CN105821297A - 一种高铬钒钛合金铸铁轧辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高铬钒钛合金铸铁轧辊，包括高铬钒钛合金铸铁外层和球墨铸铁辊芯。外层的化学成分质量百分比为：2.9～3.4％C、0.3～0.55％Si、0.8～1.3％Mn、＜0.05％的S和＜0.05％P、18～22％Cr、0.8～1.3％Ni、0.8～1.0％Mo、0.5～3.0％V、0.1～0.3％Ti，0.1～0.3％W，0.05～0.1％Nb，0.01～0.03％RE，铁余量，通过离心复合铸造成型而得轧辊，并采用热处理工艺，得到具有良好的耐磨性和韧性，同时具有良好高温硬度和耐磨性的轧辊，提高了毫米轧钢率，轧辊同时具有良好的韧性及抗热裂性能，使用寿命长。

Description

一种高铬钒钛合金铸铁轧辊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轧辊，特别涉及一种高铬钒钛合金铸铁轧辊及其制备方法，属于轧辊制造技术领域。
背景技术
随着轧钢技术的进步，轧钢产业对轧辊的性能提出了更高的要求。提高轧辊的耐磨性、延长换辊时间、提高毫米轧材率是业内关注的重点。复合高铬合金铸铁轧辊具有良好的硬度和耐磨性而被广泛应用，然而，由于轧辊在使用过程中，其表面受到高强度的、连续的摩擦，也需要承受高温，因此提高高铬合金铸铁轧辊的耐磨性和韧性成为轧辊技术研发的方向，尤其是提高轧辊的高温硬度和耐磨性、韧性及抗热裂性能成为研究的重点。
发明内容
本发明提供一种高铬钒钛合金铸铁轧辊及其制备方法，通过对高铬钒钛合金铸铁外层的合金成分及其配比的选择，以及热处理工艺的设计，得到的高铬钒钛合金铸铁外层的基体组织为高硬度的马氏体，残余奥氏体的含量在8～15％，高显微硬度的碳化物成球状弥散分布，得到的高铬钒钛合金铸铁轧辊不但具有良好的耐磨性和韧性，也具有良好高温硬度和耐磨性，提高了毫米轧钢率，同时具有良好的抗热裂性能，延长了轧辊的使用寿命。
本发明为实现上述技术目的采用如下的技术方案。
一种高铬钒钛合金铸铁轧辊，包括高铬钒钛合金铸铁外层和球墨铸铁辊芯，高铬钒钛合金铸铁外层的化学成分及其质量百分比为：C2.9～3.4％、Si0.3～0.55％、Mn0.8～1.3％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr18～22％、Ni0.8～1.3％、Mo0.8～1.0％、V0.5～3.0％、Ti0.1～0.3％，W0.1～0.3％，Nb0.05～0.1％，RE0.01～0.03％，余量为铁。
高铬钒钛合金铸铁轧辊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，熔炼
高铬钒钛合金铸铁外层铁水的熔炼，在中频感应炉中按照高铬钒钛合金铸铁外层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1530～1600℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水。
球墨铸铁辊芯的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440～1500℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格后得到球墨铸铁辊芯铁水。孕育剂为硅钡，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5～0.8％，球化剂为钇基重稀土，在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.2～1.6％。
步骤二，复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速≥1000r/min。
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530～1600℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1220～1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390～1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150～1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390～1410℃。
浇铸完毕得到成型轧辊。
步骤三：热处理
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以9～12℃/h的速率升温至960～1000℃，保温2～3h，在空气中冷却至室温，再以9～12℃/h的速率升温至400～450℃，保温2～3h，在空气中冷却至室温即得高铬钒钛合金铸铁轧辊。
本发明中高铬钒钛合金铸铁外层的化学元素成分及其质量百分含量确定原则如下。
C：高硬度的碳化物是高铬钒钛合金铸铁耐磨性的主要来源，碳化物的数量取决于高铬钒钛合金铸铁外层中的C元素的含量，然而，碳化物数量过多，反而会增加材质的脆性，这样会增大轧辊使用过程中的开裂和剥落的几率。综合考虑，将C元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量控制在2.9～3.4％。
Si：Si元素作为高铬钒钛合金铸铁外层熔炼时的脱氧元素，其存在可以防止高铬钒钛合金铸铁外层的其他合金元素氧化，然而，Si元素也是非碳化物的形成元素，其含量过多会降低高铬钒钛合金铸铁外层的淬透性。全面衡量，将Si元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量控制在0.3～0.55％。
Mn：Mn元素少量进入碳化物，大部分溶于基体，Mn元素的存在可以扩大高铬钒钛合金铸铁外层的奥氏体相区，然而，过多的Mn会降低高铬钒钛合金铸铁外层的抗热裂性，因此，将Mn元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量控制在0.8～1.3％。
