CN106544596A - 一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，将硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼为高硼高速钢钢水，并添加多元铝合金添加剂；然后将钢水制备为复合轧辊，对轧辊进行淬火和回火处理，即获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊成品。本发明轧辊不含价格昂贵的镍、钴元素，生产成本较低；同时铝、硼元素的加入，使轧辊高温硬度高，高温耐磨性好，具有优异的力学性能，硬度达到84～87HS，冲击韧性达到15～18J/cm2，575℃的红硬性达到58HRC以上，用于热轧钢生产中，轧辊耐磨性比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊分别提高400％和300％以上。

Description

一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法
技术领域
本发明属于耐磨材料技术领域，涉及一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊，本发明还涉及上述铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法。
背景技术
轧辊是轧钢生产中的重要消耗部件，轧辊的大量消耗，造成了资源和能源的巨大浪费，并降低轧机作业率，增加工人劳动强度。因此，开发高性能轧辊是国内外普遍关注的重大课题。在热轧生产中，应用最成功的当属高碳高钒高速钢轧辊。
中国发明专利《一种用于各类轧钢机的高钒高速钢轧辊材料的熔体处理方法》(申请日2007.09.30，公开号CN101177753A，公开日2008.05.14)公开了一种用于各类轧钢机的高钒高速钢轧辊材料的熔体处理方法，钢水出炉时，随流加入钒铁颗粒，其加入量占钢水总重量的0.80-1.20％。钢水冲入浇包前，在浇包内预先加入钇基稀土镁合金、氮化铬铁、钾盐和金属铝，其中钇基稀土镁合金加入量占钢水重量的0.30-0.80％，氮化铬铁加入量占钢水重量的0.20-0.50％，钾盐加入量占钢水重量的0.30-0.80％，金属铝加入量占钢水重量的0.30-0.60％。当钢水温度达到1450-1480℃时，在离心机上直接浇注成轧辊，在钢水浇注过程中，随流加入颗粒尺寸5mm-8mm的钒铁和钛铁颗粒，其中钒铁颗粒加入量占钢水总量的0.30-0.80％，钛铁颗粒加入量占钢水总量的0.40-1.00％。该发明离心铸造的高钒高速钢轧辊偏析轻，无铸造裂纹，硬度高，耐磨性好。中国发明专利《高钒高速钢复合轧辊的制造方法》(申请日2015.07.22，公开号CN105033227A，公开日2015.11.11)还公开了一种适用于窄带钢轧机用的高钒高速钢复合轧辊的制造方法。所述制造方法包括采用离心浇注方法浇注辊身外层，浇注完辊身外层高钒高速钢水后，往辊身外层型腔内持续通入惰性气体，当高钒高速钢外层温度达到1220～1280℃时停止离心机转动，同时停止惰性气体吹入，然后合箱浇注辊身芯部铁水。该发明明显提高了外层高钒高速钢与芯部铁水的结合率，结合率由40％提高至100％，结合强度由以前的350Mpa左右提升至450Mpa左右，使得高钒高速钢轧辊辊身结合层抗剥落性大大提高；同时能够有效去除芯部铁水溶蚀外层的碳化物形成元素量，从而改善了辊颈组织，提高了辊颈的抗拉强度，有效杜绝了使用中的断辊现象。中国发明专利《一种喷射成形高钒高速钢复合轧辊的制造方法》(申请日2011.09.21，公开号CN102319897A，公开日2012.01.18)还公开了一种喷射成形高钒高速钢复合轧辊的制造方法。高钒高速钢化学组成成分(质量分数，％)是：1.7-1.8C，1.2-1.6Si，5.0-6.0Cr；1.2-1.4Mo；0.5-0.6Mn；8.0-10.0V，余量为Fe；所述轧辊辊芯是球磨铸铁。该发明还公开了上述辐射轧辊的制备方法：将辊芯用感应线圈预热到一定温度，同时将外层高速钢在真空感应炉中熔炼，采用喷射成形的方法，将高速钢金属液流用氮气雾化并沉积在旋转的辊芯上复合成形。该复合轧辊外层组织均匀，消除粗大共晶碳化物及组织偏析，在辊芯与喷射层之间形成良好的冶金结合，辊面硬度高，耐磨性好，疲劳性能提高，使用寿命更长，随着设备的成熟，喷射成形复合轧辊具有更高更好的经济效益。中国发明专利《一种高碳高钒高速钢复合轧辊及其热处理方法》(申请日2007.04.03，公开号CN101037760A，公开日2007.19.19)还公开了一种高碳高钒高速钢复合轧辊，制得的该高碳高钒高速钢轧辊外层的化学成分及其重量百分比为：C：1.8％～3.0％，V：3.0％～6.0％，Cr：4.0％～6.0％，Mo：3.0％～6.0％，W：1.0％～3.0％，Nb：1.0％～5.0％，Co：1.0％～5.