CN111957925B - 用于轧制不锈钢的耐磨轧辊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

用于轧制不锈钢的耐磨轧辊及其制备方法，属于轧钢技术领域。先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层材料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.54‑3.75％C,1.21‑1.37％Si,1.17‑1.34％Mn,1.66‑1.87％Mo,1.24‑1.39％Cu,0.75‑0.88％Ni,0.13‑0.20％N,0.15‑0.19％B,3.45‑3.58％Cr,<0.035％S,<0.038％P,余量Fe。然后在离心机上浇注成成型，经淬火和回火处理后，获得硬度高，耐磨性好，且具有优异抗粘钢性能的轧辊，轧制不锈钢时具有优异的使用效果。

Description

用于轧制不锈钢的耐磨轧辊及其制备方法

技术领域

本发明公开了耐磨轧辊及其制备方法，特别涉及用于轧制不锈钢的耐磨轧辊及其制备方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

不锈钢具有优异的耐蚀性，在工业生产的各个领域获得了广泛的应用。由于不锈钢中含有大量铬元素，使不锈钢变形抗力增大，导致轧制不锈钢时轧辊的磨损加剧。另外，在热连轧不锈钢过程中极易与轧辊接触产生粘结，导致带钢表面局部失效，严重影响到带钢表面质量，并导致轧辊辊面失效。这种因轧材与轧辊发生粘结而导致的表面缺陷需要依靠后道冷轧工序研磨才能消除，极大增加了不锈钢的生产成本，成为制约不锈钢快速发展的主要工艺瓶颈。因此开发用于轧制不锈钢的耐磨轧辊迫在眉睫。

为了提高轧制不锈钢轧辊的使用寿命，中国发明专利CN 111168030A公开了一种含石墨的贝氏体半钢板带粗轧工作辊，结构是由辊身1-1、辊颈1-2和轴头1-3所组成，其特征在于：包括设置在辊身上的工作层组织，所述的工作层组织是由以下化学成分所组成：C1.5-1.8、Si1.2-1.8、Mn0.8-1.2、Cr1.5-3.5、Ni2.0-2.5、 Mo0.6-1.5、V0.05-0.2、Al0.02-0.03、O≤0.015；辊身有效工作层厚度50-90mm，辊面硬度65-75HSD；所述的辊颈采用低合金石墨钢，其是由以下化学成分所组成：C1.0-1.4、Si1.0-1.3、Mn0.5-0.8、Cr≤0.1、Ni≤0.1、Mo≤0.1、P≤0.03、S≤0.03，辊颈抗拉强度550-750MPa；所述的工作层组织是由两部分所组成的混合组织，其中主要部分包括有点块和团絮状石墨、呈断续分布的一次碳化物以及以粒状贝氏体，其余部分包括上贝氏体的回火组织、少量回火索氏体的基体和以弥散分布于基体上的颗粒状二次碳化物，所述的石墨的面积百分比为1～2％，一次碳化物的面积百分比为10～15％，基体组织中贝氏体总量占基体面积百分比50～ 65％，弥散的颗粒状二次碳化物占基体面积百分比15～20％；所述的辊身、辊颈以及轴头所组成的轧辊采用离心钢芯复合制造，所述离心钢芯复合制造方法是采用在高速离心旋转中，浇入外层金属液及外层金属液保护渣后先在外层金属液处于半凝固状态下即外层浇铸后5-12分钟，添加一层厚度在15-30mm的Fe基、低熔点、低质量密度、不会对外层、心部以及结合层金属产生有害作用的中间层金属液；其中，中间层金属液之一化学成分：C2.8-3.3、Si1.5-1.8、Mn0.5-1.0、 Cr≤0.1、Ni≤0.1、Mo≤0.1、P≤0.03、S≤0.03。中国发明专利CN1161011A还公开了热轧钢材尤其是不锈钢钢材时，能防止发生轧辊与被轧制钢材之间的烧结、轧辊的磨耗、轧辊及被轧制钢材表面粗糙的钢材热轧方法及热轧钢材用轧辊。该发明的钢材热轧方法，是至少在轧辊表面的与被轧制钢材接触的区域一边形成草酸盐(草酸铁、草酸钙等)被膜一边进行轧制的方法。具体地说，是例如在轧辊冷却水的至少一部分中，使用含有草酸或水溶性草酸盐的水溶液以及含有水溶性钙化合物的水溶液，在热轧中从不同系统的喷嘴一边将上述水溶液喷射到轧辊上进行冷却一边进行轧制的方法。另外，该发明的钢材热轧方法，也可以通过把轧辊浸入草酸水溶液中或者把草酸水溶液涂敷或喷涂到轧辊上，在轧辊表面的至少与被轧制钢材接触的区域形成草酸铁被膜，用该形成了草酸铁被膜的轧辊进行轧制。该发明的热轧钢材用轧辊，至少在其表面的与被轧制钢材接触的区域形成有上述的草酸盐被膜。

