CN116043101A - 一种低合金过共晶轧辊及其铸造方法 - Google Patents

一种低合金过共晶轧辊及其铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轧辊制造技术领域，具体公开一种低合金过共晶轧辊及其铸造方法，复合轧辊的辊身外层采用低合金过共晶成分，辊芯内层采用球墨铸铁。本发明通过内外层成分的独特设计，对外层金属液进行球化处理和表面孕育处理，然后采用离心铸造法浇铸外层金属液，待外层金属液凝固后，再用静态浇铸法向型腔中浇铸内层金属液，浇铸过程中对内层金属液进行随流孕育处理，实现了内外层冶金结合良好，使得轧辊的硬度、抗拉强度、冲击韧性、耐磨性和抗热裂性能都得到了显著改善，有效提高了轧辊的使用寿命，且一次回火处理后即可进行精加工得到成品，简化了生产工艺，缩短了生产周期，具有较高的推广应用价值。

Description

一种低合金过共晶轧辊及其铸造方法
技术领域
本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其涉及一种低合金过共晶轧辊及其铸造方法。
背景技术
轧辊是轧钢生产过程中必不可少的工艺易损件，轧辊质量的好坏直接影响钢材的质量。带钢轧制二辊工作环境较为恶劣，钢坯温度高、过钢速度慢且压下量较大，容易在轧辊工作表面上产生热疲劳、磨损和剥落等失效形式，直接影响热轧辊寿命。作为影响带钢质量关键因素的带钢轧辊也被提出了更高的要求，如何提高其性能和使用寿命成为工程技术人员需要解决的一项重要问题。
为了进一步提高轧辊的耐磨性，经常加入高含量的Ni、Cr、Mo等合金元素形成高硬度的碳化物，但是，由于碳化物的比重较小，离心铸造时容易使碳化物向内层面偏析，因此，添加合金元素后虽然增加了硬度，但是，容易造成碳化物偏析从而影响轧辊的韧性等不良问题的出现。且目前带钢二辊主要为珠光体轧辊，轧辊硬度偏低，辊身容易发生龟裂，辊身边部表面微裂纹疲劳扩展会引发大面积剥落，进而造成轧辊报废。因此，提供一种新型的耐磨、抗热疲劳性强的轧辊及铸造方法，以提高轧辊的使用寿命和轧钢工艺的安全，具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有轧辊存在的硬度低、耐磨性较差以及抗热疲劳性较差的问题，本发明提供一种低合金过共晶轧辊及其铸造方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案是：
一种低合金过共晶轧辊，所述轧辊的辊身包括外层和内层，所述内层形成于所述外层内面；
所述外层的成分重量百分比为：所述轧辊的辊身包括外层和内层，所述外层的成分重量百分比为：C 3.8～4.2％，Si 1.8～2.2％，Mn 0.6～1.0％，Ni0.5～1.0％，Cr 0.8～1.5％，Mo 0.2～0.3％，B 0.1～0.5％，Mg 0.04～0.08％，Ba0.02～0.05％，Ce 0.01～0.04％，P＜0.05％，S＜0.03％，余量为Fe及微量的不可避免的元素；
所述内层的成分重量百分比为：C 3.0～3.5％，Si 1.8～2.5％，Mn0.5～1.0％，Mg0.04～0.08％，Ni 0.3～0.5，Cr 0.10～0.25％，Ba 0.01～0.02％，Ce0.01～0.04％，P＜0.05％，S＜0.03％，余量为Fe及微量的不可避免的元素。
相对于现有技术，本发明提供的低合金过共晶轧辊，外层材料采用过共晶成分，配合特定含量的Cr、B等强碳化物形成元素，使得凝固组织中碳与Cr、B等强碳化物合金元素形成高硬度合金碳化物，这些碳化物在轧制带钢磨损中起到耐磨骨架的作用，进而有效提高了轧辊的耐磨性，同时过共晶成分促进增加石墨的析出，提高轧辊导热性；加入Ba、Si元素，促使凝固过程中析出铁素体，提高轧辊的冲击韧性；加入Mo、Ni元素，细化晶粒，提高轧辊的耐热性；加入Ce、Mg元素，促使组织中析出石墨得以球化；同时，配合各合金元素的含量设计，使得外层轧辊兼具优异的韧性、硬度和耐磨性。
