[发明专利]一种低合金高速钢轧辊材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，涉及一种用做轧辊的高速钢材料及其制造，特别涉及一种合金含量少的低合金高速钢轧辊材料及其制造方法。

背景技术

随着轧钢技术的进步，包括对更高的轧制效率、更高的轧材质量和更低的轧制成本的不懈追求，使轧辊制造技术也在发生飞跃性发展。20世纪80年代末，日本首先开发了高速钢轧辊。之后不久，欧美各国钢铁企业也纷纷开发使用高速钢轧辊。目前高速钢轧辊在国外得到了广泛应用，不仅应用于冷热轧板、带轧机，而且应用于线、棒材轧机、粗轧机、钢管轧机等。近年来，国内轧钢企业也相继从国外引进高速钢轧辊，并成功应用于板带轧机上。此外，国内也有多家轧辊生产企业自行研制成功了高速钢轧辊，并应用于带钢和型材轧机上。日本专利公报JP6330235公开了一种离心铸造高速钢轧辊材料的化学组成如下：C：1.4-2.6％，Si：0.2-1.5％，Mn<1.5％，Cr：3-8％，(2Mo+W)：6-14％，V：4-8％，Ti：0.3-2.5％，余量Fe。这种轧辊材料具有优异的耐磨性，但含有较多的合金元素，因此生产成本高。美国专利US6095957也公开了一种高速钢轧辊材料，其化学成分(重量％)是：C：2.4～2.9，Cr：12.0～18.0，Mo：3.0～9.0，V：3.0～7.0，Nb：0.5～4.0，Si<1.0，Mn<1.0，W<1.0。这种轧辊材料同样含有较多的合金元素，具有较高的生产成本。

中国发明专利CN1264749公开了一种高耐磨性铸造高速钢，其具体化学成分(重量％)如下：C：1.8～4.2％，W：2～12％，Mo：3～12％，Cr：4～15％，Co：0～10％，V：2.5～10％，Nb：0.3～2.5％，Si：0.5～1.5％，Mn：0.3～0.8，Al：0.2～0.6％，N：0.02～0.10％，S≤0.03％，P≤0.03％，其余为Fe，该发明高碳、高钒、高铬型铸造高速钢，铸造性能良好，耐磨及红硬性好，适用于大型耐磨件、复合轧辊工作层。中国发明专利CN1807671公开了连续复合高速钢轧辊工艺配方，高速钢轧辊外层辊身的工艺配方(重量％)是：C：1.5～3.5，Cr：2.0～7.0，Mo：2.0～7.0，V：4.0～10.0，W：4.0～10.0，Co：0～10.0，Ni<2.0，其余为Fe。采用该配方可以开发W、V含量高、偏析轻、耐磨性好的复合高速钢轧辊，来满足热连轧技术的需求。而上述这些高速钢轧辊同样存在贵重合金元素加入多，生产成本高的不足。

高速钢之所以在热轧辊生产中得到广泛的应用，是由于它在550℃～620℃之间具有高的红硬性，在高温磨损时，不易软化。其强化机制主要为固溶强化、析出强化、弥散强化。为了使高速钢得到较好的红硬性，通常要加入大量的W、Mo、Cr、V等合金元素，这些合金元素及碳固溶在基体中，使晶格产生畸变，对位错起到钉扎作用，即产生固溶强化。在淬火后的回火过程中，合金元素以高硬度合金碳化物的形式析出，这些析出物细小、弥散地分布在基体中，即产生析出强化和弥散强化。由于多种强化机制的同时存在，使得高速钢具有很高的强韧性，在工业生产中，尤其在制造热轧辊和高速切削工具方面，得到了广泛的应用。近年来，由于W、Mo等合金的价格涨幅很大，在一定程度上限制了高速钢轧辊的应用和发展。因此，从降低成本，节省贵重金属资源，节约能源出发，用廉价的Al、Si、N和B等元素替代部分W、Mo等合金元素，发展经济型的低合金高速钢材料，将是高速钢轧辊发展的一个新方向。

发明内容

本发明目的在于，提供一种低合金高速钢轧辊材料及其制造方法，该轧辊材料用Al、Si、N和B等元素，替代高速钢轧辊中的部分W、Mo合金元素，达到减少高速钢轧辊中贵重合金元素W、Mo的加入量，从而实现降低轧辊生产成本的目标。

本发明的目的可以通过以下措施得以实现：

一种低合金高速钢轧辊材料，其特征在于制得的该轧辊材料的化学成分及其重量百分比为：C：1.2％～1.8％，Cr：4.5％～6.5％，W：1.0％～3.0％，Mo：1.0％～3.0％，V：3.0％～5.0％，Al：0.6％～1.2％，Si：0.8％～1.2％，N：0.05％～0.15％，B：0.04％～0.12％，Nb：0.05％～0.20％，Ti：0.06％～0.18％，Y：0.04％～0.15％，Mn<0.5％，P<0.04％，S<0.04％，余量为Fe，化学成分的总和为100％。