中国发明专利CN 1733960公开了一种用于光亮板抛光的工作轧辊，其采用模具钢，模具钢的成分为：C1.3～1.7％，Si小于0.7％，Mn小于 0.7％，P和S小于0.03％，Cr11～13％，Mo0.7～1.2％， V0.7～1.1％；上述模具钢的硬度选用60～63HRC；将上述模具钢做成工作辊后，用GC180目砂轮和研磨液来研磨模具钢，然后再经过抛光，使工作轧辊的表面粗糙度Ra为0.005～0.01μm，就获得了该发明的用于光亮板抛光的工作轧辊，它可以提高不锈钢光亮板品位，并降低高品质光亮板的轧辊准备成本，提高工作轧辊的准备和使用效率，适合在不锈钢行业上推广应用。中国发明专利CN 101003053还公开了一种防止镍铬轧辊表面氧化膜剥落的方法，它包括依次的下述步骤：(一)粗轧：将温度为1150±50℃的铁素体不锈钢连铸坯送入粗轧机，轧制成温度为1020～1050℃、变形率不小于78％、粗轧出口的厚度最大为35mm的不锈钢中间坯，由带有保温罩的粗轧出口辊道送往精轧，粗轧机前后辅助设施冷却水，实现过钢时不喷水，不轧钢时喷水，粗轧出口采用蒸汽吹扫，吹尽钢板表面聚集的水；粗轧与精轧之间辊道上下安装带有蓄热板的保温罩，控制散热，辊道冷却水不能飞溅到钢板上，粗轧出口温度控制在1030℃-1050℃；(二)精轧：I把温度≥950℃的不锈钢带钢送入第一精轧机架轧制，第一精轧机架的轧辊的表面粗糙度值Ra≤0.9μm，最大形变率≤42％； II把轧制后的不锈钢带钢送入第二精轧机架轧制，第二精轧机架的轧辊的表面粗糙度值Ra≤0.6μm，最大形变率≤38％；III把轧制后的不锈钢带钢送入第三精轧机架轧制，第三精轧机架的轧辊的表面粗糙度值Ra≤0.6μm，最大形变率≤36％；经过六至七架精轧机架轧制，轧制为成品，精轧终轧温度控制在820～860℃，在精轧过程中不除鳞，关闭铁鳞抑制水。中国发明专利CN 103046093A还公开了一种提高高速钢轧辊表层耐磨性的脉冲电沉积方法，其特征在于包括如下步骤： (1)制备电解液：电解液组成为：柠檬酸H₃C₆H₅O₇·H₂O，浓度范围为每升电解液含有100g-140gH₃C₆H₅O₇·H₂O；钨盐，钨盐的摩尔浓度范围为每升电解液 0.025-0.3mol；钒盐，钒盐的摩尔浓度范围为：每升电解液0.8-1.2mol；铬盐，铬盐的摩尔浓度范围为：每升电解液0.9-1.8mol；阳离子表面活性剂：季铵盐型，浓度为每升电解液4-8mg；将上述物质加入到去离子水中，搅拌均匀得到电解液；电解液pH值适宜范围为5-6，电解液温度适宜范围为50-70℃；(2)实施电脉冲沉积，在轧辊表面沉积W-V-Cr/HNP耐磨层，HNP是指硬质纳米颗粒：以表面机加工后的高速钢轧辊材料为阴极材料；以不锈钢为阳极材料；配制好电解液后，在电解液内加入硬质纳米颗粒，颗粒浓度为每升电解液25-35g；为确保颗粒的分散，采用高能超声处理含有纳米颗粒的电解液，并为确保超声作用效果，进行多点超声处理，并在电沉积过程中持续；高能超声场频率范围15-30kHz，强度2-60W/m²；电脉冲设备的主要参数的控制范围为：脉冲频率范围800-1200 Hz，峰值电流密度40-45A/dm²，占空比40-50％；电脉冲沉积的沉积速率范围为 50-60μm/h，电沉积时间设定为1-2h。沉积层与轧辊界面接触好，不脱落，一定厚度的沉积层提高了轧辊表层耐磨性和毫米过钢量。中国发明专利CN 104096712A还公开了一种炉卷轧机上高速钢轧辊的使用方法，所述炉卷轧机上高速钢轧辊的使用方法包括：使用高速钢轧辊作为述炉卷轧机的工作辊；用冷却水对所述高速钢轧辊进行冷却，所述高速钢轧辊的下线温度为65至70℃；所述高速钢轧辊的初始凸度为-300至-200μm；采用油水混喷方式润滑；采取异步长的窜辊策略。该发明实现了在炉卷轧机上正常使用高速钢轧辊，从而降低轧辊磨损造成的边部高点及边部减薄问题，使得不锈钢带钢的板型良好。同时减小了不锈钢带钢头尾超厚长度，而且高速钢轧辊压轧制的不锈钢钢带表面粗糙度、光泽度都也有很大改善。