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.05％～0.20％，Ti：0.08％～0.25％，Mg：0.03％～0.12％，Zr：0.04％～0.18％，Te：0.02％～0.12％，余量为Fe，化学成分的总和为100％。其制备利用电炉熔炼，采用离心铸造方法铸造成形，热处理包括淬火和回火处理。高速钢轧辊的硬度和强度高、韧性和耐磨性好，且具有良好的抗热疲劳能力，使用中无断辊和剥落现象出现。应用该发明制备的轧辊，可降低轧辊消耗，提高轧钢机作业率，延长换辊周期，改善轧材表面质量，具有良好的经济和社会效益。中国发明专利《高钒高速钢复合轧辊及生产工艺》(申请日2003.12.22，公开号CN1631565A，公开日2005.06.29)还公开了高钒高速钢复合轧辊及生产工艺，轧辊分为辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢或中碳钢材料制作，轧辊耐磨层采用高钒高速钢材料，该高钒高速钢的主要元素含量为：C：1.8-3.5％、V：7-12％、Cr：4-5％、Mo：2-4％、Ni：0.5-1.5％，余量为铁。其生产工艺为：辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热顺序凝固结晶方法复合熔铸为一体。该发明轧辊耐磨性好，性价比高，使用安全可靠。轧辊组织致密、均匀，无偏析，两种材料为良好的冶金结合，结合强度高，使用过程中不会发生断裂、碎裂现象，可减少易损件失效而造成的停机次数。但是，上述高速钢轧辊中，含有较多的钒元素，导致轧辊生产成本增加，且钒元素及其形成的碳化物VC密度低，在钢水离心铸造过程中，极易产生偏析，导致轧辊外表层钒含量低，高速钢轧辊优异的耐磨性发挥不出来。
为了降低高速钢轧辊制造成本，轧辊工作者开发了高硼高速钢轧辊。中国发明专利《磁场电场复合作用下离心铸造高硼高速钢轧辊的方法》(申请日2013.11.22，公开号CN103624240A，公开日2014.03.12)公开了高硼高速钢轧辊，特别涉及磁场电场复合作用下离心铸造高硼高速钢轧辊的方法。在高硼高速钢轧辊离心铸造过程中，在铸模外安置固定的稳恒磁场，使铸型中心部位的磁感应强度在0.01-0.7T，同时，在铸模两端分别安装导电环并与电极接触，离心浇铸过程中对处于凝固过程中的铸件通入脉冲电流，脉冲电流的电压为100V-1500V，频率10-20Hz，脉冲宽度在15-25μs，利用脉冲电场的震荡以及磁场内带电旋转铸件形成的电磁震荡作用改变高硼高速钢轧辊凝固过程中析出硬质相的形态，并利用离心铸造的作用控制硬质相的分布。该发明综合了脉冲电场、磁电耦合及离心旋转铸造的技术优势，能显著改善高硼高速钢轧辊的内部凝固组织，大幅度提高轧辊的寿命和使用性能。中国发明专利《高硼高速钢轧辊的离心复合铸造方法》(申请日2013.12.25，公开号CN104741585A，公开日2015.07.01)还公开了一种高硼高速钢轧辊的离心复合铸造方法，仅用两台电炉分别冶炼钢水和铁水，分三次浇注，即先在离心机上浇注外层高硼高速钢，然后加入第一保护剂，继续在离心机上浇注过渡层球墨铸铁铁水，再加入第二保护剂，在静态下浇注辊芯球墨铸铁铁水，实现高硼高速钢复合轧辊的冶金结合。该发明生产的高硼高速钢轧辊，工艺简便，既使外层高硼高速钢与过渡层球墨铸铁之间，实现了良好的冶金结合，同时也使过渡层球墨铸铁与辊芯球墨铸铁之间实现了良好的冶金结合，使过渡层的抗拉强度达到680Mpa以上，轧辊使用安全、可靠，推广应用效益良好。中国发明专利《离心复合高碳高硼高速钢复合辊套及其组合轧辊的制造方法》(申请日2012.11.28，公开号CN102962423A，公开日2013.03.13)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《一种高硼高速钢轧辊材料及其冶炼方法》(申请日2012.12.01，公开号CN102994692A，公开日2013.03.27)还公开了一种高硼高速钢轧辊材料及其冶炼方法，采用Q235废钢、钨铁、钼铁、钒铁、高碳铬铁、金属铜、金属铝、硅钙合金、稀土硅铁镁合金、铌铁、硼铁、硅铁、钒氮合金、锆硅铁和钛铁作为组分原料，先在电炉内冶炼低合金高速钢钢水，然后，在出炉过程中加入钒铁和部分硼铁进行合金化，在浇包内加入部分硼铁和复合变质剂，并在浇注过程中，随流加入钒氮合金、锆硅铁、硅铁和部分硼铁。所得铸件贵重合金元素加入量少，却具有优异的耐磨性和良好的抗热疲劳性能。