Cr：Cr元素不仅可以增加高铬钒钛合金铸铁外层的耐磨性，也可提高高铬钒钛合金铸铁外层基体的淬透性和抗氧化性，然而，Cr元素含量过高，其保护性会下降，综合考虑上述因素，将Cr元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量控制在18～22％。
Ni：Ni元素在高铬钒钛合金铸铁外层中的存在可以促使高铬钒钛合金铸铁外层中奥氏体的形成，提高其抗蠕变能力，而且，与高铬钒钛合金铸铁外层中的Cr、Mo等元素协同作用，可以大幅提高高铬钒钛合金铸铁外层的热强度和热疲劳强度，但价格偏高，综合上述因素，将Ni元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量控制在0.8～1.3％。
Mo：Mo元素在高铬钒钛合金铸铁外层中的存在可以增加碳化物的化学稳定性，而且可以提高高铬钒钛合金铸铁外层的淬透性和高温耐磨性，但价格偏高，综合上述因素，将Mo元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量控制在0.8～1.0％。
V：V元素是非常强的形成碳化物的元素，同时可以细化碳化物，改善碳化物形态。VC非常稳定，且拥有很高的硬度，高达HV2400，同时其加入使得高铬钒钛合金铸铁外层的马氏体含量增加，因此，V元素的加入可以提高高铬钒钛合金铸铁外层的硬度。同时，V的加入可以细化碳化物晶粒，改善碳化物形态，减少网状碳化物的含量，因此可以提高高铬钒钛合金铸铁外层的综合性能。但是，当V元素含量高时会对高铬钒钛合金铸铁的耐热性产生不利影响，因此，本发明中V在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量为0.5～3.0％。
Ti：Ti与高铬钒钛合金铸铁外层铁水中的C、S、N容易形成化合物，高铬钒钛合金铸铁外层中加入Ti元素可以细化晶粒，形成复合碳化物，提高基体的高硬度。同时，形成的TiC非常稳定，热处理过程中不易溶解，能够抑制奥氏体晶粒长大。但是，当Ti元素含量过高时，会导致硬质相的粗化，细化晶粒的作用减弱，导致碳化物从基体析出，会降低高铬钒钛合金铸铁外层的硬度和韧性。综合考虑，本发明中Ti元素在高铬钒钛合金铸铁外层中的质量百分含量为0.1～0.3％。
Nb：Nb元素的化学性质与V比较相近，Nb元素与碳有着极强的亲和力，可以与高铬钒钛合金铸铁外层中的C元素形成稳定的碳化物NbC，其硬度高达HV2400。NbC弥散分布在基体中，且于基体嵌合非常牢固，能够提高高铬钒钛合金铸铁外层的耐磨性。同时，Nb元素的加入可以减小高铬钒钛合金铸铁外层的共晶团的尺寸，有助于提高高铬钒钛合金铸铁外层的硬度和韧性。尤其是，Nb元素的加入可以细化晶粒，降低合金铸铁外层的热裂倾向。本发明将Nb元素在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分比控制在0.05～0.1％。
W：在高铬钒钛合金铸铁外层中，W元素与Mo元素的作用相似，可以形成W2C和W6C，固溶于基体中，强化基体，提高轧辊的高温红硬性，但是，W元素的淬硬性和红硬性效果好，尤其是，在较高温度下，仍然保证良好的性能，能够保证高铬钒钛合金铸铁轧辊在高温氧化和腐蚀条件下，仍具有高的硬度和耐磨性。但是W价格较高，因此，本发明中W在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量为0.1～0.3％。
RE：RE作为变质剂复合加入高铬钒钛合金铸铁外层，能够进一步细化晶粒，净化晶界，尤其是能够使共晶碳化物变为条块状或者球团状，在获得高硬度的同时提高高铬钒钛合金铸铁外层的冲击韧性。本发明中RE在高铬钒钛合金铸铁外层的质量百分含量为0.01～0.03％。
S和P：S和P元素是由原料中带入的不可避免的有害微量元素，在凝固时析出在共晶团表面，因此将二者在高铬合金铸铁外层中的质量百分含量均控制在0.05％以下。
合理的热处理工艺不仅可以消除高铬钒钛合金铸铁在冷却过程中产生的内应力，并且能使高铬钒钛合金铸铁外层的基体组织和碳化物得到改善，优化碳化物的数量、形态、大小以及分布，从而得到耐磨性好、综合性能优良的高铬钒钛合金铸铁轧辊。因此，热处理工艺也是获得性能良好的高铬钒钛合金铸铁轧辊的重要因素。
高铬钒钛合金铸铁轧辊除了要求有高的硬度和耐磨性外，还要求有良好的综合性能。高铬钒钛合金铸铁外层的硬度大小取决于基体以及弥散分布的M7C3的碳化物以及二次碳化物。当高铬钒钛合金铸铁轧辊承受应力时，裂纹容易在晶界处形成，而残余奥氏体能够缓解微裂纹的扩展程度，提高高铬钒钛合金铸铁的韧性。因此，为了得到高的硬度和耐磨性以及良好的综合性能，在热处理时，不仅需要保证足够量的马氏体和弥散孤立分布的碳化物的存在，而且要有合适含量的残余奥氏体，同时，热处理过程中产生的应力也会影响高铬钒钛合金铸铁轧辊性能，因此应当选择合理的回火热处理工艺。
本发明的高铬钒钛合金铸铁轧辊的热处理工艺为：以9～12℃/h的速率升温至960～1000℃，保温2～3h，在空气中冷却至室温，然后以9～12℃/h的速率升温至400～450℃，保温2～3h，空气中冷却至室温。采用上述热处理工艺，得到的高铬钒钛合金铸铁外层基体主要为马氏体，残余奥氏体的含量为8～15％，而碳化物以细小而孤立的球团状分布在基体中，马氏体和碳化物提供了高的硬度，而8～15％含量的奥氏体的存在，能够缓解微裂纹的扩展，提高高铬钒钛合金铸铁外层的韧性，碳化物成球团状孤立分布，对基体的割裂作用弱，因此在硬度高的同时，得到了优良的综合性能。
本发明的高铬钒钛合金铸铁轧辊的淬火温度为960～1000℃。低于此温度时，淬火完成后，合金元素在马氏体中的含量低，不能得到高硬度的高铬钒钛合金铸铁轧辊。高于此温度时，会导致碳化物长大，出现条状碳化物，割裂基体，也不利于得到性能良好的高铬钒钛合金铸铁压辊。而在960～1000℃下淬火，不仅可以得到细小的弥散分布的碳化物，而且在共晶碳化物周围析出大量的二次碳化物，因此得到的高铬钒钛合金铸铁轧辊外层硬度高。
由于高铬钒钛合金铸铁外层中有大量的Cr元素，导致其导热性差，淬火冷却时，如果冷却速度过快，会形成热梯度，因此，本发明的高铬钒钛合金铸铁淬火后，采用空气中冷却的方法，可以防止高铬钒钛合金铸铁中的裂纹的出现，延长了高铬钒钛合金铸铁的使用寿命。
