CN1080772C - 耐磨及抗卡咬的热轧轧辊 - Google Patents

耐磨及抗卡咬的热轧轧辊 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其基本组成为(重量%)2.0～4.0%的C、0.5～4.0%的Si、0.1～1.5%的Mi、1.0～7.0%的Cr、2.0～10.0%的Mo、2.0-8.0%的V、余量为Fe及不可避免的杂质，其金相组织包括基本上包含马氏体、贝氏体或珠光体的基体，面积比为0.5～5%的石墨、面积比为0.2～10%的MC碳化物、及面积比为40%或更小的渗碳体。本发明的轧辊适于作带钢热轧机的精加工轧机组的较后台架中的工作辊。

Description

耐磨及抗卡咬的热轧轧辊
本发明涉及一种耐磨及抗卡咬的热轧轧辊，要求该轧辊具有较高的耐磨性及承受不正常轧制操作的能力，本发明特别是涉及一种用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中工作辊的耐磨及抗卡咬的热轧轧辊。
按常规，具有砂型铸铁外层的轧辊一直被用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中。当砂型铸铁轧辊遇到不正常的拉伸轧制时，该轧辊只遭到被轧材料的稍许卡咬以及产生少量裂纹或裂纹的扩展，因为这种砂型铸铁轧辊在抗卡咬方面是优越的。然而，与目前开始被广泛采用的、具有高速钢材料外层的复合轧辊相比，这种砂型铸铁轧辊的耐磨性相当差。虽然高速钢轧辊在耐磨性方面很好，但这类轧辊对不正常拉伸轧制时造成的被轧材料的卡咬却很敏感，结果导致裂纹的产生或扩展，这是因为来自支撑辊或被轧材料的高压力而造成的在咬卡点上的应力集中。
人们早已知道，硬碳化物，如MC、M2C等的结晶或析出对于改善轧辊的耐磨性是有效的。人们还知道，起固体润滑剂作用的石墨的结晶可改善轧辊的抗卡咬性。然而，作为硬碳化物形成元素的V、Mo、W也是白口铸铁的形成元素。因此，通过使适量的石墨在含有大量这些白口铸铁形成元素的高速钢中结晶而使硬碳化物和石墨共存是做不到的。
为解决这一难题，已作了不少的尝试。JP-B-60-23183公开了一种用于轧机的坚韧的耐磨轧辊，它由组成为2.2～2.9％的C、0.8～1.5％的Si、0.5～1.0％的Mn、0.1或更少的P、0.1％或更少的S、3.8～4.8％的Ni、1.7～2.5％的Cr、0.4～1，0％的Mo其余基本为Fe的铸铁制成。这种轧辊的组织为马氏体和/或贝氏体基体、面积比为10～30％的碳化物以及面积比为0.5～3％的石墨。该轧辊的肖氏硬度为70～85。然而，JP-B-60-23183的轧辊由于碳化物量少而使得耐磨性不足。
JP.A-61-26758公开了一种抗卡咬的复合轧辊，其外层的组成(重量％)为1.0～2.0％的C、0.2～2.0％的Si、0.5～1.5％的Mn、3.0％或更少的Ni、2～5％的Cr、3～10％的Mo、4.0％或较少的V、0.1～0.6％的S及余量的Fe。在该轧辊中，通过形成MnS等旨在改善其抗卡咬性。然而，已知石墨对于改善抗卡咬性比MnS更有效。
JP-A-2-30730公开一种用于热轧或冷轧的轧辊的耐磨铸铁，其组成为(重量％)2.5～4.0％的C、2.0～5.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、3～8％的Ni、7％或更少的Cr、4～12％的Mo、2～8％的V及余量Fe和杂质。这种铸铁含有石墨及如MC、M2C、M6C、M4C3等类的硬碳化物，其面积比为20％或更小。在这种铸铁中，向铸造材料熔体中加入诸如Fe-Si合金之类的含Si孕育剂以使石墨结晶。尤其是，在实施例1中，将Fe-Si合金作为孕育剂加入熔体中，用量为0.3％的比例(以Si为基数)，结果得到一种铸件，其中的石墨面积比为2％而硬碳化物面积与全部碳化物的面积之比为85％。
然而，在高速钢轧辊的场合下，人们发现用JP-A-2-30730公开的孕育处理方法不能使石墨足量地结晶，因为仅在熔体排放时加入孕育剂不能得到充分的孕育效果。
在外层中，尤其是在高速钢轧辊中使石墨充分结晶是困难的，该轧辊公开于WO 88/07594，即为一种耐磨复合辊，它有一铁基合金的、组成(重量％)为1.5～3.5％的C、0.3～3.0％的Si、0.3～1.5％的Mn、2～7％的Cr、9％或更少的Mo、20％或更少的W、3～15％的V及余量为Fe的外层及一个用冶金方法与该外层连接的钢轴；而且它是用壳型铸造法制成的。
