CN1347463A - 用于带辊套部件的不定辊的铸材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备和加工用于带辊套的不定辊的铸材的方法。为对铸件,特别是带钢轧机组的成品机架中的辊,改善其使用性能和其寿命,按本发明规定,(A)制备化学组成如下的熔体,以重量%计:2.0－3.5的C,110－2.0的Si,0.5－2.0的Mn,1.0－3.0的Cr,3.5－4.9的Ni,0.2－2.9的Mo,其余为铁和杂质和(B)添加多于0.5重量%,最高至5.9重量%的钒,并溶于其中和(C)熔体组成通过确定碳,硅,镍的浓度和生成碳化物的元素的有效总和,按合金技术这样调节,以使在其凝固过程中形成包括1.0－3.0重量%石墨并要求每mm2金相学的磨光的观察面上有多于20个石墨粒子,其余基本上由马氏体,8－35体积%低共熔的碳化物和至少1体积%精细分布的单碳化物的微结构,然后,(D)熔体在模中铸造,使其凝固成一物体,这样获得的铸造体,(E)经过热处理。

Description

用于带辊套部件的不定辊的铸材及其制备方法
本发明涉及一种制备合金铸材，特别是用于不定辊(Indefinitewalze)工作区域，含有碳、硅、锰、铬、镍、钼、钒元素及可能的周期表中第5族的其它元素，铝，其余为铁和加工所带来的杂质的材料的方法。
此外，本发明还涉及含有上面列举的元素的铸材。
最后，本发明包括一个复合不定辊，特别是用于加工扁钢条的加工辊，包括一个由对轧件有低粘附或焊接倾向的铸造合金组成的工作或辊套部件，和一个由低合金化的铸铁，特别是球墨铸铁组成的韧性坚固的核件。
在其使用时经受不同要求的工具或机器部件要求有特别的性能曲线。由此出发，考虑可行性和经济的制备以及部件在实际运行中的寿命，选择总是最适合的材料和制备方法。
室温以上改变温度的情况下特别用于热成形工件的部件，在许多应用情况下由铸材构成。通过这种材料筛选，可以在有利的情况下基本上将因局部温度不同引起的变形减到最小，使部件的制备经济地进行，此外使材料性能基本上符合要求。
用作钢热轧的加工辊，例如在热轧带钢轧机组中，特别是在Steckel轧机机架中和在成品轧机机架中的辊，一方面承受高机械和热负荷，另一方面必须对轧件具有尽可能低粘附和焊接倾向。也就是热轧带钢被轧得越薄，加工辊和轧件之间的比表面压力越高，这样借助成品机架的低的末端辊温度，大大增强了带钢粘附辊表面的趋势。这种辊上表面与带钢的粘附、焊接，可能导致材料从带钢中拖出，这本身和粘附到辊上导致其它辊偏差，这常常不可避免地引起加热带钢的质量降低。
已知为满足减小辊缝隙中的摩擦，减少带钢粘附到辊表面的倾向以及提高抗脱模阻力和材料的热休克损坏(Thermoschockschaedigungen)等要求，在热轧带钢轧机组中成品机架中辊的工作区域内使用不定铸材。
不定品质由三种基本上不同的由铸造状态出发构成的结构组分组成，即由石墨，碳化物和类钢基体组成。只有基体可通过热处理大大加以改变。不定辊质量或合金化在快速凝固时在结构中形成大量碳化物和少量石墨，在较小的凝固速度下则比例相反，即生成了较少碳化物和更多石墨。结果是快速凝固的材料较硬，慢凝固的材料较软。这样对于不定辊的效果是，随距铸造表面的距离增加，碳化物组分降低，石墨组分增加，硬度同时变小。因为在这种情况下观察不到确定的硬度突变，所以这种品质被称作“不定”。
然而石墨析出物可能降低材料的硬度，特别是磨损性能，以致于为使这种缺陷降至最小，微结构应额外具有硬的碳化物。
专业人员经常通过合金技术措施制备含有石墨粒子和碳化物的铸造结构，其中使促进石墨形成的元素，基本上为镍和硅的含量与形成碳化物的元素，基本上为少量的铬和钼的浓度以及熔体中的碳含量彼此协调一致，以及考虑凝固过程中它们的相互作用。
根据现有技术，不定辊的组成为2.6-3.6重量％碳，0.6-1.1重量％硅，0.6-1.0重量％锰，1.5-2.1重量％铬，4.1-4.6重量％镍，0.3-0.5重量％钼，其余为铁，伴生元素和杂质。复合辊的工作体或辊套的结构基本上由含有28-40％低共熔碳化物和1.3-2.2体积％石墨，其中每mm2磨光面有5-20个石墨粒子的贝氏体和/或马氏体构成。