中国发明专利CN 105063500A公开了一种轧制不锈钢板用的冷轧辊及其制备方法，冷轧辊的成分及其重量百分含量为：C为0.50～0.90％；Si为0.20～0.80％； Mn为0.40～1.0％；Cr为2.8～4.0％；Ni为0.20～0.60％；Mo为0.20-0.60％；S、 P均≤0.015％；其余为Fe和不可避免杂质。制备方法为：辊坯制作→粗加工及调质热处理→半精加工、精磨辊身并进行超声波探伤检查→对辊身进行920～950℃的高温感应淬火→淬火后立即进行-80～-100℃的深冷处理→将冷处理后的轧辊进行160-180℃的回火保温处理。该发明的冷轧辊表面硬度为85-90HSD并具备良好的抗裂纹延展性能以及较高的基体强度。中国发明专利CN 108326047A还公开了一种精轧机架不锈钢角钢专用轧辊生产工艺，包括轧辊外层成分配比、轧辊内芯成分配比、轧辊规格设定、轧辊加工处理、后期处理，其特征在于：对于精轧机架不锈钢角钢专用轧辊的具体生产步骤为：步骤一：轧辊外层成分配比；步骤二：轧辊内芯成分配比；步骤三：轧辊规格设定；步骤四：轧辊加工处理；步骤五：后期处理。所述轧辊外层成分配比，C：3.20％-3.50％；Si：0.70％-1.20％； Mn：0.60％-1.00％；P≦0.03％；S≦0.025％；Cr：1.00％-1.50％；Ni：3.50％-4.00％； Mo：0.40％-0.80％；V：0.20％-0.60％；Nb:0.20％-0.60％，按照上述的成分比配比放在熔炼炉进行热加工融合处理。所述轧辊内芯成分配比：C：3.20％-3.50％； Si：2.20％-2.40％；Mn：0.50％-0.80％；P≦0.03％；S≦0.025％；Mg≧0.04％，将轧辊内芯成分放置在熔炼炉进行热加工融合处理。所述轧辊规格设定，轧辊工作厚度：80mm-120mm；轧辊辊面硬度：70-80HSD，辊面抗拉强度≧350Mpa；辊颈硬度：35HSD-45HSD，抗拉强度≧450Mpa。

上述制备轧辊或改进轧辊使用的方法，尽管对提高轧制不锈钢轧辊的寿命具有有益的效果，但仍存在轧辊耐磨性低和不锈钢易粘附于轧辊辊面的不足。

发明内容

本发明目的是在轧辊中增加硬质相数量，进一步提高轧辊耐磨性。另外，在轧辊中加入促进析出细小石墨的元素，防止轧制不锈钢时发生粘钢现象，有利于进一步提高轧辊寿命，并改善热轧不锈钢表面质量。用于轧制不锈钢的耐磨轧辊的具体制备工艺步骤是：

①先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层材料，采用废钢、增碳剂、钼铁、镍板、铜板、硅铁、含氮锰铁、硼铁和铬铁配料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.54-3.75％C,1.21-1.37％Si,1.17-1.34％Mn,1.66-1.87％Mo, 1.24-1.39％Cu,0.75-0.88％Ni,0.13-0.20％N,0.15-0.19％B,3.45-3.58％Cr,<0.035％S, <0.038％P,余量Fe；铁水熔清后升温至1521-1536℃，加入占炉内铁水质量分数 0.55-0.60％的铝脱氧和合金化，保温4-6分钟，将铁水出炉到浇包；

②浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1415-1432℃，将其浇入立式离心机上高速旋转的铸型内获得轧辊外层，铸型转速为1080-1150rpm；并在铁水浇注过程中，随铁水流浇入颗粒尺寸1.5-3.5mm、并经300-350℃烘烤80-100 分钟的硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金；硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金加入量占进入铸型内铁水质量分数的1.4-1.6％；铁水全部进入铸型后，往铸型内加入O 型玻璃渣，O型玻璃渣加入量控制在3.8-4.2kg/m²轧辊外层内表面；

③当轧辊外层内表面温度降至1231-1256℃时，将铸型转速降至650-680 rpm，并往铸型内浇入球铁铁水，获得轧辊辊芯；浇注球铁铁水时，前面浇注的 35-50％球铁铁水浇注速度快，达到16-18kg/s，并使球铁铁水沿着轧辊外层内表面流入铸型；后面浇注的剩余的50-65％球铁铁水浇注速度减慢到10-13kg/s；球铁铁水浇注温度为1372-1385℃；球铁铁水全部浇注后将离心机停机；当铁水全部凝固后，开箱取出轧辊，打磨清砂后进行粗加工；

④将步骤③中粗加工后的轧辊，随炉加热至980-995℃，保温2.5-3.0小时，随后出炉对辊面喷雾冷却120-150s，接着吹风冷却5-6分钟，最后空冷至辊面温度280-330℃时，继续入炉加热至350-380℃，保温16-18小时，炉冷至温度低于 120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。

如上所述硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金的化学组成及质量分数为： 41.27-42.02％Si,11.16-11.55％Ca,5.18-5.41％Zr,3.60-3.95％Y,5.24-5.57％K, 4.75-4.98％Zn,6.38-6.64％Ti,7.72-7.98％Ba,≤0.7％C,≤0.035％P,≤0.055％S，余量为Fe。

如上所述球铁铁水的化学组成及质量分数为：3.13-3.38％C,1.88-2.17％Si,0.40-0.60％Mn,0.31-0.42％Mo,0.58-0.73％Cu,0.27-0.35％Ni,0.040-0.067％Mg,0.18-0.23％Sb,0.037-0.054％Ce,≤0.045％P,≤0.020％S，余量为Fe。

本发明用于轧制不锈钢的耐磨轧辊，为了提高耐磨性，需要增加轧辊中硬质相数量；防止轧制不锈钢时发生粘钢现象，需要在轧辊中加入促进热处理时析出细小石墨的元素，并改进轧辊热处理方法。本发明先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层材料，采用废钢、增碳剂、钼铁、镍板、铜板、硅铁、含氮锰铁、硼铁和铬铁配料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.54-3.75％C,1.21-1.37％Si, 1.17-1.34％Mn,1.66-1.87％Mo,1.24-1.39％Cu,0.75-0.88％Ni,0.13-0.20％N, 0.15-0.19％B,3.45-3.58％Cr,<0.035％S,<0.038％P,余量Fe。外层铁水中，加入较多的碳，主要目的是为了与铬、锰、钼等元素结合，生成高硬度的M(M＝Cr,Mo, Mn,Fe)₃C，碳含量多，生成的M₃C型碳化物数量增多，有利于提高轧辊耐磨性。碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着C量提高，碳化物增多；随着Cr/C比的增加，共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程，共晶碳化物晶体类型经历由M₃C→M₃C+M₇C₃→M₇C₃的变化过程。本发明适当降低铬含量，目的是为了获得M₃C型碳化物，在高温加热过程中，部分M₃C型碳化物，变成石墨和合金元素，合金元素固溶于基体，提高基体淬透性，部分石墨残留在轧辊中，有利于防止轧制不锈钢时发生粘钢现象，改善不锈钢表面质量。硅是非碳化物生成元素，铁水中加入1.21-1.37％Si，更有利于石墨的析出。加入1.24-1.39％Cu,0.75-0.88％Ni,0.13-0.20％N,0.15-0.19％B，可以大幅度提高轧辊淬透性，确保轧辊工作层不会出现珠光体组织。铁水熔清后升温至1521-1536℃，加入占炉内铁水质量分数0.55-0.60％的铝脱氧和合金化，保温4-6分钟，将铁水出炉到浇包。铝元素固溶于基体，能够提高基体高温硬度，改善轧辊高温耐磨性。铝还有促进M₃C型碳化物呈断网孤立分布的效果，有利于提高轧辊的强韧性。