因而，本发明的目的在于解决上述难题并提供一种在耐磨性及抗卡咬性方面均很优异的、含石墨的、高速钢热轧轧辊。
本发明的耐磨及抗卡咬热轧轧辊的组成基本为(重量％)：2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，其金相组织含有基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更少的渗碳体。
本发明的耐磨抗卡咬复合热轧轧辊包括一耐磨及抗卡咬的铁基合金的外层和一个用冶金方法与该外层连接的钢轴，该铁基合金的组成(重量％)基本为2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，而其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更少的渗碳体。
生产本发明的耐磨且抗卡咬复合热轧轧辊的方法的特征是至少在用于制作该外层的熔体和该钢轴的结合部位附近施以含Si的孕育剂。
优选的是，本发明的耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的生产方法包括以下步骤：将钢轴共轴地插入一个组合模具的内部空间中，该模具包括一个围有感应加热线圈的耐火模具及设置在该耐火模具之下并与之共轴的冷却模具；将此铁基合金熔体灌注入该钢轴和该组合模具间的空间中；在加热、搅拌同时用熔剂密封此熔体的表面的情况下，将此熔体于初晶结晶温度及高于此初晶结晶温度100℃间的温度下保温，与此组合模具一起共轴地朝下移动此钢轴，以使此熔体与冷却模具接触，借此使熔体凝固，从而与该钢轴结合，结果是在此钢轴体上连续地形成此外层。在该外层形成过程中用线射法将含Si的孕育剂射入该熔体与钢轴结合部位附近，以使足够量的石墨颗粒结晶出来。
图1是表示以壳型铸造法生产本发明耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊设备的示意剖面图；
图2是表示经金刚砂抛光后的实施例1中的2号试验辊的金相组织的显微照片(X100)；
图3是表示用苦味酸浸蚀处理后的实施例1中2号试验辊的金相组织的显微照片(X100)；
图4是表示电解浸蚀后的实施例1中的2号试验辊的金相组织的显微照片(X100)；
图5是表示实施例2中使用的轧制耐磨试验设备的示意图；
图6是实施例2中所用的摩擦热冲击试验设备的示意图。
实施本发明的最佳模式
[1]耐磨及抗卡咬热轧轧辊
(a)金相组织
本发明的耐磨及抗卡咬热轧轧辊有如下金相组织。
(1)石墨颗粒的含量为0.5～5％(面积比)。石墨含量少于0.5％得不到抗卡咬性的足够改善。石墨含量超过5％使所得轧辊的机械强度大为变差。优选的石墨量为2～4％。该石墨颗粒的颗粒尺寸为5～50μm。
(2)为改善耐磨性，硬碳化物需很好地分散。为此，MC碳化物的含量应为0.2～10％(面积比)。MC含量小于0.2％，只能得到不足的耐磨性。实际上由于石墨的共存，含超过10％(面积比)的MC是不可能的。碳化物的优选含量为4～8％。
(2)由于渗碳体作为一种软碳化物只显示出很小的改善耐磨性的效果，所以渗碳体量以限于最小为宜。然而，渗碳体和石墨在几乎相同的条件下产生。因此，只使石墨结晶而不伴有渗碳体的产生是不可能的。当渗碳体的含量超过40％(面积比)时，该轧辊的韧性变坏。优选的渗碳体面积比为1～30％。
(4)除MC碳化物外，该轧辊至少可含0.2～20％(面积比)的M2C碳化物、M6C碳化物及M7C3碳化物中的一种。面积比小于0.2％无足够的效果，而面积比超过20％则使该轧辊的韧性恶化。因为包括渗碳体在内的总共的碳化物的面积比变得过大。除MC碳化物外的碳化物的优选面积比为4～15％。
(5)该轧辊的基体最好主要包含马氏体、贝氏体或珠光体。
(b)组成
为满足上述组织要求，本发明的耐磨和抗卡咬热轧轧辊具有以下组成：
(1) C：2.0～4.0％(重量)
就与共存元素Cr、V、Mo及W键合形成硬碳化物以增加耐磨性以及结晶石墨颗粒以使该轧辊具有抗卡咬性而言，C是不可缺少的元素。当C含量小于2.0％(重量)时，则硬碳化物的量过小而且石墨颗粒难以结晶。当C含量大于4.0％(重量)时，则渗碳体和硬碳化物的量过大，从而使轧辊的韧性变差。C含量优选为2.5～3.5％(重量)，更好是2.8～3.2％(重量)。
(2)Si：0.5～4.0％(重量)