中国发明专利《一种高硼高速钢轧辊材料》(申请日2008.12.31，公开号CN101445892A，公开日2009.06.03)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《高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法》(申请日2009.03.10，公开号CN101831590A，公开日2010.09.15)还公开了一种高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法，该轧辊由辊身和辊芯两部分组成，轧辊辊身化学组成成分是(质量分数，％)：C：0.32～0.55％、B：1.42～2.13％、Cr：5.2～6.5％、W：2.5～4.5％、V：1.6～1.8％、Nb：0.5～1.0％、Si：0.3～1.0％、Mn：0.3～1.0％、Ti：0.10～0.20％、N：0.05～0.12％、Y：0.04～0.12％、Mg：0.08～0.15％、P＜0.04％、S＜0.04％，余量为Fe。该发明制得的轧辊具有硬度高、淬透层深、耐磨性和抗热疲劳性能好等特点。
但是，高硼高速钢轧辊尽管硬度高，室温下耐磨性优异，但是存在高温下硬度下降明显，高温耐磨性降低的不足。为了提高高硼高速钢轧辊的高温耐磨性，尽管加入钴元素可以获得很好的效果，但是钴元素是昂贵战略元素，成本极高，不宜在轧辊中使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，解决了现有轧辊高温耐磨性不足、成本高的问题。
本发明的另一目的是提供上述铝合金化高硼高速钢复合轧辊。
本发明所采用的技术方案是，一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，在中频感应电炉内，将硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼为高硼高速钢钢水；当高硼高速钢钢水的温度升至1593～1618℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂；
步骤2，将步骤1钢包内的钢水经扒渣、静置后，制备为铝合金化高硼高速钢复合轧辊；
步骤3，将步骤2得到的铝合金化高硼高速钢复合轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，精加工后即获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊成品。
本发明的特点还在于，
步骤1中高硼高速钢钢水的化学组成及其质量分数是：0.97～1.25％C，0.42～0.59％B，0.22～0.35％Nb，4.16～4.33％Mn，6.92～7.38％Cr，2.41～2.67％Mo，1.38～1.53％V，＜0.48％Si，＜0.04％P，＜0.04％S，余量Fe，以上各化学组成质量分数的总和为100％。
步骤1中多元铝合金添加剂的化学组成及其质量分数是：66.95～67.84％Al，18.55～19.28％B，3.07～3.35％Ti，1.26～1.49％N，5.52～5.90％Ce，3.25～3.41％Mg，以上各化学组成质量分数的总和为100％。
步骤1中多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.83～2.27％。
步骤2中制备铝合金化高硼高速钢复合轧辊的方法为：用离心复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用球墨铸铁，钢水浇注温度1409～1436℃。
步骤2中制备铝合金化高硼高速钢复合轧辊的方法为：用连续复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用热轧中碳钢圆钢，钢水浇注温度1452～1477℃。
步骤3中淬火处理具体为：在1020～1045℃加热，保温2～4小时，随后以15～18℃/分钟的冷却速度冷却复合轧辊辊面，当辊面温度降至550～620℃，将冷却速度调至6～8℃/分钟，继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至505～520℃，保温6～8小时后，空冷至室温。
步骤3中回火处理具体为；在475～500℃加热，保温18～20小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温。
本发明的另一技术方案是，采用上述方法制备得到的铝合金化高硼高速钢复合轧辊。
本发明的有益效果是，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明复合轧辊中不含价格昂贵的镍、钴元素，且钼、铌、钒元素加入量也较少，轧辊具有较低的成本。
2)本发明复合轧辊铸态下不经退火可以直接快速粗加工，可以降低能耗，减轻环境污染，缩短生产周期。
