CN115319059B - 耐磨窄带钢轧辊及其制备方法 - Google Patents

耐磨窄带钢轧辊及其制备方法 Download PDF

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Abstract

耐磨窄带钢轧辊及其制备方法，属于轧辊技术领域。耐磨窄带钢轧辊包括工作层以及球墨铸铁辊芯两部分，用两台电炉分别熔炼工作层(外层)耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水；外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1424‑1447℃后，加入锰铁，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.07‑3.22％C，<0.7％Si，4.12‑4.37％Mn，3.28‑3.41％Cr，0.14‑0.18％N，<0.04％S,<0.04％P，余量为Fe及不可避免杂质，工作层和球墨铸铁辊芯通过离心复合成一体，经热处理后，即可获得性能优异、使用效果好的耐磨窄带钢轧辊。

Description

耐磨窄带钢轧辊及其制备方法
技术领域
本发明公开了窄带钢轧辊及其制备方法，特别涉及一种耐磨窄带钢轧辊及其制备方法，属于轧辊技术领域。
背景技术
宽度小于600mm的带钢称为窄带钢。由于窄带钢轧机大多无板形控制手段，而轧辊的耐磨性又直接影响了轧件的断面形状、轧辊的轧制吨位，换辊的次数，最终影响产品质量与成本。为提高轧制吨位，改善带钢表面质量，开发耐磨窄带钢轧辊非常必要。中国发明专利CN111889517A公开了一种石墨钢窄带钢可逆粗轧机使用的轧辊及其制造方法，该轧辊具有上下对称式分布的两个轧辊，所述轧辊具有由石墨钢窄带钢制成的轧辊本体，所述轧辊本体上具有圆柱工作辊面，轧辊本体的左端设置有由石墨钢窄带钢制成的左轴承安装部，轧辊本体的右端设置有由石墨钢窄带钢制成的右轴承安装部，所述左轴承安装部的左侧设置有由石墨钢窄带钢制成的连接部，所述右轴承安装部的右侧设置有由石墨钢窄带钢制成的传动部。轧制量比传统的合金钢、半钢提高，取得较好的经济效益与使用效果。中国发明专利CN110218944A还公开了一种窄带钢可逆粗轧机使用的石墨钢轧辊及其加工工艺，解决现有技术中存在无法满足使用需求的缺点，包括上辊和下辊，所述上辊与下辊对称设置，所述上辊和下辊均包括辊体，所述辊体的两侧均固定设置有轴承档，所述轴承档的另一侧分别固定设置有第一辊颈以及第二辊颈，所述第二辊颈的另一侧固定设置有传动部，该发明中提出的一种窄带钢可逆粗轧机使用的石墨钢轧辊，通过球化剂和孕育剂对钢水进行球化以及孕育处理，配合电磁振动离心浇注的方式，可提高钢液凝固结晶的显微组织，消除组织疏松区。中国发明专利CN107779733A还公开了一种窄带钢二辊轧机用耐磨高铬铸铁离心复合轧辊及生产工艺，所述轧辊包括三层离心复合结构，工作层材质为高铬铸铁，中间过渡层材质为石墨钢，轧辊芯部材质为球墨铸铁。生产工艺包括铁水变质处理、离心浇注、热处理工序；所述热处理工序，采用两段去应力退火热处理工艺。本发明通过合理的成分设计，铁水变质处理、特殊的离心浇注工艺、热处理等手段，使其耐磨性，热稳定性显著提高。中国发明专利CN107511398A还公开了一种抗磨型带钢用强展轧辊，属于窄带钢生产设备领域。所述轧辊工作层材料采用，含C2.0-3.0、Si0.4-1.0、Mn0.6-1.0、Cr8-32、Ni0.8-1.8、Mo0.8-2.0、V0.2-1.2的高铬钼钒系合金材料；辊型采用正玄曲线。该轧辊用于窄带钢粗轧机架，具有对带钢坯料强制展宽效率高、消除钢坯心部疏松、提高板材质量功效；该轧辊超强的抗磨性能，在线时间是传统NiCrMo轧辊的2-3倍；该轧辊良好的抗热裂、抗疲劳掉肉特性，其下机车修量较传统NiCrMo轧辊减少40％，板面质量有明显改善；综合使用寿命提高至传统轧辊3倍以上，综合吨钢成本降低30％。中国发明专利CN105033227A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，提高了辊颈抗拉强度，杜绝了使用中的断辊现象。中国发明专利CN101417380A还公开了一种轧制窄带钢的复合式轧辊的制造方法。该发明所采用的轧辊制造方法是在轧辊芯外装配有轧辊外套，轧辊芯采用球墨铸铁材料制成，轧辊外套采用铬系合金钢制成，将轧辊外套表面进行强化处理，所述强化处理是将轧辊外套放入特制的离子注渗炉中，进行离子注渗处理，经离子注渗处理后的轧辊外套采用热装的办法与轧辊芯装配在一起，所述热装法是先在辊芯表面涂上一层黄油，黄油中掺杂着细小的碳化钨粉，然后对辊套进行加热，将加热后的轧辊外套套装在轧辊芯上。该发明的优点和技术效果在于，轧辊套被磨损到不能继续使用的时候，可以将其从轧辊芯上拆卸下来，将新的辊套换上，整个轧辊还可以继续使用。