Si是石墨化元素，而且其含量为0.5％(重量)或更多是必要的。当其含量超过4.0％(重量)时，则所形成的轧辊的基体变脆而降低韧性。此外，Si必须以0.1％(重量)或更多，优选是0.1～0.8％(重量)作为孕育剂加入使石墨以合适的量结晶。上面提到的Si含量意指轧辊材料的熔体中原来含有的量加上孕育时加入至该熔体中的Si量。轧辊中的Si的总含量以0.8～3.5％(重量)为好，更好是1.5～2.5％(重量)。
(3)Mn：0.1～1.5％(重量)
Mn具有使熔体脱氧及将作为杂质含于其中的S固定的功能，而且其含量为0.1％(重量)或更多是必要的。当其含量超过1.5％(重量)，趋于产生残留奥氏体，结果使轧辊难以保持足够的硬度。Mn的优选含量为0.2～1.0％(重量)，更好是0.3～0.6％(重量)。
(4)Cr：1.0～7.0％(重量)
Cr通过产生贝氏体基体或马氏体基体对保持充分的硬度和耐磨性是有效的，轧辊中须含Cr 1.0％(重量)或更多。当Cr含量过大，则抑制石墨结晶或使基体的光洁度变低，以及产生M7C3和M23C6之类的Cr碳化物。这类Cr碳化物的硬度比MC或M2C碳化物的低，结果是耐磨性未能得以改善，而且制成的轧辊变脆。因此，Cr含量的上限为7.0％(重量)。其优选含量为1.0～5.0％(重量)，更好是1.5～3.0％(重量)。
(5)Mo：2.0～10.0％(重量)
Mo能有效地提高耐磨性，因为通过与C键合Mo形成硬的M6C、M2C碳化物，并通过溶于基体中而进一步使基体强化。另一方面，过量的Mo趋于抑制石墨结晶，因为Mo是白口铸铁形成元素。因此，Mo的含量为2.0～10％(重量)，较好的是2.0～8.0％(重量)，更好的是3.0～6.0％(重量)。
(6)V：2.0～8.0％(重量)
通过与C键合V形成MC碳化物。这种MC碳化物的维氏硬度为2500～3000，而且是碳化物中最硬的一种。因此V是提高耐磨性的最有效的、不可缺少的元素。然而，过量的V抑制石墨结晶。因而，V含量为2.0～8.0％，较好是2.0～6.0％，更好是3.0～6.0％(均为重量％)。
(7)Ni：0.2～4.0％(重量)
除上述的不可缺少的元素之外，本发明的轧辊还可含Ni。Ni有促使石墨结晶及改善基体硬化能力的功能。然而，当Ni含量小于0.2％(重量)时，Ni就显不出这类功能。另一方面，当Ni含量超过4.0％(重量)时，则使奥氏体过于稳定而使之难于转变成贝氏体或马氏体。优选的Ni含量为0.5～2.0％(重量)。
(8)W：2.0～10.0％(重量)
除上述的不可缺少的元素外，本发明的轧辊还可包含W。 W对于提高耐磨性是有效的，因为W象Mo一样通过与C键合形成硬M6C、M2C碳化物，并通过溶于基体中而进一步使基体强化。另一方面，过量的W趋于抑制石墨结晶，因为W是白口铸铁形成元素。因此，优选的W含量为2.0～10％(重量)，更好的是2.0～6.0％(重量)。
(9)Co：1.0～10.0％(重量)
除上述的不可缺少的元素外，本发明的轧辊还可含有Co。虽然Co对基体强化有效，但过量的Co趋于降低韧性。因此，Co含量为1.0～10％(重量)。Co还有使渗碳体不稳定而促使石墨结晶的功能。优选的Co含量为3.0～7.0％(重量)。
(10)Nb：1.0～10.0(重量)
除上述不可缺少的元素外，本发明的轧辊还可含Nb。象V一样，通过与C键合Nb也形成MC碳化物。如上所述，因为这种MC碳化物在碳化物中是最硬的一种，所以Nb是提高耐磨性的最有效的元素。然而，过量的Nb抑制石墨结晶。因而，优选的Nb含量为1.0～10.0％(重量)，更好的是2.0～6.0％(重量)。
(11)Ti：0.01～2.0％(重量)
除上述不可缺少的元素外，本发明的轧辊还可含Ti。通过与N和O键合，Ti形成氧-氮化物，N、O是抗石墨化元素。小于0.01％(重量)的Ti没有这种效果，多至2.0％(重量)的Ti才足以把N和O的含量考虑进去。更优选的Ti含量是0.05～0.5％(重量)。
(12)B：0.002～0.2％(重量)
除上述不可缺少的元素外，本发明的轧辊还可含B。虽然B有细化碳化物的功能，但B小于0.002％(重量)则不能充分显示此功能。另一方面，超过0.2％(重量)的B使碳化物不稳定。因此，B含量优选为0.002～0.2％(重量)，更优选的是0.01～0.05％(重量)。
(13)Cu：0.02～1.0％(重量)
除上述不可缺少的元素外，本发明的轧辊还可含Cu。象Co一样，Cu也具有使渗碳体不稳定以促使石墨结晶的功能。少于0.02％(重量)的Cu不能充分显示该效果，而超过1.0％(重量)的Cu则导致韧性下降。因此，优选Cu含量为0.02～1.0％(重量)，更好的是0.1～0.5％(重量)。
(14)余量