本发明综合考虑了两层材料之间的膨胀性、导热性以及结合力，内外层材料之间冶金结合良好，有效避免了热处理过程以及轧制过程中外层材料的开裂和脱落，制备的低合金过共晶轧辊的基体硬度及韧性高，耐磨性强，有效提高了轧辊的使用寿命，轧辊的平均毫米过钢量由原来的3000～4000吨提高至8000吨以上，有效提高了轧制过程中的安全性，降低了企业的生产成本，市场前景广阔。
本发明还提供了上述低合金过共晶轧辊的铸造方法，包括如下步骤：
步骤a，按照轧辊各层材料要求的成分进行熔炼，得到所述设计配比的外层金属液和内层金属液；
步骤b，外层金属液出炉时加入球化剂和第一硅钡孕育剂进行球化处理，出炉后，待外层金属液温度为1350～1370℃时，加入第二硅钡孕育剂进行表面孕育处理；
步骤c，内层金属液出炉时加入球化剂和第一硅钡孕育剂进行球化处理；
步骤d，将外层金属液浇铸至冷型中，浇铸温度为1340～1360℃，外层金属液浇铸完毕后，加入玻璃渣，待外层金属液凝固后，将冷型与造型好的上下辊颈箱进行合箱，并设置好顶部浇口漏斗；
步骤e，将内层金属液浇铸至型腔中，浇铸温度为1350～1380℃，浇铸过程中随流加入第二硅钡孕育剂，浇铸完毕后冒口加保温剂，36～48h后脱箱，热处理，加工，得所述低合金过共晶轧辊。
本发明提供的低合金过共晶轧辊的铸造方法，对外层金属液进行球化处理和孕育处理，配合独特的外层成分设计，可有效改善外层石墨组织形态及数量，使组织中石墨量增加，且均匀分布，增强轧辊导热性，改善轧辊耐热疲劳性能，同时，包内及表面孕育促使组织中析出牛眼状铁素体及游离状铁素体，提高基体的抗冲击韧性，从而有效抑制热疲劳裂纹的产生和扩展，防止或减少辊身在轧钢过程中发生热疲劳掉块现象；内层金属液采用特殊的球化处理和随流孕育处理，可细化内层材料的石墨组织，提高内层强度，且有利于使内外层实现良好的冶金结合，避免剥落掉块现象的出现，提高了轧辊质量，满足带钢二辊的使用要求。
优选的，步骤a中，外层金属液的熔炼温度为1460～1500℃，内层金属液的熔炼温度为1460～1500℃。
优选的，步骤b中，所述球化剂的加入量为外层金属液质量的1.4～1.5％。
优选的，步骤b中，所述第一硅钡孕育剂的粒径为5～10mm，加入量为外层金属液质量的0.6～1.0％。
优选的，步骤b中，所述第二硅钡孕育剂的粒径为1～3mm，加入量外层金属液质量的0.1～0.3％。
球化处理过程加大孕育剂加入量，同时配合表面孕育处理，使得凝固过程中形成大量微硅富集区，促使组织中析出牛眼状铁素体及游离状铁素体，从而显著提高组织的韧性。外层组织中的Cr、B与碳形成的大量共晶碳化物，保证了外层组织的耐磨性，牛眼状铁素体及游离装铁素体组织保证了外层组织的韧性，两相组织相互配合，显著提高了轧辊的使用性能。
进一步地，步骤b中，所述球化剂为3-8稀土镁球化剂。
优选的，步骤c中，所述球化剂的加入量为内层金属液质量的1.4～1.5％。
优选的，步骤c中，所述第一硅钡孕育剂的粒径为5～10mm，加入量为内层金属液质量的0.5～0.6％。
进一步地，步骤c中，所述球化剂为3-8稀土镁球化剂。
通过有效的孕育及球化处理，缩小了碳化物的块度及形状因子，减少了碳化物尖角，使裂纹发生的概率大大降低。
优选的，步骤d中，所述冷型的旋转速度为740～760r/min。
优选的旋转速度，可得到较为致密细小的铸态组织，还有利于减少缩孔、气孔、夹杂等缺陷，从而有利于提高轧辊的耐磨性，提高轧辊使用寿命，减少换辊次数。
优选的，步骤d中，浇铸时冷型的内壁温度控制为80～120℃。
在铸腔型温80～120℃时进行浇铸，既能够保证有足够的激冷作用，有利于获得均匀细小的组织，同时又能够防止金属液冷却速度过快导致的裂纹倾向问题的出现。
优选的，步骤d中，所述玻璃渣为质量比为2.5～3.5:1的O型渣与无水硼砂的混合物，所述玻璃渣的加入量为3～5Kg/m2。
优选的玻璃渣及玻璃渣的加入量，可有效防止外层金属液被氧化。
优选的，步骤d中还包括，将冷型和造型好的上下辊颈箱以20～30℃/h升温至250～300℃，保温3～5h，冷型内壁降温至200～220℃时，向冷型内壁喷涂厚度2.5～3.0mm的石英粉涂料，烘干，内腔清理干净后备用。
优选的，步骤e中，所述第二硅钡孕育剂的粒径为1～3mm，加入量为内层金属液质量的0.1～0.15％。