为改善不定辊的使用性能，特别是提高其加工领域中的磨损阻力，已经尝试(PCT/GB 93/02380)在为此拟定的熔体中引入优选表面涂层的较高硬度的碳化物粒子。对于专业人员，已知少量高强度的碳化物提高材料的耐磨损强度比较小硬度的典型特征的碳化物提高的程度大。目前，如果辊或辊套由这种熔体借助离心铸造方法制备，则基于熔体和碳化物粒子间的不同比重和离心力，产生了不期望的熔析现象和非均匀度。此外，通过改变熔体可能妨碍必需的石墨的形成。
根据PCT/US 96/09181建议，向用于不定辊的具有恰当的组成的熔体中添加0.3-6.0重量％铌，根据要形成的铌碳化物化学计量地提高碳含量。通过这种方式，虽然提高了材料的碳化物组分和磨损阻力，但是较高的铌含量导致形成一次碳化物，这可能使碳化物晶粒和石墨粒子变粗。
在不定辊加工领域的离心铸造过程中，在铸模中的合金在凝固过程中受到高离心加速度，例如在80-180G范围内。因为熔体中形成的一次钒的单碳化物具有比液态金属的密度更低的密度，铌的这种化合物具有比液态金属的密度更高的密度，所以可能产生熔析现象或离析。为减少这种熔析已经建议(US 5738734)，熔体同样用钒和铌这类合金化，使得在凝固中生成的单碳化物是混合碳化物(VNb)C，基本上具有同熔体一样的密度。在按照上述的US专利说明书高至17重量％的尽可能高的构成单碳化物的元素含量基础上，碳浓度也必须根据已知的关系调节。但是，这种合金可能具有带局部离析和大石墨粒子的不利的凝固结构，这一方面使得较短使用时间之后已经引起辊的表面质量降低，另一方面增强了轧件的粘附倾向。
从现有技术出发，本发明的任务是，提供一种新的改进的方法，借此，不定辊的工作区域的材料对轧件具有低得多的粘附或焊接倾向且在整个使用范围的厚度上具有恒定的高耐磨损强度。
此外，本发明的目的还有，制备一种铸材，其具有精细分散，均匀分布的低体积份数的石墨析出物，有同样均匀分布在基体材料中有一律小的碳化物粒径的特别碳化物以及具有磨损过程中性能基本上不变的加工表面。
最后，本发明的目的是提供复合不定辊，其使用性能大大得到改善，减小了辊的断裂、脱壳和向核的过渡区域内产生裂纹的危险。
此任务通过这样一种方法得以解决，A.制备化学组成如下的熔体，以重量％计
2.0-3.5 C
1.0-2.0 Si
0.5-2.0 Mn
1.0-3.0 Cr
3.5-4.9 Ni
0.2-2.9 Mo
其余是铁和杂质和B.添加多于0.5重量％，最高至5.9重量％钒，并在其中溶解和C.熔体的组成由合金技术通过确定镍存在下碳及硅的浓度和形成碳化物的元素的有效总和来这样调节，以致在其凝固过程中形成一种微结构，其具有1.0-3.0体积％石墨且要求每mm2金相学磨光的观察面上有多于20，但少于100的石墨粒子，其余基本上由马氏体，8-35体积％低共溶碳化物和至少1体积％精细分布的积碳化物，然后D.熔体在模具中，优选在离心铸模中铸造，使其凝固成一物体，优选为辊的工作体，并且任选地将铸造体进一步加工为例如复合辊，将这样制备的物体或这种辊E.经历包括至少一次加热至处理温度，保持在此温度和冷却至室温的热处理过程。
用本发明实现的优点基本上在于有利地改变调节熔体的凝固动力学和材料的结构形态。这种改变通过给定浓度的合金元素的协同作用来实现，这里高数目的小石墨粒子通过与技术状况相比，在镍存在下在狭隘的范围内很少地提高硅和任选的铝的含量而成为可能。但是在此形成碳化物的元素的有效总和在低共熔的凝固过程中非常重要，这里发现预先确定浓度的铬和钼是决定性的影响参数。因为钒碳化物至少部分在低共熔的凝固过程前析出直到钒在液态合金中的溶解极限，所以单碳化物具有小粒子尺寸，及其在熔体中在凝固过程不会通过作用于它的离心加速度而熔析这一点很重要。根据目前的知识状况，原始分散的碳化物析出物的细颗粒度一方面通过碳、硅以及镍，另一方面通过铬、钼以及钒的相互作用来实现。这种元素活性的相互作用在科学上还不完全清楚，但是可以推测的是，凝固过程中实现了有利的析出动力学，在剩余熔体中相应的硅含量和镍浓度条件下延缓了石墨和低共熔的碳化物的析出，在实现较大程度的过冷之后进行细微粒子的残余凝固。这里，熔体组成应调节为凝固材料中的石墨含量占1.0-3.0体积％。更低的石墨含量在每mm2多于20个的高石墨粒子密度下也提高了轧件粘附辊表面的倾向。石墨含量超过3.0体积％时增大了辊磨损。此外，按合金技术调节低共熔碳化物含量为8-35体积％，特别碳化物或单碳化物含量至少1体积％。少于8和1体积％的碳化物含量导致材料较低的磨损阻力，多于35体积％低共熔碳化物提高裂纹形成的危险或断裂危险。