除上述元素外，该轧辊主要由除杂质之外的Fe构成。主要的杂质是P和S，为防止韧性下降，优选P为0.1％(重量)或更少，S为0.08％(重量)或更少。
[2]耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊
本发明的耐磨及抗卡咬热轧轧辊可以是复合辊。该复合辊的外层由具有上述金相组织和组成的铁基合金制成。与此外层以冶金方法连接的该复合辊的轴由钢制成，该钢包括铸钢和锻钢。优选该轴的抗拉强度为55kg/mm2或更大，而延伸率为1.0％或更大。这是因为当该轴用于轧制时，它承受很大的轧制力，而在轧制操作时，该轴的两端又被施以弯曲力以调整此轧辊的挠度，因此该轴应承受这样的轧制力和弯曲力。
此外，该轴应牢固地与上述铁基合金制成的外层结合。因此，外层/轴间交界面的结合强度应大于或等于该外层和轴中的较弱一方的机械强度。
[3]该耐磨及抗卡咬热轧轧辊的生产
由本发明的轧辊材料是高速钢，所以优选用离心铸造法或壳型铸造法将该轧辊制成复合辊。在这二种铸造方法中，均应将含Si的孕育剂加至具有上述组成的熔体中。虽然Si的孕育用量至少是0.1％(重量)，但当Si的孕育用量超过0.8％(重量)时该孕育剂则变得难于均匀地溶于此熔体中，结果导致制成的外层的金相组织不均匀。
下面以壳型铸造法举例说明复合辊的生产。
该壳型铸造法基本上公开于WO88/07594中。图1表示连接壳型铸造法中所用的设备的例子。该设备包括一个组合模具10，该组合模具由一个漏斗形耐火模具1和冷却模具4组成。该耐火模具有一锥形部分和一圆柱形部分，该冷却模具在该耐火模具之下并与之共轴。
该耐火模具1被环形感应加热线圈2所环绕，而该耐火模具1的下端设有同轴的、环形的缓冲模具3，其内径与该耐火模具1的相同。与缓冲模具3底端相接的是冷却模具4，其内径大致与缓冲模具3的相同。冷却水经进口14引入冷却模具4，然后经出口14′排出。
将辊轴5插于具有上述结构的组合模具10中。该轴5设有一封闭件(未表示出)，其直径基本上与外层的直径相同，该外层在此辊轴的下端或在适宜的与此辊轴下端不同的部位形成。辊轴5的下端装在一个垂直运动机械上(未表示出)。熔体7被引入轴5和耐火模具1间的空间中，而熔体7的表面用熔融的熔剂6封住以隔绝空气。熔体7被图1中如箭头A所示方向的对流所搅动。然后，轴5与固装在其上的封闭件一起逐渐向下移动。由于辊轴和封闭件的向下运动，熔体7下降，当其与缓冲模具3和冷却模具4相接触时该熔体就可开始凝固。通过这种凝固，该轴和外层完全按冶金学的方法相结合。保持在耐火模具1中的熔体表面也随辊轴5和封闭件的下降而一起下降，但适当地供应新的熔体以便将熔体表面保持在某一水平。通过连续地重复辊轴5的下降和注入熔体7，熔体7自下逐渐凝固，结果形成外层8。
在上述连续铸造期间，将含Si的孕育剂射入盛在耐火模具1中的熔体7中。在用Fe-Si合金达不到足够的石墨结晶时，最好用Ca-Si合金作此含Si孕育剂。Ca-Si合金中的Si含量是55～65％(重量)。
应在熔体刚开始凝固之前将孕育剂射入，因为孕育效果的持续时间仅约5分钟。因此，不采用仅通过将孕育剂与熔体7混合的孕育或包内孕育，而是通过射入含孕育剂的线16于尽可能靠近熔体的凝固部位来进行孕育。用这种被称为线射法，所得的凝固外层8就含有足量的结晶的石墨颗粒。
该含孕育剂的线16最好用低碳钢来制造，以避免外层组份的变化。线16是管状的，其外径约6～14mm而内径为5.6～13mm。线的内部空间充以含Si的孕育剂。由低碳钢制成的线16在熔体7中逐渐熔化，以使含于其中的含Si孕育剂暴露出来并熔于熔体中，借此进行Si的孕育处理。为进行有效地孕育处理Si，线16的尾端保持在正在凝固的熔体表面的附近。
这样制成的复合辊进一步经受热处理，如已知方法的硬化和回火。
借助以下实施例本发明将被更详细地说明。
实施列1
每份组份示于表1的、1550℃的熔体以1440℃的浇注温度被注入直径100mm、深100mm的砂型中。该砂型含有0.2％(重量)Ca-Si合金孕育剂。此铸件经受从1100℃的硬化，然后是550℃的回火，重复3次后制得每个试验辊。在表1中，1～7号试验辊均在本发明范围中，8号试验辊用砂型铸钢制成，9号试验辊用未经过Si孕育处理的高速钢制成，距2号试验辊底部50mm处的金相组织的显微照片示于图2～4。确切地说，图2示出了经金刚砂抛光的表面金相组织。图2中的黑色部分是石墨颗粒，而白色背景部分是碳化物和基体。图3所示是经苦味酸浸蚀的表面的金相组织。该浸蚀处理使观察回火的贝氏体基体、马氏体基体及碳化物的组织成为可能。图4所示是经用铬酸电解浸蚀后的表面金相组织。通过用铬酸进行的电解浸蚀，能看到MC碳化物为黑色部分，该部分还包括石墨颗粒。通过用过硫酸铵溶液浸蚀可观察到所有的碳化物(MC碳化物、M2C碳化物、M6C碳化物、渗碳体等)，石墨及碳化物的面积比用图象分析仪(由Nippon Avionics Co.Ltd制造)。结果示于表2。