优选的内层金属液的随流孕育处理方法，有利于提高结晶时组织中的石墨含量，并且有利于细化共晶组织，增强孕育处理效果，进而有利于提高轧辊内层的韧性和强度。
优选的，步骤e中，所述热处理的具体步骤为：将辊坯以10～20℃/h升温至480～500℃，保温16～20h，随炉冷却至100℃以下，进行加工处理。
本发明在480～500℃进行回火处理，提高了轧辊的热处理效果，得到了内层组织为珠光体、铁素体和石墨，外层组织为共晶合金碳化物、珠光体、铁素体和石墨的轧辊，使得轧辊的硬度、抗拉强度、冲击韧性、耐磨性和抗热裂性能都得到了显著改善，且一次回火处理即可进行精加工得到成品，简化了生产工艺，缩短了生产周期。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)通过外层过共晶成分设计和独特的球化、孕育处理工艺，外层组织中析出了包含石墨的牛眼状铁素体及游离状铁素体组织，可以提高组织的韧性；同时，外层成分中的铬、硼与碳形成大量共晶合金碳化物，保证了外层组织的耐磨性，两相组织相互配合，有效改善了轧辊的耐磨性和韧性，保证了轧辊的使用性能，轧辊外层的硬度可达到HSD65-70，冲击韧性Ak值可达到20J/cm2以上，抗拉强度可达550MPa以上，保证了在带钢二辊使用中充足的耐磨性，同时不发生剥落掉块现象；
(2)内层采用高强度球墨铸铁，与外层达到完美的冶金结合，不存在发生剥落的风险，通过内层独特的成分设计以及球化处理、随流孕育处理，显著提高了内层材料的强度及韧性，硬度可达到HSD38-45，抗拉强度可达500MPa以上；
(3)本发明轧辊外层在离心作用下凝固，凝固速度快，可得到较为致密细小的铸态组织，相对整体常法铸造轧辊耐磨性高，换辊周期长，性价比高；
(4)本发明轧辊粗车后仅需采用500℃一次回火处理后即可精加工至成品，工序简单，节约能源，降低轧辊生产成本；
(5)本发明制备的轧辊贵重合金含量低，成本低廉，外层耐磨性好，同时过共晶成分促进增加石墨的析出，提高轧辊导热性，使用过程中无龟裂，不发生剥落掉块现象，辊身抗事故能力强，平均毫米过钢量可达8000吨以上。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的轧辊的外层的石墨金相组织图；
图2为本发明实施例1制备的轧辊的外层的基体及碳化物金相组织图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本发明实施例提供一种低合金过共晶轧辊(Φ510*480带钢轧辊)，所述轧辊的辊身包括外层和内层，所述外层的成分重量百分比为：C 4.05％，Si1.96％，Mn 0.64％，Ni0.98％，Cr 1.0％，Mo 0.25％，B 0.12％，Mg 0.049％，Ba 0.023％，Ce 0.035％，P0.042％，S 0.016％，余量为Fe及微量的不可避免的元素；
所述内层的成分重量百分比为：C 3.21％，Si 2.26％，Mn 0.52％，Mg0.041％，Ni0.38％，Cr 0.16％，Ba 0.012％，Ce 0.015％，P 0.042％，S0.014％，余量为Fe及微量的不可避免的元素。
上述低合金过共晶轧辊的制备步骤如下：
步骤a，冷型和造型好的上下辊颈及浇冒口准备：将冷型、上下辊颈及浇冒口入窑预热，预热工艺为：以20℃/h的速率升温至250℃，保温5h。然后将预热好的冷型吊装至离心机上，待冷型内壁降温至220℃时，使用喷涂设备在其内壁喷涂2.5-3.0mm厚的石英粉涂料，烘干，将冷型的内腔清理干净，安装端盖，端盖间隙用涂料密封，同时将端盖用销子打紧，备用；
步骤b，按照轧辊各层材料要求的成分进行熔炼，外层金属液的熔炼温度为1480℃，内层金属液的熔炼温度为1480℃，得到所述设计配比的外层金属液和内层金属液；
步骤c，出炉前，向筑有堤坝的铁水包内加入外层金属液质量1.4％的3-8稀土镁球化剂和0.6％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将外层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣，待外层金属液温度为1360℃时，加入外层金属液质量0.1％的硅钡孕育剂(粒径1～3mm)，搅拌均匀，扒渣；