但是采用上述方法制造轧辊，尽管轧辊硬度和耐磨性有都所提高，但是，目前使用的各种耐磨窄带钢轧辊，在热轧窄带钢过程中，极易发生粘钢现象，导致带钢表面易与轧辊的工作层发生黏连，严重降低热轧窄带钢的表面质量，开发新的轧辊材料和制造方法，从而提高热轧窄带钢的表面质量迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在提高轧辊硬度基础上，适当提高硫、铜含量，本发明铸铁轧辊中添加的铜一部分还可溶入基体起沉淀强化的作用，并且在一定的温度下时效可析出纳米级ε－Cu相，产生沉淀强化，可显著提高铸铁基体的强度，有利于显著提高轧辊耐磨性。硫和铜添加使铸铁的摩擦系数显著降低，一是硫与铜结合原位自生形成细小弥散分布的CuS金属硫化物自润滑相，其晶体结构为六方晶系结构，易沿密排面滑移，进行塑形变形，从而具有良好的润滑性能，故显著降低摩擦副间的摩擦因子，提高抗磨损性能。另外，在摩擦产生高温的接触区S与Fe形成FeS润滑膜层，使摩擦副之间的材料的粘附减少，进一步降低粘着磨损，可以显著减轻窄带钢与热轧辊的黏连，在确保窄带钢轧辊具有优异耐磨性基础上，具有优异的抗粘钢效果，可以实现改善热轧窄带钢表面质量的目的。
一种耐磨窄带钢轧辊的制备方法，耐磨窄带钢轧辊包括工作层以及球墨铸铁辊芯两部分，工作层和球墨铸铁辊芯通过离心复合铸造成一体，具体制备工艺步骤如下：
①用两台电炉分别熔炼外层工作层对应的耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水；
其中外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1424-1447℃后，加入锰铁，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.07-3.22％C,<0.7％Si,4.12-4.37％Mn,3.28-3.41％Cr,0.14-0.18％N,<0.04％S,<0.04％P,余量为Fe及不可避免的杂质；铁水升温至1533-1556℃后，往炉内分别加入占炉内铁水质量分数0.8-0.9％的电解铜和0.6-0.7％的硫铁FeS40，保温10-12分钟后，加入占炉内铁水质量分数0.10-0.15％的金属铝，然后出炉到浇包；浇包底部预先放置了颗粒尺寸2-4mm钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲；钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲的加入量，分别占进入浇包内铁水质量分数0.25-0.30％、0.65-0.80％、0.08-0.12％和0.05-0.09％；外层铁水经扒渣静置后，温度降至1448-1463℃时直接浇入离心机上高速旋转的铸型内，铸型转速850-900rpm；辊芯球墨铸铁铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、铜板和铬铁混合加热熔化，铁水熔清后加入硅铁和锰铁；并将铁水升温至1463-1485℃，然后加入少量钒铁和钛铁，并出炉到浇包，铁水出炉过程加入硅钙合金，硅钙合金加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.25-0.30％；浇包底部还加入少量金属锑和稀土镁硅铁合金，浇包内辊芯球墨铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3.25-3.41％C,2.07-2.36％Si,0.44-0.59％Mn,0.02-0.04％Sb,0.46-0.59％Cr,0.03-0.07％Ti,0.25-0.38％Cu,0.02-0.06％V,0.025-0.048％Ca,0.022-0.039％Y,0.039-0.057％Mg,<0.010％S,<0.030％P,其余为Fe；
②待外层铁水凝固后，当外层铁水内表面温度为1272-1307℃时，停机在静态下浇入步骤①获得的辊芯球墨铸铁铁水，辊芯球墨铸铁铁水的浇注温度为1338-1355℃，浇注完毕并静置10-12小时后，取出轧辊，经清砂打磨后进行粗加工；
③经粗加工后的轧辊重新加热至500-525℃，保温10-12小时后，出炉空冷，辊面温度降至220-260℃时，重新入炉加热至450-480℃，保温15-18小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得耐磨窄带钢轧辊。
