元高铬耐磨合金熔液浇注8小时后，得到铸造镶套，开箱取出铸造镶套，空冷至室温，直接对铸造镶套进行开槽和粗加工，粗加工后的镶套随炉加热至1100℃，保温1小时后出炉喷雾冷却至温度低于350℃后，继续入炉加热至520℃，保温15小时后，炉冷至温度低于180℃后出炉空冷至室温，然后进行精加工，将精加工后的镶套中的低合金钢管内表面涂覆厚度0.11mm的GY340胶水粘结剂5，继续随炉加热至220℃，保温3小时后出炉，与加工好的热轧中碳圆钢辊轴1进行热装和粘接复合，镶套中的低合金钢管4与热轧中碳圆钢辊轴1的过盈量为0.08mm组合成一体，得到耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊，其力学性能见表1。

实施例3：

一种辊身直径辊身长度950mm的耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊由辊轴1和镶套通过热装和粘接复合方式组合成一体，镶套的外层为多元高铬耐磨合金2，内层为低合金钢管4，辊轴1置于低合金钢管4内同轴贯穿低合金钢管4，具体包括以下步骤：

①先在1000公斤中频感应电炉内熔炼镶套的外层多元高铬耐磨合金熔液，多元高铬耐磨合金熔液由质量分数26.5％的高碳铬铁(高碳铬铁的化学组成及质量分数为：66.44％Cr,8.30％C,2.94％Si,0.038％P,0.033％S,余量Fe)、6％的氮化铬铁(氮化铬铁的化学组成及质量分数为：61.42％Cr,6.21％N,0.07％C,1.49％Si,0.024％P,0.031％S,余量Fe)、5.8％的金属钴、1.3％的金属镍、4.2％的钼铁(钼铁的化学组成及质量分数为：56.28％Mo,0.45％Si,0.031％S,0.038％P,余量Fe)、1.3％的金属铝、0.3％的硼铁(硼铁的化学组成及质量分数为：19.54％B,0.29％C,1.51％Si,0.30％Al,0.008％S,0.071％P,余量Fe)、1.6％的硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为：34.10％Si,14.44％Ca,9.25％Ba,16.87％Al,0.21％Mn,0.17％C,0.031％P,0.027％S,余量Fe)、1.1％的硅锆合金(硅锆合金的化学组成及质量分数为：1.94％Zr,76.03％Si,0.83％Ca,0.67％Al,余量Fe)、0.7％的金属锌、0.6％的钛铁(钛铁的化学组成及质量分数为：38.14％Ti,6.10％Al,2.54％Si,0.017％S,0.020％P,0.05％C,0.19％Cu,1.47％Mn,余量Fe)和50.6％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数为：0.15％C,0.51％Mn,0.24％Si,0.038％S,0.042％P,余量Fe)等炉料熔炼而成，多元高铬耐磨合金熔液熔炼过程中，先将质量分数50.6％的Q235废钢、26.5％的高碳铬铁、6％的氮化铬铁、5.8％的金属钴、1.3％的金属镍和4.2％的钼铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1539℃时，加入质量分数1.3％的金属铝和1.6％的硅钙钡铝合金，保温1分钟，继续加入质量分数0.6％的钛铁和0.7％的金属锌，继续保温2分钟后，最后加入质量分数0.3％的硼铁和1.1％的硅锆合金，当多元高铬耐磨合金熔液温度达到1573℃时出炉到浇包；

②对浇包内的多元高铬耐磨合金熔液进行搅拌、扒渣，然后静置，当其温度降至1470℃时，将其浇注到金属铸型中，其中金属铸型温度预热到120-180℃，金属铸型中预先安放了预热到200-300℃的低合金钢管4，低合金钢管4外表面涂覆了一层厚度为0.48mm的硼砂3，低合金钢管4内径低合金钢管4壁厚30mm，低合金钢管4的化学成分及质量分数为0.19％C,0.95％Si,0.54％Mn,0.37％Cr,1.18％W,0.09％Ti,0.04％Ce,0.09％Ca,0.06％Ba,0.034％P,0.021％S,余量Fe，多元高铬耐磨合金熔液被浇注到金属铸型与低合金钢管4之间的型腔中；

③多元高铬耐磨合金熔液浇注10小时后，得到铸造镶套，开箱取出铸造镶套，空冷至室温，直接对铸造镶套进行开槽和粗加工，粗加工后的镶套随炉加热至1080℃，保温2小时后出炉喷雾冷却至温度低于350℃后，继续入炉加热至540℃，保温12小时后，炉冷至温度低于180℃后出炉空冷至室温，然后进行精加工，将精加工后的镶套中的低合金钢管内表面涂覆厚度0.15mm的GY340胶水粘结剂5，继续随炉加热至240℃，保温3小时后出炉，与加工好的热轧中碳圆钢辊轴1进行热装和粘接复合，镶套中的低合金钢管4与热轧中碳圆钢辊轴1的过盈量为0.09mm组合成一体，得到耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊，其力学性能见表1。