步骤d，待外层金属液达到1350℃时进行浇铸，浇铸时冷型的转速为750r/min，冷型的内壁温度控制为80℃，外层的浇铸厚度为70mm；外层金属液浇铸完毕后，向型腔中加入玻璃渣，离心转速不变，恒定离心10min后，关闭离心机，离心机停稳后，立即将冷型吊下离心机与造型好的上下辊颈箱进行合箱，并设置好顶部浇口漏斗；其中，玻璃渣为质量比为3:1的O型渣与无水硼砂的混合物，加入量为4Kg/m2；
步骤e，关闭离心机的同时，向筑有堤坝的铁水包内加入内层金属液质量1.5％的3-8稀土镁球化剂和0.5％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将内层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣；
将温度达到1360℃的经球化处理的内层金属液浇铸至型腔中，浇铸过程中随流加入内层金属液质量0.1％的硅钡孕育剂(粒径1～3mm)，浇铸完毕后冒口加保温剂，浇铸40h后，冷却，脱箱，得辊坯；
步骤f，将辊坯粗加工后，装窑，以20℃/h升温至500℃保温20h进行回火热处理，然后随炉冷却至100℃以下，得所述低合金过共晶轧辊。
本实施例制备的轧辊的外层的石墨金相组织图如图1所示(100×)，从图中可以看出，轧辊外层组织中石墨含量明显增多。轧辊外层的基体及碳化物金相组织图如图2所示(100×)，从图中可以看出，轧辊外层组织为碳化物、珠光体和铁素体，其中，铁素体为牛眼状铁素体及游离状铁素体。
实施例2
本发明实施例提供一种低合金过共晶轧辊(Φ510*480带钢轧辊)，所述轧辊的辊身包括外层和内层，所述外层的成分重量百分比为：C 3.82％，Si1.83％，Mn 0.76％，Ni0.75％，Cr 0.8％，Mo 0.28％，B 0.49％，Mg 0.064％，Ba 0.047％，Ce 0.012％，P0.039％，S 0.012％，余量为Fe及微量的不可避免的元素；
所述内层的成分重量百分比为：C 3.13％，Si 2.48％，Mn 0.76％，Mg0.072％，Ni0.41％，Cr 0.25％，Ba 0.018％，Ce 0.011％，P 0.038％，S0.017％，余量为Fe及微量的不可避免的元素。
上述低合金过共晶轧辊的制备步骤如下：
步骤a，冷型和造型好的上下辊颈及浇冒口准备：将冷型、上下辊颈及浇冒口入窑预热，预热工艺为：以30℃/h的速率升温至300℃，保温3h。然后将预热好的冷型吊装至离心机上，待冷型内壁降温至210℃时，使用喷涂设备在其内壁喷涂2.5-3.0mm厚的石英粉涂料，烘干，将冷型的内腔清理干净，安装端盖，端盖间隙用涂料密封，同时将端盖用销子打紧，备用；
步骤b，按照轧辊各层材料要求的成分进行熔炼，外层金属液的熔炼温度为1470℃，内层金属液的熔炼温度为1460℃，得到所述设计配比的外层金属液和内层金属液；
步骤c，出炉前，向筑有堤坝的铁水包内加入外层金属液质量1.4％的3-85稀土镁球化剂和1.0％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖
铁屑，再次捣实，然后将外层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣，待外层金属液温度为1370℃时，加入外层金属液质量0.3％的硅钡孕育剂(粒径1～3mm)，搅拌均匀，扒渣；
步骤d，待外层金属液达到1360℃时进行浇铸，浇铸时冷型的转速为0 740r/min，冷型的内壁温度控制为100℃，外层的浇铸厚度为70mm；外层金
属液浇铸完毕后，向型腔中加入玻璃渣，离心转速不变，恒定离心11min后，关闭离心机，离心机停稳后，立即将冷型吊下离心机与造型好的上下辊颈箱进行合箱，并设置好顶部浇口漏斗；其中，玻璃渣为质量比为2.5:1的O型渣与
无水硼砂的混合物，加入量为5Kg/m2；
5步骤e，关闭离心机的同时，向筑有堤坝的铁水包内加入内层金属液质量
1.4％的3-8稀土镁球化剂和0.6％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将内层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣；