3)本发明轧辊因铝、硼元素的加入，使轧辊高温硬度高，高温耐磨性好。
4)本发明轧辊具有优异的力学性能，硬度达到84～87HS，冲击韧性达到15～18J/cm2，575℃的红硬性达到58HRC以上，用于热轧钢生产中，轧辊耐磨性比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊分别提高400％和300％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，先在中频感应电炉内，采用硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼高硼高速钢钢水，高硼高速钢钢水的化学组成及其质量分数是：0.97～1.25％C，0.42～0.59％B，0.22～0.35％Nb，4.16～4.33％Mn，6.92～7.38％Cr，2.41～2.67％Mo，1.38～1.53％V，＜0.48％Si，＜0.04％P，＜0.04％S，余量Fe；当高硼高速钢钢水的温度升至1593～1618℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂，多元铝合金添加剂的化学组成及其质量分数是：66.95～67.84％Al，18.55～19.28％B，3.07～3.35％Ti，1.26～1.49％N，5.52～5.90％Ce，3.25～3.41％Mg；多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.83～2.27％；
步骤2，将步骤1钢包内的钢水经扒渣、静置后，采用以下两种方法的任意一种制备铝合金化高硼高速钢复合轧辊：
第一种方法：用离心复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用球墨铸铁，钢水浇注温度1409～1436℃；
第二种方法：用连续复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用热轧中碳钢圆钢，钢水浇注温度1452～1477℃；
步骤3，铝合金化高硼高速钢复合轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，其中淬火加热温度：1020～1045℃，保温时间：2～4小时，随后以15～18℃/分钟的冷却速度冷却复合轧辊辊面，当辊面温度降至550～620℃，将冷却速度调至6～8℃/分钟，继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至505～520℃，保温6～8小时后，空冷至室温；最后进行回火处理，回火加热温度：475～500℃，保温时间：18～20小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊。
本发明铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法，采用中频感应电炉工艺熔炼高硼高速钢钢水，具有操作简便，设备投资少和钢水成分易控制等特点，由于高硼高速钢含有B、C、Cr、Nb、V、Mo、Mn等多种元素，若采用其他方法熔炼，成分控制非常困难。本发明为了提高轧辊耐磨性，将复合轧辊的工作层采用铝合金化高硼高速钢，而高硼高速钢采用普通工业原料如硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼而成。高硼高速钢钢水中加入了0.97～1.25％C和0.42～0.59％B，主要是硼和碳与合金元素生成高硬度的M(M＝Mo,Cr,V,Nb,Mn,Fe)2(B,C)、M7(C,B)3硼碳化合物和M(M＝V,Nb)C碳化物，可以大幅度提高轧辊耐磨性，且硼、碳含量的适当提高，可以提高钢水流动性。
但是，硼、碳加入量过多，易生成较多脆性的M2(B,C)，会降低轧辊的强度、韧性和疲劳性能，因此高硼高速钢钢水中控制碳含量为0.97～1.25％，硼含量为0.42～0.59％。此外，还加入6.92～7.38％Cr，除了利用铬易生成高硬度的M7(C,B)3硼碳化合物外，铬进入M2(B,C)中，会降低M2(B,C)的脆性，提高M2(B,C)的韧性。此外，部分铬进入基体，能提高材料的抗高温氧化性能。适量的钒和铌加入，能生成高硬度的MC碳化物，有利于提高轧辊耐磨性。钼的加入，可以提高轧辊的抗高温回火稳定性。还加入4.16～4.33％Mn，锰的加入大部分固溶于基体，可以提高高硼高速钢的淬透性。本发明当高硼高速钢钢水的温度升至1593～1618℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂，多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.83～2.27％。多元铝合金添加剂主要由铝和硼组成，还有适量的钛、铈、氮和镁，其中含有66.95～67.84％Al，18.55～19.28％B。铝是非碳化物和硼化物形成元素，主要固溶于基体，一方面提高材料的抗氧化物性能，还可以提高材料的高温红硬性，从而可以提高轧辊的高温耐磨性，铝另外一方面降低材料淬透性，铸态下的铝合金化高硼高速钢复合轧辊辊面硬度低，不经退火处理，可以直接机械车削加工，且加工效率高。