本发明浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1415-1432℃，将其浇入立式离心机上高速旋转的铸型内获得轧辊外层，铸型转速为1080-1150rpm，确保轧辊组织致密。本发明在铁水浇注过程中，随铁水流浇入颗粒尺寸1.5-3.5mm，并经300-350℃烘烤80-100分钟的硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金，硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金的化学组成及质量分数为：41.27-42.02％Si,11.16-11.55％Ca, 5.18-5.41％Zr,3.60-3.95％Y,5.24-5.57％K,4.75-4.98％Zn,6.38-6.64％Ti, 7.72-7.98％Ba,≤0.7％C,≤0.035％P,≤0.055％S，余量为Fe，硅-钙-锆-稀土-锌-钾- 钛-钡合金加入量占进入铸型内铁水质量分数的1.4-1.6％。加入的硅-钙-锆-稀土- 锌-钾-钛-钡合金颗粒中，含有41.27-42.02％Si，可以增加凝固核心，细化凝固组织，促进石墨的析出。含有11.16-11.55％Ca和7.72-7.98％Ba，可以细化凝固组织，改善夹杂物形态和分布。特别是5.18-5.41％Zr和6.38-6.64％Ti，可以与铁水中的碳、氮结合，生成高熔点且细小的(Ti,Zr)(C,N)颗粒，可以作为奥氏体和M₃C型碳化物的凝固核心，促进凝固组织的进一步细化和M₃C型碳化物的断网和孤立分布。碳化物呈网状结构及石墨空穴的边界效应，会使材料抗热裂纹性能欠佳，所制成轧辊在不锈钢轧制过程中，随着轧制量的增加会产生热裂纹，因此需要经常停机更换轧辊，将其撤下修复，不仅影响生产效率，增加更换操作强度和修复工作量，而且热裂纹的产生大大降低了轧辊的使用寿命，导致生产成本较高。含有5.24-5.57％K,4.75-4.98％Zn，可以进一步促进M₃C型碳化物的断网和孤立分布，提高轧辊抗热裂能力。含有3.60-3.95％Y和5.24-5.57％K，可以促进石墨的细小均匀分布，还具有脱氧、脱硫效果，进一步改善轧辊综合性能。铁水全部进入铸型后，往铸型内加入O型玻璃渣，O型玻璃渣加入量控制在3.8-4.2 kg/m²轧辊外层内表面，主要是为了改善轧辊外层和辊芯的结合效果，提高结合强度，确保轧辊使用中不发生开裂和剥落。

本发明当轧辊外层内表面温度降至1231-1256℃时，将铸型转速降至650-680rpm，并往铸型内浇入球铁铁水，获得轧辊辊芯。浇注球铁铁水时，前面浇注的 35-50％球铁铁水浇注速度快，达到16-18kg/s，并使球铁铁水沿着轧辊外层内表面流入铸型。这样可以冲刷轧辊外层内表面的夹杂物，改进辊芯与轧辊外层的结合效果，提高结合强度。后面浇注的50-65％球铁铁水浇注速度减慢到10-13kg/s，确保获得致密的辊芯。球铁铁水浇注温度为1372-1385℃，球铁铁水的化学组成及质量分数为：3.13-3.38％C,1.88-2.17％Si,0.40-0.60％Mn,0.31-0.42％Mo, 0.58-0.73％Cu,0.27-0.35％Ni,0.040-0.067％Mg,0.18-0.23％Sb,0.037-0.054％Ce, ≤0.045％P,≤0.020％S，余量为Fe。球铁铁水中含有0.31-0.42％Mo,0.58-0.73％Cu 和0.27-0.35％Ni，可以细化辊芯组织，提高辊芯强度。加入0.040-0.067％Mg, 0.18-0.23％Sb,0.037-0.054％Ce，可以改善球化效果，获得细小分布均匀的球状石墨。球铁铁水全部浇注后将离心机停机；当铁水全部凝固后，开箱取出轧辊，打磨清砂后进行粗加工。粗加工后的轧辊，随炉加热至980-995℃，保温2.5-3.0小时，实现部分M3C碳化物的分解和高温奥氏体中合金元素增加，提高淬透性。随后出炉对辊面喷雾冷却120-150s，确保轧辊中不出现低硬度的珠光体。接着吹风冷却5-6分钟，最后空冷至辊面温度280-330℃，可以获得马氏体+残留奥氏体基体，具有优异耐磨性。继续入炉加热至350-380℃，保温16-18小时，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，可以消除应力，稳定组织，确保轧辊的安全使用。