如上所述硫铁FeS40的化学组成及质量分数为：39.54-40.37％S，≤0.3％C，≤5.0％Si，≤0.50％Mn，≤0.30％P，余量Fe。
如上所述钛铁的化学组成及质量分数为：29.08-31.90％Ti,≤5.0％Al,≤5.5％Si,≤0.10％C,≤0.05％P,≤2.5％Mn,≤0.03％S,余量为Fe；
如上所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：27.54～30.15％RE,38.66～41.27％Si,<3.0％Mn,<5.0％Ca,<3.0％Ti，余量为Fe。
本发明一种耐磨窄带钢轧辊及其制备方法，耐磨窄带钢轧辊包括工作层以及球墨铸铁辊芯两部分，工作层和球墨铸铁辊芯通过离心复合成一体，具体制备工艺步骤如下。先用两台电炉分别熔炼外层耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水。外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1424-1447℃后，加入锰铁，用于脱氧和合金化，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.07-3.22％C,<0.7％Si,4.12-4.37％Mn,3.28-3.41％Cr,0.12-0.18％N,<0.04％S,<0.04％P,余量为Fe及不可避免的杂质。铁水中加入3.07-3.22％C和3.28-3.41％Cr，可以生成高硬度的含铬碳化物，用于提高轧辊硬度。但是，铬是缩小γ相区元素，铬的大量加入，轧辊工作层中易出现低硬度的珠光体，为了防止珠光体的出现，本发明轧辊外层中，加入提高淬透性的氮元素，并控制在0.14-0.18％N。氮加入量过多，轧辊组织中易出现氮气孔，因此含氮量不超过0.18％。为了确保轧辊组织中不出现低硬度珠光体，还加入4.12-4.37％Mn。锰含量过高铸态组织中奥氏体太多，不利于提高轧辊耐磨性。
本发明铁水升温至1533-1556℃后，往炉内分别加入占炉内铁水质量分数0.8-0.9％的电解铜和0.6-0.7％的硫铁FeS40，所述硫铁FeS40的化学组成及质量分数为：39.54-40.37％S，≤0.3％C，≤5.0％Si，≤0.50％Mn，≤0.30％P，余量Fe。保温10-12分钟后，加入占炉内铁水质量分数0.10-0.15％的金属铝，然后出炉到浇包。铜是非碳化物形成元素，本发明铸铁中添加的铜一部分还可溶入基体起沉淀强化的作用，并且在一定的温度下时效可析出纳米级ε－Cu相，产生沉淀强化，可显著提高铸铁基体的强度，有利于显著提高轧辊耐磨性。硫和铜添加使铸铁的摩擦系数显著降低，一是硫与铜结合原位自生形成细小弥散分布的CuS金属硫化物自润滑相，其晶体结构为六方晶系结构，易沿密排面滑移，进行塑形变形，从而具有良好的润滑性能，故显著降低摩擦副间的摩擦因子，提高抗磨损性能。另外，在摩擦产生高温的接触区S与Fe形成FeS润滑膜层，使摩擦副之间的材料的粘附减少，进一步降低粘着磨损，可以显著减轻窄带钢与热轧辊的黏连，具有优异的抗粘钢效果，可以实现改善热轧带钢表面质量的目的。
本发明浇包底部预先放置了颗粒尺寸2-4mm钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲；钛铁(所述钛铁的化学组成及质量分数为：29.08-31.90％Ti,≤5.0％Al,≤5.5％Si,≤0.10％C,≤0.05％P,≤2.5％Mn,≤0.03％S,余量为Fe)、稀土硅铁(所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：27.54～30.15％RE,38.66～41.27％Si,<3.0％Mn,<5.0％Ca,<3.0％Ti，余量为Fe)、电解铋和纯碲的加入量，分别占进入浇包内铁水质量分数0.25-0.30％、0.65-0.80％、0.08-0.12％和0.05-0.09％。加入钛铁，高温下Ti与N和C结合生成高熔点的Ti(C,N)，可以作为铁水凝固核心，显著细化凝固组织，特别与稀土复合作用，可以进行细化铸铁组织，提高铸铁强韧性。本发明铸铁轧辊中还加入适量电解铋和纯碲，在铁液中加入微量的铋，硬度和抗磨性同时都可以提高。铋溶入铁液中，导致共晶转变温度下降。溶入的铋越多，共晶转变温度越低，则铁液的过热温度增加，会造成结晶组织粗大。因此铋加入量控制在0.08-0.12％。