本发明在多元铝合金添加剂中，还加入了3.07～3.35％Ti，1.26～1.49％N，氮和钛可以在高温下直接化合生成高熔点的TiN颗粒，成为钢水凝固结晶核心，有助于轧辊凝固组织的细化，从而可以提高轧辊强韧性和疲劳抗力。5.52～5.90％Ce的加入，可以净化钢水，减少夹杂物。特别是3.25～3.41％Mg的加入，除了降低钢水中的硫、氧含量外，镁还可以改善夹杂物的形态和分布，对提高轧辊性能非常有益。由于铝密度低，在钢水中极易浮在表面，造成轧辊成分的偏析，因镁的加入，使钢水产生剧烈搅拌，可以消除钢水中铝元素的偏析，最后使轧辊组织均匀，导致轧辊辊面硬度均匀，促进轧辊耐磨性的大幅度提高。
本发明还当步骤(1)钢包内的钢水经扒渣、静置后，采用以下两种方法的任意一种制备铝合金化高硼高速钢复合轧辊：第一种方法是离心复合铸造方法，第二种方法是连续复合铸造方法。其中采用用离心复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，工艺简便，生产效率高。辊芯选用球墨铸铁，价格低廉，钢水浇注温度1409～1436℃。采用离心复合铸造方法生产中、小型铝合金化高硼高速钢复合轧辊很合理，生产大型轧辊存在辊芯强度低的不足。采用连续复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用热轧中碳钢圆钢，钢水浇注温度1452～1477℃。辊芯强度高，轧辊使用的安全性能好。
本发明铝合金化高硼高速钢复合轧辊因铝元素的加入，铸态组织以珠光体和铁素体为主，轧辊铸态硬度低，加工性能好，铸态轧辊可以不经退火直接粗加工，且加工效率高。经过粗加工后轧辊硬度低，需要进行淬硬处理和去应力回火处理。其中淬火加热温度1020～1045℃，保温时间：2～4小时，实现轧辊辊面的高温奥氏体化，然后以15～18℃/分钟的冷却速度快速冷却复合轧辊辊面，确保辊面中不出现低硬度的珠光体。为了防止辊面淬火过程中出现开裂，当辊面温度降至550～620℃，将冷却速度调低至6～8℃/分钟。在此冷速下继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至505～520℃，保温6～8小时后，空冷至室温。有利于淬火组织中的残留奥氏体转变为马氏体，从而提高轧辊辊面硬度和耐磨性。为了稳定组织和消除应力，复合轧辊最后需要进行回火处理，回火加热温度：475～500℃，保温时间：18～20小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得高性能的铝合金化高硼高速钢复合轧辊。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明复合轧辊中不含价格昂贵的镍、钴元素，且钼、铌、钒元素加入量也较少，轧辊具有较低的成本。
2)本发明复合轧辊铸态下不经退火可以直接快速粗加工，可以降低能耗，减轻环境污染，缩短生产周期。
3)本发明轧辊因铝、硼元素的加入，使轧辊高温硬度高，高温耐磨性好。
4)本发明轧辊具有优异的力学性能，硬度达到84～87HS，冲击韧性达到15～18J/cm2，575℃的红硬性达到58HRC以上，用于热轧钢生产中，轧辊耐磨性比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊分别提高400％和300％以上。
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：
一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法，其特征在于采用1000公斤中频感应电炉熔炉，具体制备工艺步骤是：
(1)先在中频感应电炉内，采用硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼高硼高速钢钢水，高硼高速钢钢水的化学组成及其质量分数是：0.97％C，0.59％B，0.22％Nb，4.33％Mn，6.92％Cr，2.67％Mo，1.53％V，0.39％Si，0.031％P，0.026％S，余量Fe；当高硼高速钢钢水的温度升至1593℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂，多元铝合金添加剂的化学组成及其质量分数是：67.46％Al，19.28％B，3.07％Ti，1.26％N，5.52％Ce，3.41％Mg；多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.83％；