运行中在辊磨损小的情况下实现特别优异的耐烧裂性能以及表面质量在如下情形下可以达到，即熔体组成按合金技术这样调节，使得在凝固过程中形成的微结构具有1.2-2.5体积％，优选1.25-1.95体积％石墨，并要求每mm2磨光观察面有多于22个，但最高90个石墨粒子，其余基本上由马氏体，10-25体积％低共熔碳化物和2-20细分布的单碳化物组成。
按本发明优选的其它构成，熔体组成调节为在镍存在下，碳与硅的浓度比小于/等于2.6，优选小于/等于2.0，这时可高准确性，在窄范围内获得希望范围内的材料的石墨析出或石墨含量。碳与硅含量的比超过2.6时，不仅构成较粗的初级单碳化物，而且不利于石墨形成。
在优化材料性能和材料质量方面有利的是，调节熔体的碳含量为2.2-3.1重量％，优选2.6-2.95重量％。
考虑凝固过程中石墨和碳化物分布的特殊意义以及为了进一步改善辊的使用性能，已证明规定硅的最终含量多于1.2-1.95重量％，优选1.4-1.75重量％是有利的。
铝元素一方面促进石墨形成的趋势，但另一方面也引起特别碳化物的细粒析出。铝也能在作用动力学上部分替换硅，用于恰当的石墨/碳化物析出的控制元素，以致可在按合金技术调节熔体的组成时添加0.002-0.65重量％铝并在其中溶解。优选铝含量为0.005-0.04重量％。
对于窄范围内调节高材料质量，当调节熔体的镍含量为3.51-4.7重量％，优选4.15-4.6重量％时是有利的。
在凝固动力学方面，但也考虑高数量石墨粒子的形成，已证明当钼与铬的浓度比小于1.0，优选小于0.8时有利。
Mo/Cr＜1.0，优选＜0.8
此比值超过1.0时，在复合辊的冷却和热处理过程中可能产生高转变应力，由此可能产生材料分离。对于较小的辊，这种危险更高，因为涉及裂纹形成，不论如何预先规定铬与钼的含量比小于0.8是有利的。
考虑到有目的性地形成低共熔的碳化物，并由此减小撞击负荷过程中辊材料的断裂危险，已经强调当调节熔体中铬和钼的含量为铬1.2-2.6w重量％，优选1.5-2.01重量％，钼0.20-2.6重量％，优选0.3-0.9重量％时有利。
锰首先用于结合硫，这里熔体的锰含量调节为0.6-1.6重量％，优选0.7-1.45重量％是有利的。
为进一步促进精细分散的石墨粒子的分布，保持特别碳化物的粒子尺寸均匀地小，并借此改善甚至多次磨损过程下不定辊的使用性能，此外向熔体中添加1.8-3.9重量％，优选1.9-2.9重量％钒并在其中溶解可能有利。
也会有利的是，钒部分由周期表第5族的其它元素以低于0.6重量％的量取代，形成混合碳化物。最后通过热处理引入材料的预定性能。在本发明方法中已表明铸造体或辊经历包括至少一次由室温加热至400℃-500℃的处理温度，优选460℃-480℃的处理温度，保持在此温度至少两小时，优选至少8小时，冷却至室温，任选的低温处理的热处理过程是有利的。
本发明的另一个目的就开始提到的那种铸材而言是这样实现的，即合金中含有以重量％计的
0.5-5.9  V
1.0-2.0  Si
0.5-2.0  Mn
1.0-3.0  Cr
3.5-4.9  Ni
0.20-2.9 Mo
2.0-3.5碳，并要求1.0-3.0体积％以石墨粒子形式存在，且每mm2材料的金相学磨光面分布有多于20但少于100个粒子。
这样形成的材料的优点是特别适于制成不定辊，基本上表现在，与现有技术相比，具有同样的材料性能曲线的同时达到很恒定的石墨含量。其中，通过合金技术导致的高石墨粒子密度大大减小了轧件焊接或粘附到辊表面的倾向。但是，每mm2观察面上低于20个粒子数没有显出足够的效果。这同样适用于每mm2石墨粒子数高于100个的情况，因为各个粒子的直径太小，不能以所需程度降低粘附倾向。对于高石墨粒子数和小的特别碳化物的细微低共熔的凝固，要求钒含量高于0.5重量％，因为较小的浓度不能起到完全有效的结构精美化作用。对于精细分散的石墨粒子形成以及得到期望的材料的凝固和组织结构，在要求的碳含量下还预先规定当镍以及铬和钼各自以窄浓度范围存在下的元素硅，因为这些元素有动力学相互作用。当然，高钒含量导致粗的类型为MC的一次碳化物析出物，能引起断裂危险提高和由加工面折掉大的碳化物，以致于材料中该元素的浓度不应超过5.9重量％。