碲在铸铁中是强反石墨化元素，白口倾向能力相当于Sb的99倍，本发明中加入0.05-0.09％的碲，可以防止石墨出现，提高轧辊硬度和耐磨性。外层铁水经扒渣静置后，温度降至1448-1463℃时直接浇入离心机上高速旋转的铸型内，铸型转速850-900rpm。待外层铁水凝固后，当外层铁水内表面温度为1272-1307℃时，停机在静态下浇注温度为1338-1355℃的辊芯球墨铸铁铁水。辊芯球墨铸铁铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、铜板和铬铁混合加热熔化，铁水熔清后加入硅铁和锰铁；并将铁水升温至1463-1485℃，然后加入少量钒铁和钛铁，并出炉到浇包，铁水出炉过程加入硅钙合金，硅钙合金加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.25-0.30％；浇包底部还加入少量金属锑和稀土镁硅铁合金，浇包内辊芯球墨铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3.25-3.41％C,2.07-2.36％Si,0.44-0.59％Mn,0.02-0.04％Sb,0.46-0.59％Cr,0.03-0.07％Ti,0.25-0.38％Cu,0.02-0.06％V,0.025-0.048％Ca,0.022-0.039％Y,0.039-0.057％Mg,<0.010％S,<0.030％P,其余为Fe。
本发明轧辊的辊芯球墨铸铁铁水中，含有0.02-0.04％Sb,0.46-0.59％Cr,0.03-0.07％Ti,0.25-0.38％Cu,0.02-0.06％V,0.025-0.048％Ca,0.022-0.039％Y，可以显著细化辊芯球铁组织，提高辊芯球铁强度，防止轧辊使用中发生断辊事故。浇注完毕并静置10-12小时后，取出轧辊，经清砂打磨后进行粗加工。经粗加工后的轧辊重新加热至500-525℃，保温10-12小时后，出炉空冷，确保轧辊中的残余奥氏体转变成高硬度马氏体，提高轧辊耐磨性。辊面温度降至220-260℃时，重新入炉加热至450-480℃，可以进一步降低轧辊内应力，稳定轧辊组织，确保轧辊的安全使用。保温15-18小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得耐磨窄带钢轧辊。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)本发明轧辊以廉价的锰、铬、氮为主要合金化元素，不含价格昂贵的镍、铌、钼和钨等元素，具有较低的生产成本。
2)本发明轧辊辊身硬度高，超过82HSD，辊芯强度高，抗拉强度超过620MPa，塑、韧性好，延伸率超过10％，确保轧辊具有优异的耐磨性和抗疲劳性能，且使用中不会发生断辊事故。
3)本发明轧辊由于硫、铜的加入，具有优异的抗粘钢效果，用于生产窄带钢，可以显著改善带钢表面质量。
附图说明
图1耐磨窄带钢轧辊示意图。1-工作层(外层)，2-球墨铸铁辊芯。
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：
一种耐磨窄带钢轧辊及其制备方法，耐磨窄带钢轧辊包括工作层1以及球墨铸铁辊芯2两部分，工作层1和球墨铸铁辊芯2通过离心复合铸造成一体，具体制备工艺步骤如下：
①用两台电炉分别熔炼外层耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水；外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1424℃后，加入锰铁，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.07％C,0.63％Si,4.37％Mn,3.28％Cr,0.18％N,0.032％S,0.037％P,余量为Fe及不可避免的杂质；铁水升温至1533℃后，往炉内分别加入占炉内铁水质量分数0.8％的电解铜和0.6％的硫铁FeS40(所述硫铁FeS40的化学组成及质量分数为：39.54％S，0.16％C，2.17％Si，0.28％Mn，0.15％P，余量Fe)，保温10分钟后，加入占炉内铁水质量分数0.10％的金属铝，然后出炉到浇包；浇包底部预先放置了颗粒尺寸2-4mm钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲；钛铁(所述钛铁的化学组成及质量分数为：31.90％Ti,2.16％Al,3.77％Si,0.09％C,0.038％P,1.43％Mn,0.018％S,余量为Fe)、稀土硅铁(所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：30.15％RE,38.66％Si,1.58％Mn,3.15％Ca,2.36％Ti，余量为Fe)、电解铋和纯碲的加入量，分别占进入浇包内铁水质量分数0.25％、0.80％、0.08％和0.09％；外层铁水经扒渣静置后，温度降至1448℃时直接浇入离心机上高速旋转的铸型内，铸型转速850rpm；