                 表1
               (重量％)试验辊号  C    Si   Mn    Ni     Cr    Mo    V1      2.9  1.9   0.5   1.0    2.8   3.1  4.52      3.0  2.0   0.5   0.9    3.0   2.9  4.53      3.1  2.0   0.5   1.2    3.1   2.5  4.04      3.3  2.7   0.4   0.8    2.7   3.3  3.05      3.0  2.0   0.5   0.8    2.3   2.2  3.86      2.9  1.8   0.5   0.9    2.5   2.1  4.57      3.0  2.0   0.5   0.9    2.2   4.3  4.48(1)    3.1  1.0   0.7   4.5    1.8   0.3  -9(2)    2.1  0.8   0.4   0.5    6.2   3.5  5.9
                 表1(续)
                (重量％)试验辊号 W      Co   Nb   Ti   B    Cu
1    -      -    -    -    -    -
2    2.2    -    -    -    -    -
3    2.1    5.2  -    -    -    -
4    -      -    2.3  -    -    -
5    3.1    -    -    0.5  -    -
6    2.5    -    -    -    0.05 -
7    3.0    -    -    -    -    0.28(1)   -      -    -    -    -    -9(2)   2.2    -    -    -    -    -注：(1)砂型铸铁辊
(2)高速钢辊
实施例2
使用2号和5号试验辊制成的外层60mm、内层40mm、宽40mm的小套筒轧辊承受用如图5所示的轧制磨损设备进行的轧制磨损试验和用如图6所示的摩擦-热冲击试验设备进行的卡咬试验。进而，在用8号试验辊(砂型铸铁轧辊)和9号试验辊(高速钢辊)制成的套筒轧辊上进行相同的试验。重复该试验三次后以磨损深度来评价各辊的耐磨性。
该轧制磨损设备包括-台轧机21，及在该轧机21中的上辊22和下辊23，预热待轧带钢S的加热炉24、冷却轧成的带钢S的冷却水池25、用于在轧制操作期间对该带钢施以恒定张力的卷取机26及用于调整张力的张力控制器27。试验条件如下：
待轧带钢    1mm厚及15mm宽的SUS304
轧制压缩率  25％
轧制速度    150m/分
轧制温度    900℃
轧制距离    300m
轧辊冷却    水冷
辊号        4
在图6所示的该摩擦-热冲击试验设备中，使重锤39落在齿条38上以使齿轮30转动，借此使卡咬件32与试验件31的表面强硬接触。
结果示于表2。本发明的每个轧辊的磨损深度约为砂型铸铁辊的磨损深度的1/4，而且与高速钢辊的磨损深度相等。说到卡咬面积比，本发明各轧辊的该比值大致与砂型铸铁轧辊的相同，而是高速钢轧辊的约60％。这些结果表明，抗卡咬性随石墨量的增加而提高。
如上所述，本发明的轧辊在抗卡咬性上比得上常规的砂型铸铁轧辊，而在耐磨性上比后者高4倍。另外，与只有少量石墨的高速钢相比，本发明的轧辊显出对抗卡咬性有更大的改进。
                      表2试验辊号  石墨的面积比 MC碳化物的面积比 碳化物的面积比
         (％)           (％)            (％)
2        2.7            5.5            24.1
5        2.2            4.7            23.88(1)        2.5            -              38.69(2)        -              7.3            20.7