辊的使用性能可以有利地进一步提高，当合金中含有周期表钒组元素为1.8-4.8重量％，碳为2.2-3.1重量％，并要求1.2-2.5体积％为粒子态石墨，且每mm2金相学磨光面分布多于22个粒子，但最高为90个粒子时。当石墨含量为1.8体积％时，如果每mm2结构面石墨粒子数超过100，会大大就提高轧件在辊表面的粘附倾向。
特别当考虑到材料的转变行为时，高质量安全可以如下实现，即合金含有以重量％计的
2.0-3.5  碳
1.0-2.0  硅
0.5-2.0  锰
1.0-3.0  铬
3.5-4.9  镍
0.2-2.9  钼
1.5-4.9  钒
其余为铁和杂质。
此外表明，对于按本发明的材料组成的构成，考虑到均匀且精细分散的石墨粒子形成以及改善的使用性能，不定辊在当合金具有碳与硅的浓度比小于/等于2.6，优选小于/等于2.0，这里预先规定有镍存在，是有利的。
不仅对特别细的石墨和碳化物结构，而且对恰当的低共熔的石墨/碳化物析出，已强调当合金含有硅多于1.2-1.85重量％，优选1.4-1.75重量％时有利。
铝含量为0.002-0.65重量％，优选0.005-0.04重量％时，可有利地保证期望的石墨以及碳化物构成和铸造体的精细的凝固结构。
考虑控制的石墨含量和预先规定的材料的硬度采纳，而在合金中优选含有3.5-4.9重量％，优选4.15-4.6重量％镍。
为结合硫有利地是可在合金中含有0.6-1.6重量％，优选0.7-1.4重量％锰。
当合金中钼与铬的浓度比小于1.0，优选小于0.8时，不仅可以改善辊套材料的凝固形态，还可改善其转变形为，且复合辊的裂纹危险降低。由此决定性地减小辊的内部应力。这同样适用于钒含量最高5.9重量％，只有低含量的周期表中第5族的其它元素的情况。通过含有1.5-2.01重量％铬和浓度为0.3-0.9重量％钼，特别是在碳含量为2.6-2.95重量％的情况下，辊材料的低共熔碳化物组份可有利地形成。
当合金中含有1.8-4.0重量％，优选1.9-2.95重量％钒时，同时实现了高材料硬度下有利的磨损阻力和材料的改善的组织转变性能。
也可将钒含量部分由周期表中第5族的其它单碳化物的元素以低于0.6重量％的量替代。在合金中有0.6重量％以及形成更高浓度的铌或钽时，可能在结构中形成破坏加工辊的性能和轧件的表面质量的粗相。
最后，当它具有8-35体积％，优选10-25体积％低共熔碳化物和1-15重量％，优选2-10重量％周期表中第5族，钒族元素的碳化物时，在改善铸材的磨损性能的情况下实现了高断裂强度和低脱壳倾向。
本发明的另一目的，即按类别地说明了的，是用离心铸造方法制备的具有大大改善的使用性能和低的辊断裂，脱壳，烧裂纹形成和向核的过渡区域中的裂纹形成的危险的复合不定辊如下得以实现，即工作区域或辊套具有10-150mm厚度，辊套材料有基本上由1.0-2.5体积％石墨，其中该石墨细分散，其中每mm2金相学磨光面存在多于20个粒子的石墨粒子数，由8-35体积％低共熔碳化物，由1-20体积％均匀分布，特别是沿辊套厚度方向均匀分布的钒碳化物，其余基本上为马氏体和杂质或制备造成的存在的组分组成，并具有70和90ShC之间的硬度。
本发明的辊的优点基本上表现在，与高强度的核金属连接的辊套具有高石墨粒子数，这特别有效地防止了辊运行中轧件的粘附或焊接。这种均匀的石墨结构以及小的钒特别碳化物的均匀分布是通过合金技术影响凝固动力学来实现的，以致于不会发生由于离心铸造方法中所谓的离心熔析而出现的离析。借此，同样有利的是在必不可少的径向剥蚀过程中，组织构成和辊效率在加工表面的修整后基本上相同。每次辊效率直至必要的表面的修整都有利地提高，因为高石墨粒子密度引起耐烧裂性能提高以及通过特殊碳化物增强耐磨损的辊套的改善了的表面质量。