②待外层铁水凝固后，当外层铁水内表面温度为1272℃时，停机在静态下浇注温度为1338℃的辊芯球墨铸铁铁水；辊芯球墨铸铁铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、铜板和铬铁混合加热熔化，铁水熔清后加入硅铁和锰铁；并将铁水升温至1463℃，然后加入少量钒铁和钛铁，并出炉到浇包，铁水出炉过程加入硅钙合金，硅钙合金加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.25％；浇包底部还加入少量金属锑和稀土镁硅铁合金，浇包内辊芯球墨铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3.25％C,2.36％Si,0.44％Mn,0.04％Sb,0.46％Cr,0.07％Ti,0.25％Cu,0.06％V,0.025％Ca,0.039％Y,0.039％Mg,0.007％S,0.021％P,其余为Fe；浇注完毕并静置10小时后，取出轧辊，经清砂打磨后进行粗加工；
③经粗加工后的轧辊重新加热至500℃，保温12小时后，出炉空冷，辊面温度降至220-240℃时，重新入炉加热至450℃，保温18小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得耐磨窄带钢轧辊。轧辊力学性能见表1。
实施例2：
一种耐磨窄带钢轧辊及其制备方法，耐磨窄带钢轧辊包括工作层1以及球墨铸铁辊芯2两部分，工作层1和球墨铸铁辊芯2通过离心复合铸造成一体，具体制备工艺步骤如下：
①用两台电炉分别熔炼外层耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水；外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1447℃后，加入锰铁，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.22％C,0.60％Si,4.12％Mn,3.41％Cr,0.14％N,0.034％S,0.039％P,余量为Fe及不可避免的杂质；铁水升温至1556℃后，往炉内分别加入占炉内铁水质量分数0.9％的电解铜和0.7％的硫铁FeS40(所述硫铁FeS40的化学组成及质量分数为：40.37％S，0.14％C，3.38％Si，0.41％Mn，0.11％P，余量Fe)，保温12分钟后，加入占炉内铁水质量分数0.15％的金属铝，然后出炉到浇包；浇包底部预先放置了颗粒尺寸2-4mm钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲；钛铁(所述钛铁的化学组成及质量分数为：29.08％Ti,3.25％Al,3.90％Si,0.08％C,0.044％P,1.08％Mn,0.025％S,余量为Fe)、稀土硅铁(所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：27.54％RE,41.27％Si,1.36％Mn,3.51％Ca,1.49％Ti，余量为Fe)、电解铋和纯碲的加入量，分别占进入浇包内铁水质量分数0.30％、0.65％、0.12％和0.05％；外层铁水经扒渣静置后，温度降至1463℃时直接浇入离心机上高速旋转的铸型内，铸型转速900rpm；
②待外层铁水凝固后，当外层铁水内表面温度为1307℃时，停机在静态下浇注温度为1355℃的辊芯球墨铸铁铁水；辊芯球墨铸铁铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、铜板和铬铁混合加热熔化，铁水熔清后加入硅铁和锰铁；并将铁水升温至1485℃，然后加入少量钒铁和钛铁，并出炉到浇包，铁水出炉过程加入硅钙合金，硅钙合金加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.30％；浇包底部还加入少量金属锑和稀土镁硅铁合金，浇包内辊芯球墨铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3.41％C,2.07％Si,0.59％Mn,0.02％Sb,0.59％Cr,0.03％Ti,0.38％Cu,0.02％V,0.048％Ca,0.022％Y,0.057％Mg,0.008％S,0.019％P,其余为Fe；浇注完毕并静置12小时后，取出轧辊，经清砂打磨后进行粗加工；