表1 耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊力学性能

本发明耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊制备工艺简便，辊面硬度高，韧性好，且辊面硬度差小，镶套外层高铬耐磨合金与内层低合金钢管是良好的冶金结合，辊轴强度高，辊轴和镶套结合良好，辊轴可以重复使用，且拆卸简便，本发明耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊具有优异的耐磨性，用于型钢轧机上，使用寿命比半钢带槽轧辊提高3～4倍，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Claims (10)

1.一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊是由辊轴和镶套通过热装和粘接的复合方式组合成的一体，镶套的外层为多元高铬耐磨合金，且外层的外面开有凹槽，内层为低合金钢管，辊轴同轴置于低合金钢管内且贯穿低合金钢管，具体包括以下步骤：

①先在中频感应电炉内熔炼镶套的外层多元高铬耐磨合金熔液，多元高铬耐磨合金熔液由质量分数25-28％的高碳铬铁、5-7％的氮化铬铁、5.5-6.0％的金属钴、1.2-1.5％的金属镍、4.0-4.5％的钼铁、1.2-1.5％的金属铝、0.25-0.35％的硼铁、1.5-1.8％的硅钙钡铝合金、1.0-1.2％的硅锆合金、0.6-0.8％的金属锌、0.5-0.65％的钛铁和50-53％的Q235废钢等炉料熔炼而成，多元高铬耐磨合金熔液熔炼过程中，先将质量分数50-53％的Q235废钢、25-28％的高碳铬铁、5-7％的氮化铬铁、5.5-6.0％的金属钴、1.2-1.5％的金属镍和4.0-4.5％的钼铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1530-1550℃时，加入质量分数1.2-1.5％的金属铝和1.5-1.8％的硅钙钡铝合金，保温1-2分钟，继续加入质量分数0.5-0.65％的钛铁和0.6-0.8％的金属锌，继续保温1-2分钟后，最后加入质量分数0.25-0.35％的硼铁和1.0-1.2％的硅锆合金，当多元高铬耐磨合金熔液温度达到1560-1580℃时出炉到浇包；

②对步骤①浇包内的多元高铬耐磨合金熔液进行搅拌、扒渣，然后静置，当其温度降至1460-1490℃时，将其浇注到金属铸型中，其中金属铸型温度预热到120-180℃，金属铸型中预先安放了预热到200-300℃的低合金钢管，低合金钢管外表面涂覆了一层厚度为0.3-0.5mm的硼砂，低合金钢管内径φ150-350mm，低合金钢管壁厚20-30mm，低合金钢管的化学成分及质量分数为0.15-0.25％C,0.80-1.00％Si,0.50-0.80％Mn,0.25-0.40％Cr,1.0-1.2％W,0.08-0.12％Ti,0.03-0.06％Ce,0.06-0.10％Ca,0.03-0.08％Ba,≤0.035％P,≤0.03％S,余量Fe，多元高铬耐磨合金熔液被浇注到金属铸型与低合金钢管之间的型腔中；

③步骤②多元高铬耐磨合金熔液浇注6-10小时后，得到铸造镶套，开箱取出铸造镶套，空冷至室温，直接对铸造镶套进行开槽和粗加工，粗加工后的镶套随炉加热至1050-1100℃，保温1-3小时后出炉喷雾冷却至温度低于350℃后，继续入炉加热至520-550℃，保温10-15小时后，炉冷至温度低于180℃后出炉空冷至室温，然后进行精加工，将精加工后的镶套中的低合金钢管内表面涂覆厚度0.08-0.15mm的粘结剂，继续随炉加热至220-240℃，保温2-3小时后出炉，与加工好的热轧中碳圆钢辊轴进行热装和粘接复合，镶套中的低合金钢管与热轧中碳圆钢辊轴的过盈量为0.08-0.12mm组合成一体，得到耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊。

2.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，高碳铬铁的化学组成及质量分数为：62.0～68.0％Cr,7.0～8.5％C,2.0～3.5％Si,P≤0.04％,S≤0.04％,余量Fe。

3.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，氮化铬铁的化学组成及质量分数为：60～63％Cr,5.0～6.5％N,C≤0.1％,Si≤2.5％,P≤0.03％,S≤0.04％,余量Fe。

4.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为：Si≥30％,Ca≥12％,Ba≥9％,Al≥16％,Mn≤0.4％,C≤0.4％,P≤0.04％,S≤0.04％,余量Fe。

5.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，钛铁的化学组成及质量分数为：38～42％Ti,≤9.0％Al,≤3.0％Si,≤0.03％S,≤0.03％P,≤0.10％C,≤0.40％Cu,≤2.5％Mn,余量Fe。

6.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，硼铁的化学组成及质量分数为：19.0～21.0％B,≤0.5％C,≤2.0％Si,≤0.5％Al,≤0.01％S,≤0.1％P,余量Fe。

7.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，硅锆合金的化学组成及质量分数为：1.5～2.5％Zr,72～80％Si,0.5～1.5％Ca,Al≤1.5％,余量Fe。

8.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，钼铁的化学组成及质量分数为：55.0～58.0％Mo,≤1.0％Si,≤0.04％S,≤0.04％P,余量Fe。

9.按照权利要求1的一种耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊的制造方法，其特征在于，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Fe。

10.按照权利要求1-9的任一方法制备得到的耐磨合金带槽型钢镶套组合轧辊。