当工作区域或辊套材料具有含1.0-2.5体积％石墨且要求其分布密度为每mm2金相学磨光面上至少22个粒子，但最高为100个粒子，含10-25体积％低共熔碳化物，2-10体积％周期表第5族元素的特殊碳化物的结构时，可以保证实现本发明的辊的提高的性能水平。
当按照优选的材料方案，工作或辊套材料具有以重量％计的C＝2.0-3.5，    优选2.21-3.1，    特别是2.6-2.95Si＝1.0-2.0，   优选大于1.2-1.85，特别是1.4-1.75Mn＝0.5-2.0，   优选0.6-1.6，     特别是0.7-1.4Cr＝1.0-3.0，   优选1.3-2.5，     特别是1.5-2.01Ni＝3.5-4.9，   优选3.5-4.7，     特别是4.15-4.6Mo＝0.2-2.9，   优选0.25-1.3，    特别是0.3-0.9Al＝0.002-0.65，优选0.005-0.1，   特别是0.005-0.04V＝0.5-5.9，    优选1.8-3.9，     特别是1.9-2.9及任选的低于0.6的Nb和/或Ta，其余为铁和杂质的组成，辊核由球墨铸铁构成，一方面提供了高耐磨损性能，降低了裂缝形成和裂纹传播的危险，提供了辊的工作区域的高硬度。
当辊套或工作部件和辊核之间的连接区域由低合金化的铸铁，优选由球墨铸铁组成，沿径向具有大于600N/mm2的抗弯曲强度(3点弯曲样品)时，可实现抗裂纹引发的高安全性。
借助试验确定结果的图表和图画以及一个表格进一步阐述本发明。
图1显示C/Si图表图2显示Mo/Cr图表图3和图4显示未侵蚀的显微图表1显示辊材料及其在实际使用的效率
图1中描写了硅和碳的浓度，其中按本发明的范围通过点α，β，γ，δ说明。优选的范围其特征为比C/Si＝2.6(范围A)(α，β，γ，δ1，α1)和C/Si比≤2.0(范围B)(α，β，γ，δ2)。
图2表明了钼和铬的图表，其中描写了按本发明的含量的比例范围(α，β，γ，δ)。
优选的范围具有比例
Mo/Cr≤1.0(范围A)(α，β，γ，δ1，α2)和比例
Mo/Cr＝0.8(范围B)(α，β，δ2，α1)如图1可识别。
图3在放大50倍的显微图中表明了按现有技术在辊材料中的石墨构成。辊套具有以重量％计的下列组成：C＝3.09，Si＝0.91，Mn＝0.84，Cr＝1.79，Ni＝4.51，Mo＝0.38，Al＝0.003，石墨含量：3.9体积％，每mm218个石墨粒子。
图4在具有同样放大50倍的显微图中表明了按本发明组成的辊的工作区域内高数量，均匀分布的石墨粒子。工作区域的化学组成是以重量％计C＝3.02，Si＝1.42，Mn＝0.9，Cr＝1.8，Ni＝4.36，Mo＝0.52，V＝2.9，Al＝0.008，石墨含量：2.8体积％，每mm242个石墨粒子。
与按现有技术的材料相比，尽管本发明的合金具有低碳含量和低石墨含量，但其石墨粒子数量高出2倍多，测量钒碳化物为3.2体积％。
表1中分别编排了10对辊的辊套的化学组成，结构形成和在实际使用中达到的辊效率。标记为A-E的辊，来源于按现有技术的制备，即不用钒合金，标记F至J的辊用按本发明合金化的辊套材料制造。
通过将钒加入合金(辊F至N)，在减小低共熔碳化物的含量时形成了具有小粒子尺寸的硬的钒碳化物并基本上均匀分布于材料中，由此大大提高了材料的耐磨损性能并最后大大提高了辊效率。通过元素Cr，Si，Ni，Mo，C和V的活性的相互作用实现的每mm2高的石墨粒子数也在低石墨含量的条件下抑制了轧件在或与辊表面上的粘附或焊接。添加铌和钽，以及周期表第5族的其它元素使得在含量低于0.6重量％时稍微提高运行中的耐磨损性能或辊效率。值得注意的是，大大减少了按本发明的辊套材料的裂纹形成和裂纹发展以及脱壳，这大概归因于高数量的石墨粒子。微观验证已表明，单碳化物MC具有小粒径且基本上细分散地分布排列。因为目前一方面钒碳化物在室温的密度为5.82g/cm3，另一方面没有观察到通过离心铸造引起的离心熔析，所以可以下结论，特殊碳化物析出和细的石墨析出基本上在低共熔的凝固过程中产生或一次析出基本上被抑制。
标记                 辊套的组成                结构形成   辊效率