本发明的回火温度控制在400～450℃。在低于此温度下回火时，组织中有大量连续的网状碳化物，而且有块状碳化物，割裂基体导致性能变差。在高于此温度下回火时，长条形碳化物长大，并形成网状碳化物，同样会割裂基体导致性能变差。在400～450℃可以形成细小而孤立的成球团状分布的碳化物，对基体的割裂性减弱因此能够得到良好的力学性能。同时，本发明中高铬钒钛合金铸铁外层中的钛元素形成TiC，有细化晶粒的作用，增加球团状的碳化物含量，减小对基体的割裂作用，从而获得了良好韧性，降低了高铬钒钛合金铸铁外层的热裂倾向。
本发明采用上述技术方案取得如下技术效果：
1、在高铬钒钛合金铸铁外层加入V、Ti元素，二者均是强碳化物形成元素，且细化晶粒，净化晶界，改善碳化物的形态、大小、数量与分布，保证基体中含有大量弥散分布的球状碳化物，从而提高高铬钒钛合金铸铁轧辊外层的硬度，并且能够显著提高高铬钒钛合金铸铁外层的综合性能。
2、在高铬钒钛合金铸铁外层加入W元素可以形成W2C和W6C，固溶于基体中，强化基体，提高高铬钒钛合金铸铁外层的高温红硬性，能够保证高铬钒钛合金铸铁轧辊在高温氧化和腐蚀条件下，仍具有高的硬度和耐磨性，提高了毫米轧钢量，延长了轧辊的使用寿命。
3、在高铬钒钛合金铸铁外层加入Nb，在基体中形成稳定的碳化物NbC，弥散分布在基体中，不仅能够提高高铬钒钛合金铸铁的耐磨性，而且可以可以细化晶粒，降低合金铸铁外层的热裂倾向，延长轧辊的使用寿命。
4、在高铬合金铸铁轧辊外层加入RE，RE作为一种变质剂，能够进一步细化晶粒，净化晶界，尤其是能够使共晶碳化物变为条块状或者球团状，在获得高硬度的同时提高高铬钒钛合金铸铁外层的冲击韧性。
5、本发明提供的高铬钒钛合金铸铁轧辊采用特定的合金元素及其含量的选择，以及热处理工艺，得到的高铬钒钛合金铸铁外层基体主要为马氏体，残余奥氏体的含量为8～15％，而碳化物以细小而孤立的球团状分布在基体中，马氏体和碳化物提供了高的硬度，而含量为8～15％的奥氏体的存在，能够缓解微裂纹的扩展，提高材料的韧性，碳化物的弥散分布对基体的割裂作用弱，因此在硬度高的同时，得到了优良的综合性能，高铬钒钛合金铸铁轧辊的抗热裂和抗剥落性能好，延长了使用寿命。
具体实施方式
以下对本发明提供的高铬钒钛合金铸铁轧辊及其制备方法的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施。
实施例1
步骤一，熔炼
高铬钒钛合金铸铁外层按照如下配比配料：C2.9％、Si0.3％、Mn0.8％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr18％、Ni0.8％、Mo0.8％、V0.5％、Ti0.1％，W0.1％，Nb0.05％，RE0.01％，铁余量。
在中频感应炉中上述配比加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1530℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水。
球墨铸铁辊芯的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1440℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格即得球墨铸铁辊芯铁水。孕育剂为硅钡，质量百分含量为0.5％，球化剂为钇基重稀土，的质量百分含量为1.2％。
步骤二，复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速为1000r/min。
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1220℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390℃。
浇铸完毕得到成型轧辊。
步骤三：热处理
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以9℃/h的速率升温至960℃，保温2h，在空气中冷却至室温，再以9℃/h的速率升温至400℃，保温2h，在空气中冷却至室温即得高铬钒钛合金铸铁轧辊。
实施例2
步骤一，熔炼
高铬钒钛合金铸铁外层按照如下配比配料：C3.0％、Si0.4％、Mn1.0％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr19％、Ni0.9％、Mo0.9％、V1.0％、Ti0.2％，W0.2％，Nb0.06％，RE0.02％，铁余量。
在中频感应炉中上述配比加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1550℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水。
球墨铸铁辊芯的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1450℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格即得球墨铸铁辊芯铁水。孕育剂为硅钡，质量百分含量为0.6％，球化剂为钇基重稀土，的质量百分含量为1.3％。
步骤二，复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速为1200r/min。
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1550℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1230℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1400℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1160℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1400℃。
浇铸完毕得到成型轧辊。
步骤三：热处理
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以10℃/h的速率升温至970℃，保温2.5h，在空气中冷却至室温，再以10℃/h的速率升温至410℃，保温2.5h，在空气中冷却至室温即得高铬钒钛合金铸铁轧辊。