③经粗加工后的轧辊重新加热至525℃，保温10小时后，出炉空冷，辊面温度降至240-260℃时，重新入炉加热至480℃，保温15小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得耐磨窄带钢轧辊。轧辊力学性能见表1。
实施例3：
一种耐磨窄带钢轧辊及其制备方法，耐磨窄带钢轧辊包括工作层1以及球墨铸铁辊芯2两部分，工作层1和球墨铸铁辊芯2通过离心复合铸造成一体，具体制备工艺步骤如下：
①用两台电炉分别熔炼外层耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水；外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1438℃后，加入锰铁，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.16％C,0.67％Si,4.26％Mn,3.33％Cr,0.16％N,0.028％S,0.035％P,余量为Fe及不可避免的杂质；铁水升温至1549℃后，往炉内分别加入占炉内铁水质量分数0.85％的电解铜和0.65％的硫铁FeS40(所述硫铁FeS40的化学组成及质量分数为：39.80％S，0.14％C，2.38％Si，0.17％Mn，0.12％P，余量Fe)，保温11分钟后，加入占炉内铁水质量分数0.12％的金属铝，然后出炉到浇包；浇包底部预先放置了颗粒尺寸2-4mm钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲；钛铁(所述钛铁的化学组成及质量分数为：30.61％Ti,3.18％Al,2.57％Si,0.06％C,0.041％P,1.37％Mn,0.017％S,余量为Fe)、稀土硅铁(所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：28.72％RE,39.84％Si,1.19％Mn,3.64％Ca,1.38％Ti，余量为Fe)、电解铋和纯碲的加入量，分别占进入浇包内铁水质量分数0.28％、0.70％、0.10％和0.07％；外层铁水经扒渣静置后，温度降至1450℃时直接浇入离心机上高速旋转的铸型内，铸型转速880rpm；
②待外层铁水凝固后，当外层铁水内表面温度为1281℃时，停机在静态下浇注温度为1346℃的辊芯球墨铸铁铁水；辊芯球墨铸铁铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、铜板和铬铁混合加热熔化，铁水熔清后加入硅铁和锰铁；并将铁水升温至1476℃，然后加入少量钒铁和钛铁，并出炉到浇包，铁水出炉过程加入硅钙合金，硅钙合金加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.30％；浇包底部还加入少量金属锑和稀土镁硅铁合金，浇包内辊芯球墨铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3.36％C,2.15％Si,0.48％Mn,0.03％Sb,0.48％Cr,0.06％Ti,0.29％Cu,0.04％V,0.036％Ca,0.028％Y,0.044％Mg,0.007％S,0.021％P,其余为Fe；浇注完毕并静置11小时后，取出轧辊，经清砂打磨后进行粗加工；
③经粗加工后的轧辊重新加热至510℃，保温11小时后，出炉空冷，辊面温度降至230-250℃时，重新入炉加热至460℃，保温16小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得耐磨窄带钢轧辊。轧辊力学性能见表1。
表1轧辊力学性能
本发明轧辊以廉价的锰、铬、氮为主要合金化元素，不含价格昂贵的镍、铌、钼和钨等元素，具有较低的生产成本。本发明轧辊辊身硬度高，超过82HSD，辊芯强度高，抗拉强度超过620MPa，塑性好，延伸率超过10％，确保轧辊具有优异的耐磨性，且使用中不会发生断辊事故。本发明轧辊由于硫、铜的加入，具有优异的抗粘钢效果，用于生产窄带钢，可以显著改善带钢表面质量。本发明窄带钢轧辊在窄带钢生产企业制作的φ370mm×600mm轧辊，用于精轧后架次和成品架次上机使用后，耐磨性显著延长，克服了高镍铬无线冷硬铸铁轧辊和贝氏体铸铁轧辊耐磨性能表现不佳，导致换辊周期缩短的不足。本发明窄带钢轧辊使用安全、可靠，相比于普通高镍铬无线冷硬铸铁轧辊和贝氏体铸铁轧辊，生产成本减少20-25％，轧制过钢量可提高150-180％，彻底杜绝了带钢粘钢现象的发生，显著改善了热轧窄带钢表面质量，推广应用具有显著的经济和社会效益。