  C重量％   Si重量％   Mn重量％   Cr重量％   Ni重量％   Mo重量％   V重量％ Nb+Ta重量％   Al重量％  C/SI Mo/Cr 碳化物总量体积％ 低共熔的碳化物体积％ 第5族的碳化物体积％ 石墨含量体积％ 每mm2石墨粒子 硬度ShC t/mm
  A   3,34   0,81   0,94   1,74   4,31   0,38   -   -   0,002   4,12   0,22   33,2     33,2     0     3,2     46  75-78     3.183
  B   3,27   0,84   1,04   1,73   4,3   0,38   -   -   0,002   3,89   0,22   35,1     35,1     0     2,6     19  76-80     3.868
  C   3,11   0,91   0,84   1,79   4,51   0,38   -   -   0,003   3,42   0,21   31     31     0     2,8     21  77-79     2.417
  D   3,09   0,91   0,81   1,71   4,52   0,38   -   -   0,004   3,40   0,22   28,7     28,7     0     3,9     18  77-78     2.915
  E   3,32   1,02   0,78   1,75   4,4   0,4   -   -   0,002   3,25   0,23   29,5     29,5     0     5,3     62  77-79     1.736
  F   2,75   1,42   0,9   1,8   4,36   0,85   2,9   -   0,008   1,94   0,47   27,3     24,1     3,2     1,7     42  76-80     6.253
  G   2,83   1,45   0,89   1,79   4,37   0,82   2,8   -   0,008   1,95   0,46   25,8     22,9     2,9     1,9     38  76-79     6.253
  H   3,05   1,43   0,92   1,82   4,45   1,2   2,83   -   0,011   2,13   0,66   26     22,7     3,3     2,8     37  76-79     5.434
  I   2,9   1,65   0,93   1,93   4,27   0,85   3,35   0,52   0,006   1,76   0,44   21,3     14     7,3     1,8     24  80-83     3.503*)
  J   2,93   1,71   0,95   1,85   4,28   0,35   2,75   0,35   0,012   1,71   0,19   18,7     12,7     6     1,7     33  76-79     6.867
  K   2,9   1,52   0,92   1,62   4,32   1,53   3,24   -   0,009   1,91   0,94   21,4     17,2     4,2     2,3     40  77-80     6.407
  L   2,83   1,59   1,02   1,87   4,2   0,85   2,85   -   0,015   1,78   0,45   21,4     18,2     3,2     1,8     27  78-78     6.684
  M   2,91   1,6   0,85   1,94   4,15   1,42   3,25   0,27   0,017   1,82   0,73   21,6     16,5     5,1     1,9     53  80-83     6.173