本发明与现有技术相比，具有以下特点：

1)本发明轧辊中耐磨硬质相碳化物的体积分数达到38.26％-41.73％，使轧辊具有优异的耐磨性；

2)本发明轧辊辊身组织中含有细小的石墨，石墨体积分数达到0.96-1.23％，有利于防止轧制不锈钢时发生粘钢现象，可以改善不锈钢表面质量；

3)本发明轧辊中不含铌、钴、钒等昂贵合金元素，制造成本低；

4)本发明轧辊辊身硬度高，硬度均匀性好，辊颈强度高，韧性好，用于轧制不锈钢，使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊提高1倍以上，且不会产生粘钢，提高了带钢表面质量。

说明书附图

图1为耐磨轧辊示意图

1-轧辊外层(耐磨铸铁)；2-轧辊辊芯(球铁)。

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：

用于轧制不锈钢的耐磨轧辊，由轧辊外层1和轧辊辊芯2通过离心复合铸造方法成一体，具体制备工艺步骤是：

①先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层1材料，采用废钢、增碳剂、钼铁、镍板、铜板、硅铁、含氮锰铁、硼铁和铬铁配料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.65％C,1.28％Si,1.29％Mn,1.73％Mo,1.28％Cu,0.79％Ni,0.17％N, 0.18％B,3.46％Cr,0.034％S,0.031％P,余量Fe；铁水熔清后升温至1528℃，加入占炉内铁水质量分数0.58％的铝脱氧和合金化，保温5分钟，将铁水出炉到浇包；

②浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1427℃，将其浇入立式离心机上高速旋转的铸型内获得轧辊外层1，铸型转速为1120rpm；并在铁水浇注过程中，随铁水流浇入颗粒尺寸1.5-3.5mm，并经320℃烘烤90分钟的硅-钙-锆- 稀土-锌-钾-钛-钡合金(所述硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金的化学组成及质量分数为：41.86％Si,11.40％Ca,5.32％Zr,3.85％Y,6.48％Ti,5.24％K,4.98％Zn, 7.79％Ba,0.61％C,0.033％P,0.038％S，余量为Fe)；硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金加入量占进入铸型内铁水质量分数的1.6％；铁水全部进入铸型后，往铸型内加入O型玻璃渣，O型玻璃渣加入量控制在4.0kg/m²轧辊外层1内表面；

③当轧辊外层1内表面温度降至1244-1251℃时，将铸型转速降至660rpm，并往铸型内浇入球铁铁水(所述球铁铁水的化学组成及质量分数为：3.28％C, 1.94％Si,0.48％Mn,0.35％Mo,0.66％Cu,0.29％Ni,0.048％Mg,0.21％Sb,0.042％Ce, 0.041％P,0.010％S，余量为Fe)，获得轧辊辊芯2；浇注球铁铁水时，前面浇注的45％球铁铁水浇注速度快，达到17kg/s，并使球铁铁水沿着轧辊外层1内表面流入铸型；后面浇注的55％球铁铁水浇注速度减慢到12kg/s；球铁铁水浇注温度为1376℃；球铁铁水全部浇注后将离心机停机；当铁水全部凝固后，开箱取出轧辊，打磨清砂后进行粗加工；

④将步骤③中粗加工后的轧辊，随炉加热至985℃，保温3.0小时，随后出炉对辊面喷雾冷却140s，接着吹风冷却6分钟，最后空冷至辊面温度293-311℃时，继续入炉加热至360℃，保温17小时，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。轧辊力学性能见表1。

实施例2：

用于轧制不锈钢的耐磨轧辊，由轧辊外层1和轧辊辊芯2通过离心复合铸造方法成一体，具体制备工艺步骤是：

①先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层1材料，采用废钢、增碳剂、钼铁、镍板、铜板、硅铁、含氮锰铁、硼铁和铬铁配料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.75％C,1.21％Si,1.34％Mn,1.66％Mo,1.39％Cu,0.75％Ni,0.20％N, 0.15％B,3.58％Cr,0.030％S,0.034％P,余量Fe；铁水熔清后升温至1536℃，加入占炉内铁水质量分数0.60％的铝脱氧和合金化，保温6分钟，将铁水出炉到浇包；

②浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1432℃，将其浇入立式离心机上高速旋转的铸型内获得轧辊外层1，铸型转速为1150rpm；并在铁水浇注过程中，随铁水流浇入颗粒尺寸1.5-3.5mm，并经350℃烘烤80分钟的硅-钙-锆- 稀土-锌-钾-钛-钡合金(所述硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金的化学组成及质量分数为：42.02％Si,11.16％Ca,5.41％Zr,3.60％Y,5.57％K,4.75％Zn,6.64％Ti, 7.72％Ba,0.39％C,0.031％P,0.043％S，余量为Fe)；硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金加入量占进入铸型内铁水质量分数的1.4％；铁水全部进入铸型后，往铸型内加入O型玻璃渣，O型玻璃渣加入量控制在4.2kg/m²轧辊外层1内表面；

③当轧辊外层1内表面温度降至1244-1256℃时，将铸型转速降至680rpm，并往铸型内浇入球铁铁水(所述球铁铁水的化学组成及质量分数为：3.38％C, 1.88％Si,0.60％Mn,0.31％Mo,0.73％Cu,0.27％Ni,0.067％Mg,0.18％Sb,0.054％Ce, 0.036％P,0.011％S，余量为Fe)，获得轧辊辊芯2；浇注球铁铁水时，前面浇注的50％球铁铁水浇注速度快，达到18kg/s，并使球铁铁水沿着轧辊外层1内表面流入铸型；后面浇注的50％球铁铁水浇注速度减慢到10kg/s；球铁铁水浇注温度为1385℃；球铁铁水全部浇注后将离心机停机；当铁水全部凝固后，开箱取出轧辊，打磨清砂后进行粗加工；

④将步骤③中粗加工后的轧辊，随炉加热至995℃，保温2.5小时，随后出炉对辊面喷雾冷却150s，接着吹风冷却5分钟，最后空冷至辊面温度321-330℃时，继续入炉加热至380℃，保温16小时，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。轧辊力学性能见表1。

实施例3：

用于轧制不锈钢的耐磨轧辊，由轧辊外层1和轧辊辊芯2通过离心复合铸造方法成一体，具体制备工艺步骤是：

①先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层1材料，采用废钢、增碳剂、钼铁、镍板、铜板、硅铁、含氮锰铁、硼铁和铬铁配料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.54％C,1.37％Si,1.17％Mn,1.87％Mo,1.24％Cu,0.88％Ni,0.13％N, 0.19％B,3.45％Cr,0.031％S,0.036％P,余量Fe；铁水熔清后升温至1521℃，加入占炉内铁水质量分数0.55％的铝脱氧和合金化，保温4分钟，将铁水出炉到浇包；

②浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1415℃，将其浇入立式离心机上高速旋转的铸型内获得轧辊外层1，铸型转速为1080rpm；并在铁水浇注过程中，随铁水流浇入颗粒尺寸1.5-3.5mm，并经300℃烘烤100分钟的硅-钙-锆- 稀土-锌-钾-钛-钡合金合金(所述硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金的化学组成及质量分数为：41.27％Si,11.55％Ca,5.18％Zr,3.95％Y,6.38％Ti,5.39％K,4.81％Zn, 7.98％Ba,0.33％C,0.032％P,0.048％S，余量为Fe)；硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金加入量占进入铸型内铁水质量分数的1.5％；铁水全部进入铸型后，往铸型内加入O型玻璃渣，O型玻璃渣加入量控制在3.8kg/m²轧辊外层1内表面；

③当轧辊外层1内表面温度降至1231-1239℃时，将铸型转速降至650rpm，并往铸型内浇入球铁铁水(所述球铁铁水的化学组成及质量分数为：3.13％C, 2.17％Si,0.40％Mn,0.42％Mo,0.58％Cu,0.35％Ni,0.040％Mg,0.23％Sb,0.037％Ce, 0.036％P,0.009％S，余量为Fe)，获得轧辊辊芯2；浇注球铁铁水时，前面浇注的35％球铁铁水浇注速度快，达到16kg/s，并使球铁铁水沿着轧辊外层1内表面流入铸型；后面浇注的65％球铁铁水浇注速度减慢到13kg/s；球铁铁水浇注温度为1372℃；球铁铁水全部浇注后将离心机停机；当铁水全部凝固后，开箱取出轧辊，打磨清砂后进行粗加工；

④将步骤③中粗加工后的轧辊，随炉加热至980℃，保温3.0小时，随后出炉对辊面喷雾冷却120s，接着吹风冷却6分钟，最后空冷至辊面温度280-293℃时，继续入炉加热至350℃，保温18小时，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。轧辊力学性能见表1。