实施例3
步骤一，熔炼
高铬钒钛合金铸铁外层按照如下配比配料：C3.22％、Si0.47％、Mn1.07％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr20.3％、Ni1.04％、Mo0.93％、V2.3％、Ti0.24％，W0.22％，Nb0.074％，RE0.02％，铁余量。
在中频感应炉中上述配比加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1570℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水。
球墨铸铁辊芯的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1480℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，孕育剂为硅钡，调整成分合格即得球墨铸铁辊芯铁水。质量百分含量为0.6％，球化剂为钇基重稀土，的质量百分含量为1.4％。
步骤二，复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速为1300r/min；
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1570℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1235℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1400℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1160℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1400℃。
浇铸完毕得到成型轧辊。
步骤三：热处理
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以11℃/h的速率升温至980℃，保温2.5h，在空气中冷却至室温，再以11℃/h的速率升温至430℃，保温2.5h，在空气中冷却至室温即得高铬钒钛合金铸铁轧辊。
实施例4
步骤一，熔炼
高铬钒钛合金铸铁外层按照如下配比配料：C3.3％、Si0.5％、Mn1.2％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr21％、Ni1.2％、Mo0.9％、V2.0％、Ti0.2％，W0.2％，Nb0.09％，RE0.02％，铁余量。
在中频感应炉中上述配比加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1580℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水。
球墨铸铁辊芯的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1490℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，孕育剂为硅钡，调整成分合格即得球墨铸铁辊芯铁水。质量百分含量为0.7％，球化剂为钇基重稀土，的质量百分含量为1.5％。
步骤二，复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速为1400r/min。
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1580℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1240℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1400℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1160℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1400℃。
浇铸完毕得到成型轧辊。
步骤三：热处理
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以11℃/h的速率升温至990℃，保温2.5h，在空气中冷却至室温，再以11℃/h的速率升温至440℃，保温2.5h，在空气中冷却至室温即得高铬钒钛合金铸铁轧辊。
实施例5
步骤一，熔炼
高铬钒钛合金铸铁外层按照如下配比配料：C3.4％、Si0.55％、Mn1.3％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr22％、Ni1.3％、Mo1.0％、V3.0％、Ti0.3％，W0.3％，Nb0.1％，RE0.03％，铁余量。
在中频感应炉中上述配比加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1600℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水。
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，在中频感应炉中熔炼球墨铸铁辊芯铁水，熔炼温度为1500℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格即得球墨铸铁辊芯铁水。孕育剂为硅钡，质量百分含量为0.8％，球化剂为钇基重稀土，的质量百分含量为1.6％。
步骤二，复合离心铸造成型
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速为1500r/min。
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1600℃。
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1410℃；
浇铸完毕得到成型轧辊.