  N   2,87   1,53   0,97   1,72   4,27   1,53   3,14   0,45   0,021   1,88   0,89   25,7     20,4     5,3     2,2     35  79-81     6.290
*)特别困难的辊条件
F，G，H，I，J，K，L，M，N：按本发明的辊
           表1

Claims (30)

1.制备和加工用于不定辊的工作区域的合金铸材的方法，此铸材含有碳，硅，锰，铬，镍，钼，钒元素，任选的周期表第5族的其它元素，铝，其余为铁，伴生元素和制备造成的杂质，其特征为A.制备化学组成如下的熔体，以重量％计
2.0-3.5    C
1.0-2.0    Si
0.5-2.0    Mn
1.0-3.0    Cr
3.5-4.9    Ni
0.20-2.9   Mo
其余为铁和杂质和B.添加多于0.5重量％，最高5.9重量％钒，并溶于其中且C.熔体的组成按合金技术通过确定在镍存在下碳及硅的浓度和生成碳化物的元素的有效总和这样调节，以使在其凝固过程中生成含有1.0-3.0体积％石墨并要求每mm2金相学磨光的观察面上有多于20，但少于100个石墨粒子，并且其余基本上由马氏体，8-35体积％低共熔碳化物和至少1体积％精细分布的钒碳化物组成的微结构，然后D.熔体在模具中，优选在离心铸模中铸造，使其凝固成一物体，优选为辊的工作体，并且任选地将铸造体进一步加工为例如复合辊，将这样制成的物体或这种辊E.经历包括至少一次加热至处理温度，保持在此温度，冷却至室温的热处理。
2.权利要求1的方法，其特征为，熔体组成按合金技术通过确定在镍存在下碳及硅的浓度，和生成碳化物的元素的有效总和这样调节，以使在其凝固过程中形成含有1.2-2.5体积％，优选1.25-1.95体积％石墨并要求每mm2金相学磨光的观察面上有多于22，但最高为100的石墨粒子，并且其余基本上由马氏体，10-25体积％低共熔的碳化物和2-20％精细分布的周期表第5族的元素的碳化物组成的微结构。
3.权利要求1或2的方法，其特征为，熔体组成调节为碳与硅的浓度比小于/等于2.6，优选小于/等于2.0。
C/Si≤2.6，优选＝2.0
4.权利要求1至3之一的方法，其特征为，熔体的碳含量调节为2.2-3.1重量％，优选2.6-2.95重量％。
5.权利要求1至4之一的方法，其特征为，硅的最终含量规定为1.2-1.85重量％，优选1.4-1.75重量％。
6.权利要求1至5之一的方法，其特征为，在按合金技术调节熔体组成时添加以重量％计为0.002-0.65，优选0.005-0.04的铝，并溶在其中。
7.权利要求1至7之一的方法，其特征为，熔体的镍含量调节为3.51-4.7重量％，优选4.15-4.6重量％。
8.权利要求1至7之一的方法，其特征为，熔体组成调节为钼与铬的浓度比小于1.0，优选小于0.8。
Mo/Cr＜1.0，优选＜0.8
9.权利要求1至8之一的方法，其特征为，熔体中铬和钼的含量调节为
铬1.5-1.9重量％
钼0.3-0.9重量％。
10.权利要求1至9之一的方法，其特征为，向熔体中添加1.8-3.9重量％，优选1.9-2.9重量％的钒，并溶在其中。
11.权利要求1至10之一的方法，其特征为，钒由周期表中第5族的其它元素以低于0.6重量％的量替代，并形成混合碳化物。
12.权利要求1至11之一的方法，其特征为，铸造体或辊经历了包括由室温加热至400℃～500℃，优选460℃～480℃的热处理温度，保持在此温度下至少2小时，优选至少8小时，冷却至室温，任选的低温处理的热处理过程。
13.用于不定辊的工作区域的铸材，含有碳，硅，锰，铬，镍，钼，钒元素，其余为铁元素，伴生元素和制备造成的杂质，其特征为，合金含有以重量％计的多于0.5-5.9  钒1.0-2.0  硅0.5-2.0  锰1.0-3.0  铬3.5-4.9  镍0.20-2.9 钼2.0-3.5  碳并要求1.0-3.0体积％作为粒子态石墨以在每mm2材料的磨光面上分布多于20，但少于100个粒子的形式分布。