将温度达到1350℃的经球化处理的内层金属液浇铸至型腔中，浇铸过程0中随流加入内层金属液质量0.15％的硅钡孕育剂(粒径1～3mm)，浇铸完毕
后冒口加保温剂，浇铸40h后，冷却，脱箱，得辊坯；
步骤f，将辊坯粗加工后，装窑，以10℃/h升温至480℃保温20h进行回火热处理，然后随炉冷却至100℃以下，得所述低合金过共晶轧辊。
实施例3
5本发明实施例提供一种低合金过共晶轧辊(Φ510*480带钢轧辊)，所述
轧辊的辊身包括外层和内层，所述外层的成分重量百分比为：C 4.2％，Si2.2％，Mn 0.98％，Ni 0.51％，Cr 0.9％，Mo 0.22％，B 0.37％，Mg 0.078％，Ba0.038％，Ce0.029％，P 0.031％，S 0.018％，余量为Fe及微量的不可避免的元素；
所述内层的成分重量百分比为：C 3.48％，Si 1.83％，Mn 0.98％，Mg0.065％，Ni0.42％，Cr 0.11％，Ba 0.015％，Ce 0.019％，P 0.032％，S0.011％，余量为Fe及微量的不可避免的元素。
上述低合金过共晶轧辊的制备步骤如下：
步骤a，冷型和造型好的上下辊颈及浇冒口准备：将冷型、上下辊颈及浇冒口入窑预热，预热工艺为：以25℃/h的速率升温至280℃，保温4h。然后将预热好的冷型吊装至离心机上，待冷型内壁降温至220℃时，使用喷涂设备在其内壁喷涂2.5-3.0mm厚的石英粉涂料，烘干，将冷型的内腔清理干净，安装端盖，端盖间隙用涂料密封，同时将端盖用销子打紧，备用；
步骤b，按照轧辊各层材料要求的成分进行熔炼，外层金属液的熔炼温度为1500℃，内层金属液的熔炼温度为1480℃，得到所述设计配比的外层金属液和内层金属液；
步骤c，出炉前，向筑有堤坝的铁水包内加入外层金属液质量1.4％的3-8稀土镁球化剂和0.8％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将外层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣，待外层金属液温度为1350℃时，加入外层金属液质量0.2％的硅钡孕育剂(粒径1～3mm)，搅拌均匀，扒渣；
步骤d，待外层金属液达到1340℃时进行浇铸，浇铸时冷型的转速为760r/min，冷型的内壁温度控制为120℃，外层的浇铸厚度为70mm；外层金属液浇铸完毕后，向型腔中加入玻璃渣，离心转速不变，恒定离心12min后，关闭离心机，离心机停稳后，立即将冷型吊下离心机与造型好的上下辊颈箱进行合箱，并设置好顶部浇口漏斗；其中，玻璃渣为质量比为3.5:1的O型渣与无水硼砂的混合物，加入量为3Kg/m2；
步骤e，关闭离心机的同时，向筑有堤坝的铁水包内加入内层金属液质量1.4％的3-8稀土镁球化剂和0.5％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将内层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣；
将温度达到1380℃的经球化处理的内层金属液浇铸至型腔中，浇铸过程中随流加入内层金属液质量0.13％的硅钡孕育剂(粒径1～3mm)，浇铸完毕后冒口加保温剂，浇铸40h后，冷却，脱箱，得辊坯；
步骤f，将辊坯粗加工后，装窑，以15℃/h升温至490℃保温16h进行回火热处理，然后随炉冷却至100℃以下，得所述低合金过共晶轧辊。
对比例1
本对比例提供一种轧辊(Φ510*480带钢轧辊)，所述轧辊的辊身包括外层和内层，所述外层的成分重量百分比为：C 3.2％，Si 1.53％，Mn 0.54％，Ni2.5％，Cr 0.64％，Mo0.4％，Mg 0.051％，Ba 0.01％，Ce 0.016％，P 0.042％，S 0.016％，余量为Fe及微量的不可避免的元素；
所述内层的成分重量百分比为：C 3.23％，Si 2.19％，Mn 0.54％，Mg0.052％，Ni0.40％，Cr 0.12％，Ba 0.015％，Ce 0.019％，P 0.046％，S0.017％，余量为Fe及微量的不可避免的元素。