(2)步骤(1)钢包内的钢水经扒渣、静置后，采用离心复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用球墨铸铁，钢水浇注温度1436℃；
(3)铝合金化高硼高速钢复合轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，其中淬火加热温度：1030℃，保温时间：3小时，随后以16℃/分钟的冷却速度冷却复合轧辊辊面，当辊面温度降至570～600℃，将冷却速度调至7℃/分钟，继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至510℃，保温7小时后，空冷至室温；最后进行回火处理，回火加热温度：490℃，保温时间：19小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊，轧辊力学性能见表1。
实施例2：
一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法，其特征在于采用1000公斤中频感应电炉熔炉，具体制备工艺步骤是：
(1)先在中频感应电炉内，采用硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼高硼高速钢钢水，高硼高速钢钢水的化学组成及其质量分数是：1.25％C，0.42％B，0.35％Nb，4.16％Mn，7.38％Cr，2.41％Mo，1.38％V，0.44％Si，0.033％P，0.030％S，余量Fe；当高硼高速钢钢水的温度升至1618℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂，多元铝合金添加剂的化学组成及其质量分数是：66.95％Al，19.06％B，3.35％Ti，1.49％N，5.90％Ce，3.25％Mg；多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的2.27％；
(2)步骤(1)钢包内的钢水经扒渣、静置后，采用离心复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用球墨铸铁，钢水浇注温度1409℃；
(3)铝合金化高硼高速钢复合轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，其中淬火加热温度：1020℃，保温时间：4小时，随后以15℃/分钟的冷却速度冷却复合轧辊辊面，当辊面温度降至550～580℃，将冷却速度调至8℃/分钟，继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至505℃，保温8小时后，空冷至室温；最后进行回火处理，回火加热温度：500℃，保温时间：18小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊，轧辊力学性能见表1。
实施例3：
一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法，其特征在于采用3000公斤中频感应电炉熔炉，具体制备工艺步骤是：
(1)先在中频感应电炉内，采用硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼高硼高速钢钢水，高硼高速钢钢水的化学组成及其质量分数是：1.14％C，0.48％B，0.29％Nb，4.25％Mn，7.20％Cr，2.55％Mo，1.46％V，0.35％Si，0.028％P，0.023％S，余量Fe；当高硼高速钢钢水的温度升至1607℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂，多元铝合金添加剂的化学组成及其质量分数是：67.66％Al，18.55％B，3.24％Ti，1.37％N，5.81％Ce，3.37％Mg；多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的2.04％；
(2)步骤(1)钢包内的钢水经扒渣、静置后，采用连续复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用热轧中碳钢圆钢，热轧中碳钢圆钢的碳含量为0.38％，钢水浇注温度1477℃；