14.权利要求13的铸材，其特征为，合金含有
1.8-4.9重量％钒
2.2-3.1重量％碳并要求
1.2-2.5体积％粒子态石墨以在每mm2磨光面上分布多于22个，但最高为90个粒子的形式分布。
15.权利要求13或14的铸材，其特征为，合金含有以重量％计的
2.0-3.5  碳
1.0-2.0  硅
0.5-2.0  锰
1.2-2.5  铬
3.5-4.9  镍
0.5-2.1  钼
1.5-4.9  钒
其余为铁和杂质
16.权利要求13至15之一的铸材，其特征为，合金具有碳与硅的浓度比小于/等于2.6，优选小于/等于2.0。
C/Si≤2.6，优选≤2.0
17.权利要求13至16之一的铸材，其特征为，合金含有碳为2.6-2.95重量％。
18.权利要求13至17之一的铸材，其特征为，合金含有硅为1.2-1.85重量％，优选1.4-1.75重量％。
19.权利要求13至18之一的铸材，其特征为，合金含有铝为0.002-0.65重量％，优选0.005-0.04重量％。
20.权利要求13至19之一的铸材，其特征为，合金含镍为3.5-4.9重量％，优选4.15-4.6重量％。
21.权利要求13至20之一的铸材，其特征为，合金具有钼与铬的浓度比小于1.0，优选小于0.8。
Mo/Cr＜1.0，优选＜0.8
22.权利要求13至21之一的铸材，其特征为，合金含有以重量％计的
铬    1.5-2.01
钼    0.3-0.9。
23.权利要求13至22之一的铸材，其特征为：合金含有以重量％计的钒为1.8-3.9，优选1.9-2.95。
24.权利要求13至23之一的铸材，其特征为，钒含量部分由周期表中第5族的其它元素以低于0.6重量％的量替代。
25.权利要求13至24之一的铸材，其特征为，材料包括以体积％计的8-35，优选10-25的低共熔的碳化物和1-15，优选2-10的周期表中第5族元素的碳化物。
26.复合不定辊，特别用于带钢轧机组以及Steckel和坯钢板(Grobblech)设备的成品机架的复合不定辊，其优选按权利要求1至12之一的方法制备，包括优选按权利要求13至25的具有对轧件的低粘附或焊接倾向的铸造合金制成的工作或辊套部件和由球墨铸铁构成的韧性坚固核件，其特征为，工作区域或辊套具有厚度为10-150mm，辊套材料由基本上由1.0-2.5体积％石墨，其中该石墨细分散，其中每mm2金相学的磨光面上石墨粒子数多于20个粒子，8-35体积％低共熔的碳化物，1-20体积％均匀分布的钒碳化物，其余基本上为马氏体和杂质或制备造成的组份组成的结构组成，硬度为70-90ShC。
27.权利要求26的复合不定辊，其特征为，工作区域或辊套材料具有含有1.0-2.5体积％石墨并要求其分布密度为每mm2金相学的磨光面上至少有22个粒子，但最多100个粒子，含有10-25体积％低共熔的碳化物和2-10体积％周期表中第5族元素的特别碳化物的结构。
28.权利要求26或27的复合不定辊，其特征为，工作或辊套材料以重量％计的组成为：
C＝2.0-3.5，优选2.21-3.1，特别是2.6-2.95
Si＝1.0-2.0，优选高于1.2-1.85，特别是1.4-1.75
Mn＝0.5-2.0，优选0.6-1.6，特别是0.7-1.4
Cr＝1.0-3.0，特别是1.5-2.01
Ni＝3.5-4.9，优选3.5-4.7，特别是4.15-4.6
Mo＝0.20-2.9，特别是0.3-0.9
Al＝0.002-0.65，优选0.005-0.1，特别是0.005-0.04
V＝0.5-5.9，优选1.8-3.9，特别是1.9-2.9
其余为铁和杂质，并且辊核由球墨铸铁构成。
29.权利要求26至28的复合不定辊，其特征为，工作或辊套材料具有以重量％计的
V＝3.1-3.9，优选3.3-3.75和
Nb+Ta＝小于0.6
其余为铁和杂质。
30.权利要求26至29之一的复合不定辊，其特征为，辊套或工作部件与低合金化的铸铁，优选球墨铸铁制成的辊核之间的连接区域在径向方向具有的抗弯曲强度(3点弯曲样品)高于600N/mm2。
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