             表2(续)试验辊号     卡咬面积比    磨损深度
            (％)         (μm)
2            41            6
5            40            7
8(1)        38            27
9(2)        63            7注：(1)砂型铸铁轧辊
(2)高速钢轧辊
实施例3
用组分与实施例1中2号试验辊相同的熔体，用图1所示的连续壳型铸造设备制成一个外径600mm、辊长1800mm的复合辊。熔体温度为1580℃而浇注温度为1350℃。如图1所示地用线射法将Ca-Si孕育剂注射入盛于耐火模具1中的熔体中，孕育用Si量为0.2％(重量)。将如此制得的复合辊进行应力消除退火，自1100℃的硬化然后作550℃、20小时的回火三次。
对轧辊筒体的上铸造部、中间铸造部及下铸造部的5mm深处、25mm深处和50mm深处作外层的组分检查。该结果示于表3。另外，观察与上述相同部位处的金相组织显示的结果是石墨面积比为2.0～3.0％、MC碳化物面积比为4.5～5.5％，总碳化物(MC、M2C、M6C碳化物及渗碳体)的面积比为20～25％。这些结果与实施例1中的结果大致相同并证实了本发明复合辊在耐火性和抗卡咬性方面的优异性。
              表3
            (重量％)部位          C     Si    Mn    Ni上铸造部位
5mm    3.04    2.10  0.48  0.9025mm    3.00    2.08  0.47  0.8850mm    2.98    2.08  0.47  0.88中间铸造部位5mm    2.99     1.96  0.48  0.9125mm    3.05     1.98  0.49  0.8750mm    3.02     1.98  0.50  0.88下铸造部位5mm    3.01     1.92  0.51  0.9025mm    2.99     1.88  0.48  0.9150mm    2.99     1.91  0.47  0.95
          表3(续)
         (重量％)部位         Cr      Mo     V     W上铸造部位5mm    2.85    2.89    4.44   2.2025mm    2.91    2.90    4.48   2.1750mm    2.95    2.90    4.47   2.11中间铸造部位5mm    2.90    2.81    4.45   2.1825mm    3.02    2.85    4.46   2.0850mm    2.96    2.86    4.48   2.16下铸造部位5mm    2.84    2.85    4.51    2.2225mm    2.93    2.78    4.53    2.1950mm    2.95    2.77    4.51    2.26
通过使石墨颗粒与硬碳化物共存，现已可能提供有耐磨性和抗卡咬的热轧轧辊。这类轧辊用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中是很有效的。用这类轧辊可提高轧制工业的生产力。

Claims (15)

1、一种耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其组成主要为(重量％)2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物、面积比为40％或更少的渗碳体。
2、根据权利要求1的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的金相组织中除所述的MC碳化物外还包括面积比为0.2～20％的M2C碳化物、M6C碳化物和M7C3碳化物中的至少一种碳化物。
3、根据权利要求1的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的基体中主要包括马氏体、贝氏体或珠光体。
4、根据权利要求2的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的基体中主要包括马氏体、贝氏体或珠光体。