Claims (5)

1.一种耐磨窄带钢轧辊的制备方法，耐磨窄带钢轧辊包括工作层以及球墨铸铁辊芯两部分，工作层和球墨铸铁辊芯通过离心复合成一体，其特征在于，具体制备工艺步骤如下：
①用两台电炉分别熔炼外层工作层对应的耐磨铸铁铁水和辊芯球墨铸铁铁水；
其中外层铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、含氮铬铁和高碳铬铁加入炉内混合加热熔化，升温至1424-1447℃后，加入锰铁，并调整炉内铁水的化学组成及质量分数为：3.07-3.22％C,<0.7％Si,4.12-4.37％Mn,3.28-3.41％Cr,0.14-0.18％N,<0.04％S,<0.04％P,余量为Fe及不可避免的杂质；铁水升温至1533-1556℃后，往炉内分别加入占炉内铁水质量分数0.8-0.9％的电解铜和0.6-0.7％的硫铁FeS40，保温10-12分钟后，加入占炉内铁水质量分数0.10-0.15％的金属铝，然后出炉到浇包；浇包底部预先放置了颗粒尺寸2-4mm钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲；钛铁、稀土硅铁、电解铋和纯碲的加入量，分别占进入浇包内铁水质量分数的0.25-0.30％、0.65-0.80％、0.08-0.12％和0.05-0.09％；外层铁水经扒渣静置后，温度降至1448-1463℃时直接浇入离心机上高速旋转的铸型内，铸型转速850-900rpm；辊芯球墨铸铁铁水熔炼过程中，先将废钢、增碳剂、铜板和铬铁混合加热熔化，铁水熔清后加入硅铁和锰铁；并将铁水升温至1463-1485℃，然后加入少量钒铁和钛铁，并出炉到浇包，铁水出炉过程加入硅钙合金，硅钙合金加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.25-0.30％；浇包底部还加入少量金属锑和稀土镁硅铁合金，浇包内辊芯球墨铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3.25-3.41％C,2.07-2.36％Si,0.44-0.59％Mn,0.02-0.04％Sb,0.46-0.59％Cr,0.03-0.07％Ti,0.25-0.38％Cu,0.02-0.06％V,0.025-0.048％Ca,0.022-0.039％Y,0.039-0.057％Mg,<0.010％S,<0.030％P,其余为Fe；
②待外层铁水凝固后，当外层铁水内表面温度为1272-1307℃时，停机在静态下浇入步骤①获得的辊芯球墨铸铁铁水，辊芯球墨铸铁铁水的浇注温度为1338-1355℃，浇注完毕并静置10-12小时后，取出轧辊，经清砂打磨后进行粗加工；
③经粗加工后的轧辊重新加热至500-525℃，保温10-12小时后，出炉空冷，辊面温度降至220-260℃时，重新入炉加热至450-480℃，保温15-18小时后，炉冷至温度低于120℃，出炉空冷，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得耐磨窄带钢轧辊。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫铁FeS40的化学组成及质量分数为：39.54-40.37％S，≤0.3％C，≤5.0％Si，≤0.50％Mn，≤0.30％P，余量Fe。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛铁的化学组成及质量分数为：29.08-31.90％Ti,≤5.0％Al,≤5.5％Si,≤0.10％C,≤0.05％P,≤2.5％Mn,≤0.03％S,余量为Fe。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：27.54～30.15％RE,38.66～41.27％Si,<3.0％Mn,<5.0％Ca,<3.0％Ti，余量为Fe。
5.按照权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的耐磨窄带钢轧辊。
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