上述轧辊的制备步骤如下：
步骤a，冷型和造型好的上下辊颈及浇冒口准备：将冷型、上下辊颈及浇冒口入窑预热，预热工艺为：以20℃/h的速率升温至250℃，保温5h。然后将预热好的冷型吊装至离心机上，待冷型内壁降温至210℃时，使用喷涂设备在其内壁喷涂2.5-3.0mm厚的石英粉涂料，烘干，将冷型的内腔清理干净，安装端盖，端盖间隙用涂料密封，同时将端盖用销子打紧，备用；
步骤b，按照轧辊各层材料要求的成分进行熔炼，外层金属液的熔炼温度为1465℃，内层金属液的熔炼温度为1476℃，得到所述设计配比的外层金属液和内层金属液；
步骤c，出炉前，向筑有堤坝的铁水包内加入外层金属液质量1.4％的3-8稀土镁球化剂和0.6％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将外层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣；
步骤d，待外层金属液达到1350℃时进行浇铸，浇铸时冷型的转速为750r/min，冷型的内壁温度控制为80℃，外层的浇铸厚度为70mm；外层金属液浇铸完毕后，向型腔中加入玻璃渣，离心转速不变，恒定离心10min后，关闭离心机，离心机停稳后，立即将冷型吊下离心机与造型好的上下辊颈箱进行合箱，并设置好顶部浇口漏斗；其中，玻璃渣为质量比为3:1的O型渣与无水硼砂的混合物，加入量为4Kg/m2；
步骤e，关闭离心机的同时，向筑有堤坝的铁水包内加入内层金属液质量1.5％的3-8稀土镁球化剂和0.5％的硅钡孕育剂(粒径5-10mm)，铺平捣实后在上部覆盖铁屑，再次捣实，然后将内层金属液出炉至铁水包中，球化反应结束后进行扒渣；
将温度达到1360℃的经球化处理的内层金属液浇铸至型腔中，浇铸完毕后冒口加保温剂，浇铸40h后，冷却，脱箱，得辊坯；
步骤f，将辊坯粗加工后，装窑，以20℃/h升温至500℃保温20h进行回火热处理，然后随炉冷却至100℃以下，得所述低合金过共晶轧辊。
性能测试
为了更好地证明本实施例制备的轧辊的性能，下面对轧辊的耐磨性、机械冲击性和过钢量进行测试。测试样本为实施例1-3制备的轧辊，取样方式为随机取样，样本数为20个，取平均值进行统计。
将轧辊外层截取Φ60×12mm高温磨损试块，采用MG-2000B高速高温摩擦磨损试验机进行高温磨损试验。设定磨损时炉温为550℃，转速320rpm，荷载为50N，磨损试验时间为30分钟，磨损后用无水乙醇清洗试样，测定其磨损失重。结果显示，本发明实施例制备的轧辊外层样块的磨损量为1.2-1.6g/30min。对比例1轧辊外层的磨损量为2.8g/30min。
将轧辊外层截取10×10×50mm试块，参照ISO8568-2007标准进行抗冲击试验。试验结果显示，本发明实施例制备的轧辊外层的Ak值为20-25J/cm2，对比例1制备的轧辊外层的Ak值为14.6J/cm2。
将本发明实施例制备的轧辊参照GB/T16491-2008标准进行抗拉强度试验。试验结果显示，本发明实施例制备的轧辊外层的抗拉强度为550-650MPa，内层的抗拉强度为500-560MPa。对比例1制备的轧辊外层的抗拉强度为514MPa，内层的抗拉强度为460MPa。
将本发明实施例制备的轧辊参照GB/T13313-2008标准进行硬度测试试验。试验结果显示，本发明实施例制备的轧辊外层的硬度可达到HSD65-70，内层的硬度可达到HSD38-45。对比例1制备的轧辊外层的硬度可达到HSD58，内层的硬度可达到HSD35。
在津西钢厂二轧厂进行过钢量试验，结果显示，实施例1-3制备的轧辊的平均毫米过钢量为8000吨以上，对比例1制备的轧辊的平均毫米过钢量为3000-4000吨。