表1轧辊力学性能

本发明轧辊中耐磨硬质相碳化物的体积分数达到38.26％-41.73％，使轧辊具有优异的耐磨性。本发明轧辊的辊身组织中还含有细小的石墨，石墨体积分数达到0.96-1.23％，有利于防止轧制不锈钢时发生粘钢现象，可以改善不锈钢表面质量。本发明轧辊中不含铌、钴、钒等昂贵合金元素，制造成本低。本发明轧辊辊身硬度高，大于87HSD，硬度均匀性好，辊面硬度差小于1.1HSD，辊身韧性好，大于18J/cm²，具有优异的抗热疲劳性能。辊颈强度高，大于780MPa，韧性好，延伸率大于5％，具有优异的抗断裂能力。本发明轧辊用于轧制不锈钢，使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁轧辊提高1倍以上，生产成本相当，且不会发生粘钢现象，明显提高了带钢表面质量，还提高了轧机生产作业率，减轻了工人劳动强度，推广应用具有很好的经济和社会效益。

Claims (4)

1.一种用于轧制不锈钢的耐磨轧辊的制备方法，其特征在于采用电炉熔炼，离心复合铸造成形，具体制备工艺步骤包括如下：

①先在中频感应电炉内熔炼轧辊外层材料，采用废钢、增碳剂、钼铁、镍板、铜板、硅铁、含氮锰铁、硼铁和铬铁配料，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在3.54-3.75％C,1.21-1.37％Si,1.17-1.34％Mn,1.66-1.87％Mo,1.24-1.39％Cu,0.75-0.88％Ni,0.13-0.20％N,0.15-0.19％B,3.45-3.58％Cr,<0.035％S,<0.038％P,余量Fe；铁水熔清后升温至1521-1536℃，加入占炉内铁水质量分数0.55-0.60％的铝脱氧和合金化，保温4-6分钟，将铁水出炉到浇包；

②浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1415-1432℃，将其浇入立式离心机上高速旋转的铸型内获得轧辊外层，铸型转速为1080-1150rpm；并在铁水浇注过程中，随铁水流浇入颗粒尺寸1.5-3.5mm、并经300-350℃烘烤80-100分钟的硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金；硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金加入量占进入铸型内铁水质量分数的1.4-1.6％；铁水全部进入铸型后，往铸型内加入O型玻璃渣，O型玻璃渣加入量控制在3.8-4.2kg/m²轧辊外层内表面；

③当轧辊外层内表面温度降至1231-1256℃时，将铸型转速降至650-680rpm，并往铸型内浇入球铁铁水，获得轧辊辊芯；浇注球铁铁水时，前面浇注的35-50％球铁铁水浇注速度快，达到16-18kg/s，并使球铁铁水沿着轧辊外层内表面流入铸型；后面浇注的剩余的50-65％球铁铁水浇注速度减慢到10-13kg/s；球铁铁水浇注温度为1372-1385℃；球铁铁水全部浇注后将离心机停机；当铁水全部凝固后，开箱取出轧辊，打磨清砂后进行粗加工；

④将步骤③中粗加工后的轧辊，随炉加热至980-995℃，保温2.5-3.0小时，随后出炉对辊面喷雾冷却120-150s，接着吹风冷却5-6分钟，最后空冷至辊面温度280-330℃时，继续入炉加热至350-380℃，保温16-18小时，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。

2.按照权利要求1所述的一种用于轧制不锈钢的耐磨轧辊的制备方法，其特征在于，所述硅-钙-锆-稀土-锌-钾-钛-钡合金的化学组成及质量分数为：41.27-42.02％Si,11.16-11.55％Ca,5.18-5.41％Zr,3.60-3.95％Y,5.24-5.57％K,4.75-4.98％Zn,6.38-6.64％Ti,7.72-7.98％Ba,≤0.7％C,≤0.035％P,≤0.055％S，余量为Fe。

3.按照权利要求1所述的一种用于轧制不锈钢的耐磨轧辊的制备方法，其特征在于，所述球铁铁水的化学组成及质量分数为：3.13-3.38％C,1.88-2.17％Si,0.40-0.60％Mn,0.31-0.42％Mo,0.58-0.73％Cu,0.27-0.35％Ni,0.040-0.067％Mg,0.18-0.23％Sb,0.037-0.054％Ce,≤0.045％P,≤0.020％S，余量为Fe。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的耐磨轧辊。

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