步骤三：热处理
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以12℃/h的速率升温至1000℃，保温3h，在空气中冷却至室温，再以12℃/h的速率升温至450℃，保温3h，在空气中冷却至室温即得高铬钒钛合金铸铁轧辊。
实施例1～5的高铬钒钛合金铸铁轧辊的性能见表1。
表1高铬钒钛合金铸铁轧辊性能
本发明提供的高铬钒钛合金铸铁轧辊，硬度高，冲击韧性好，而且高温硬度高，毫米轧钢重量同比增加了15％以上，同时，抗热裂性能好，轧辊的使用寿命提高了1.4倍。
本发明提供的高铬钒钛合金铸铁轧辊，不受上述实施例的限制，凡是利用本发明的方法，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高铬钒钛合金铸铁轧辊，包括高铬钒钛合金铸铁外层和球墨铸铁辊芯，其特征在于：所述高铬钒钛合金铸铁外层的化学成分及其质量百分比为：C2.9～3.4％、Si0.3～0.55％、Mn0.8～1.3％、P＜0.05％、S＜0.05％、Cr18～22％、Ni0.8～1.3％、Mo0.8～1.0％、V0.5～3.0％、Ti0.1～0.3％，W0.1～0.3％，Nb0.05～0.1％，RE0.01～0.03％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高铬钒钛合金铸铁轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，熔炼：
高铬钒钛合金铸铁外层铁水的熔炼，在中频感应炉中按照高铬钒钛合金铸铁外层的元素质量百分含量加入生铁、废辊、废钢、白铁屑、锰铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁、钛铁、铌铁和钨铁，熔炼温度为1530～1600℃，并加入RE进行精炼调质，调整成分合格后得到高铬钒钛合金铸铁外层铁水；
球墨铸铁辊芯铁水的熔炼，球墨铸铁辊芯铁水的熔炼温度为1440～1500℃，并向其加入球化剂和孕育剂对其进行球化和孕育处理，调整成分合格即得球墨铸铁辊芯铁水，所述孕育剂为硅钡，所述孕育剂在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为0.5～0.8％，所述球化剂为钇基重稀土，所述球化剂在球墨铸铁辊芯中的质量百分含量为1.2～1.6％；
步骤二，复合离心铸造成型：
使用卧式离心机浇铸高铬钒钛合金铸铁轧辊，卧式离心机转速≥1000r/min；
浇铸高铬钒钛合金铸铁外层，将高铬钒钛合金铸铁外层铁水注入离心机铸型内，浇铸温度为1530～1600℃；
浇铸球墨铸铁辊芯，球墨铸铁辊芯分两次浇铸，待高铬钒钛合金铸铁外层的内壁温度冷却至1220～1250℃，进行第一次浇铸，浇铸温度为1390～1410℃，浇铸质量为球墨铸铁辊芯的总质量的三分之一，待第一次浇铸的球墨铸铁辊芯温度冷却至1150～1170℃时，浇铸余量的球墨铸铁辊芯铁水，浇铸温度为1390～1410℃；
浇铸完毕得到成型轧辊；
步骤三：热处理：
将步骤二中得到的成型轧辊脱模后在空气中冷却至室温，然后以9～12℃/h的速率升温至960～1000℃，保温2～3h，空气中冷却至室温，再以9～12℃/h的速率升温至400～450℃，保温2～3h，空冷至室温，即得所述高铬钒钛合金铸铁轧辊。
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