5、根据权利要求1～4中任一项的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的组成中还主要包括(重量％)0.2～4.0％的Ni、2.0～10.0％的W、1.0～10.0％的Co、1.0～10.0％的Nb、0.01～2.0％的Ti、0.002～0.2％的B和0.02～1.0％的Cu中的至少一种。
6、一种耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊，该轧辊有一耐磨及抗卡咬的铁基合金的外层及一个与该外层以冶金的方法结合的钢轴，该铁基合金的组成主要是(重量％)2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量的Fe和不可避免的杂质，其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更小的渗碳体。
7、根据权利要求6的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述外层的所述金相组织中除所述的MC碳化物外还含面积比为0.2～20％的M2C碳化物、M6C碳化物及M7C3碳化物中的至少一种。
8、根据权利要求6的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述外层的所述基体中主要含有马氏体、贝氏体或珠光体。
9、根据权利要求7的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述外层的所述基体中主要含有马氏体、贝氏体或珠光体。
10、根据权利要求6～9中任一项的耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊，其中所述外层的所述铁基合金还含有(重量％)0.2～4.0％的Ni、2.0～10.0％的W、1.0～10.0％的Co、1.0～10.0％的Nb、0.01～2.0％的Ti、0.002～0.2％的B和0.02～1.0％的Cu中的至少一种。
11、一种制造耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的方法，该轧辊有一耐磨及抗卡咬铁基合金的外层及一个用冶金学方法与该外层结合的钢轴，该铁基合金的组成基本上是(重量％)2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量的Fe和不可避免的杂质，其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物和面积比为40％或更小的渗碳体，其中至少在用作该外层的材料的熔体和所述钢轴的结合部位附近将含Si的孕育剂供入所述熔体中。
12、根据权利要求11制造耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的方法，其中用线射法将所述含Si孕育剂注射入所述熔体和所述钢轴结合部位附近。
13、根据权利要求11或12制造耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的方法，其中所述方法包括下述步骤：
将所述钢轴共轴地引入进一个复合模具的内部空间，该复合模具包括一个绕有感应加热线圈的耐火模具及一个设在该耐火模具下并与耐火模具共轴的冷却模具，将所述铁基合金熔体灌浇入所述钢轴和所述复合模具间的空间中；
在加热并搅动、同时用熔剂封住所述熔体表面的条件下以初晶结晶温度和比该初晶结晶温度高100℃的温度间的温度保持所述熔体；
与所述复合模具共轴地向下移动所述钢轴使所述熔体与所述冷却模具接触，借此使所述熔体凝固并与所述钢轴结合，从而使所述外层在所述钢轴体上连续形成，在所述外层的形成过程中用线射法将含Si的孕育剂注射入所述熔体和所述钢轴的所述结合部位的附近以使石墨颗粒以足量结晶出来。
14、根据权利要求11～12中任一项的制造耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的方法，其中所述的含Si的孕育剂是Ca-Si合金。
15、根据权利要求13的制造耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的方法，其中所述的含Si的孕育剂是Ca-Si合金。
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