(3)铝合金化高硼高速钢复合轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，其中淬火加热温度：1045℃，保温时间：2小时，随后以18℃/分钟的冷却速度冷却复合轧辊辊面，当辊面温度降至590～620℃，将冷却速度调至6℃/分钟，继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至520℃，保温6小时后，空冷至室温；最后进行回火处理，回火加热温度：475℃，保温时间：20小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊，轧辊力学性能见表1。
表1铝合金化高硼高速钢复合轧辊力学性能
本发明复合轧辊中不含价格昂贵的镍、钴元素，且钼、铌、钒元素加入量也较少，轧辊具有较低的成本。本发明轧辊因铝、硼元素的加入，使轧辊高温硬度高，高温耐磨性好。本发明轧辊具有优异的力学性能，硬度达到84～87HS，冲击韧性达到15～18J/cm2，575℃的红硬性达到58HRC以上，用于热轧钢生产中，轧辊耐磨性比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊分别提高400％和300％以上。推广应用本发明轧辊，可以提高轧机作业率，减轻工人劳动强度，降低轧材生产成本，改善轧材表面质量，具有良好的经济和社会效益。

Claims (9)

1.一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，在中频感应电炉内，将硼铁、废钢、增碳剂、铌铁、钼铁、锰铁、钒铁和铬铁熔炼为高硼高速钢钢水；当高硼高速钢钢水的温度升至1593～1618℃时，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了多元铝合金添加剂；
步骤2，将步骤1钢包内的钢水经扒渣、静置后，制备为铝合金化高硼高速钢复合轧辊；
步骤3，将步骤2得到的铝合金化高硼高速钢复合轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，精加工后即获得铝合金化高硼高速钢复合轧辊成品。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤1中高硼高速钢钢水的化学组成及其质量分数是：0.97～1.25％C，0.42～0.59％B，0.22～0.35％Nb，4.16～4.33％Mn，6.92～7.38％Cr，2.41～2.67％Mo，1.38～1.53％V，＜0.48％Si，＜0.04％P，＜0.04％S，余量Fe，以上各化学组成质量分数的总和为100％。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤1中多元铝合金添加剂的化学组成及其质量分数是：66.95～67.84％Al，18.55～19.28％B，3.07～3.35％Ti，1.26～1.49％N，5.52～5.90％Ce，3.25～3.41％Mg，以上各化学组成质量分数的总和为100％。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤1中多元铝合金添加剂的加入量占进入钢包内钢水质量分数的1.83～2.27％。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤2中制备铝合金化高硼高速钢复合轧辊的方法为：用离心复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用球墨铸铁，钢水浇注温度1409～1436℃。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤2中制备铝合金化高硼高速钢复合轧辊的方法为：用连续复合铸造方法制造铝合金化高硼高速钢复合轧辊，辊芯选用热轧中碳钢圆钢，钢水浇注温度1452～1477℃。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤3中淬火处理具体为：在1020～1045℃加热，保温2～4小时，随后以15～18℃/分钟的冷却速度冷却复合轧辊辊面，当辊面温度降至550～620℃，将冷却速度调至6～8℃/分钟，继续冷却复合轧辊辊面，当辊面温度低于350℃时，将复合轧辊重新入炉，随炉加热至505～520℃，保温6～8小时后，空冷至室温。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊的制备方法，其特征在于，所述步骤3中回火处理具体为；在475～500℃加热，保温18～20小时，然后炉冷至温度低于150℃出炉空冷至室温。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法得到的铝合金化高硼高速钢复合轧辊。
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