由此可见，通过上述方法制得的轧辊内外层冶金结合良好，强度高，耐磨性好，可有效避免工作层的脱落，确保轧辊使用中不出现断辊事故，抗事故性好，适合应用于带钢二辊轧制上，且合金含量低，成本低廉，制备工艺简单，具有较高的实用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低合金过共晶轧辊，其特征在于，所述轧辊的辊身包括外层和内层，所述外层的成分重量百分比为：C 3.8～4.2％，Si 1.8～2.2％，Mn0.6～1.0％，Ni 0.5～1.0％，Cr 0.8～1.5％，Mo 0.2～0.3％，B 0.1～0.5％，Mg0.04～0.08％，Ba 0.02～0.05％，Ce 0.01～0.04％，P＜0.05％，S＜0.03％，余量为Fe及微量的不可避免的元素；
所述内层的成分重量百分比为：C 3.0～3.5％，Si 1.8～2.5％，Mn0.5～1.0％，Mg0.04～0.08％，Ni 0.3～0.5，Cr 0.10～0.25％，Ba 0.01～0.02％，Ce0.01～0.04％，P＜0.05％，S＜0.03％，余量为Fe及微量的不可避免的元素。
2.一种权利要求1所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a，按照轧辊各层材料要求的成分进行熔炼，得到所述设计配比的外层金属液和内层金属液；
步骤b，外层金属液出炉时加入球化剂和第一硅钡孕育剂进行球化处理，出炉后，待外层金属液温度为1350～1370℃时，加入第二硅钡孕育剂进行表面孕育处理；
步骤c，内层金属液出炉时加入球化剂和第一硅钡孕育剂进行球化处理；
步骤d，将外层金属液浇铸至冷型中，浇铸温度为1340～1360℃，外层金属液浇铸完毕后，加入玻璃渣，待外层金属液凝固后，将冷型与造型好的上下辊颈箱进行合箱，并设置好顶部浇口漏斗；
步骤e，将内层金属液浇铸至型腔中，浇铸温度为1350～1380℃，浇铸过程中随流加入第二硅钡孕育剂，浇铸完毕后冒口加保温剂，36～48h后脱箱，热处理，加工，得所述低合金过共晶轧辊。
3.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤a中，外层金属液的熔炼温度为1460～1500℃，内层金属液的熔炼温度为1460～1500℃。
4.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤b中，所述球化剂的加入量为外层金属液质量的1.4～1.5％；和/或
步骤b中，所述第一硅钡孕育剂的粒径为5～10mm，加入量为外层金属液质量的0.6～1.0％；和/或
步骤b中，所述第二硅钡孕育剂的粒径为1～3mm，加入量外层金属液质量的0.1～0.3％。
5.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤c中，所述球化剂的加入量为内层金属液质量的1.4～1.5％；和/或
步骤c中，所述第一硅钡孕育剂的粒径为5～10mm，加入量为内层金属液质量的0.5～0.6％。
6.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤d中，所述冷型的旋转速度为740～760r/min；和/或
步骤d中，浇铸时冷型的内壁温度控制为80～120℃。
7.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤d中，所述玻璃渣为质量比为2.5～3.5:1的O型渣与无水硼砂的混合物，所述玻璃渣的加入量为3～5Kg/m2。
8.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤d中还包括，将冷型和造型好的上下辊颈箱以20～30℃/h升温至250～300℃，保温3～5h，冷型内壁降温至200～220℃时，向冷型内壁喷涂厚度2.5～3.0mm的石英粉涂料，烘干，内腔清理干净后备用。
9.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤e中，所述第二硅钡孕育剂的粒径为1～3mm，加入量为内层金属液质量的0.1～0.15％。
10.如权利要求2所述的低合金过共晶轧辊的铸造方法，其特征在于，步骤e中，所述热处理的具体步骤为：将辊坯以10～20℃/h升温至480～500℃，保温16～20h，随炉冷却至100℃以下，进行加工处理。
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