[发明专利]一种离心复合改进型无限冷硬铸铁轧辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为各类轧钢机热轧辊及其制造方法，特别涉及一种离心复合改进型无限冷硬铸铁轧辊及其制备方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件，轧辊质量直接关系到轧钢生产率、轧材表面质量及轧材生产成本。目前广泛应用的轧辊材质主要有高铬铸铁轧辊、高速钢轧辊和无限冷硬铸铁轧辊，其中高速钢轧辊中贵重合金含量多，生产成本高；高铬铸铁轧辊需要进行高温淬火处理，生产周期长，能耗高。无限冷硬铸铁轧辊不需要高温处理，生产工艺简单，生产成本低廉，在轧钢生产中已广泛应用。无限冷硬铸铁轧辊材质介于冷硬铸铁和灰口铸铁之间，与冷硬铸铁相比，铁水中含硅量较高(含0.7～1.6％Si)，因此无限冷硬铸铁轧辊辊身工作层基体组织内除含有与白口铸铁中相近似数量的碳化物和莱氏体外，还存在均匀分布的石墨。无限冷硬铸铁轧辊中还常常加入不同含量的Cr、Ni、Mo等合金元素，随着Cr、Ni、Mo含量的增加，其硬化层深度大大增加。无限冷硬铸铁轧辊辊身基体组织中含有较多的碳化物，具有较好的耐磨性；此外，在基体组织中均匀分布的少量细小石墨，起到了松弛机械应力的作用，有利于减轻辊身表层的剥落缺陷；同时，石墨本身具有良好的导热性能，在轧钢过程中，轧辊表面受热冲击时，石墨起缓冲热应力的作用，有利于防止热裂纹的产生。此外，辊身表面由于石墨脱落形成细小孔穴，改善轧辊的咬入性能。

无限冷硬铸铁由于其硬度高、硬度落差小及良好的抗热裂性，加之其热处理工艺简单，在轧辊制造中得到了广泛的应用。世界各国热连轧机精轧后段成品机架上普遍使用无限冷硬铸铁轧辊，甚至精轧前段仍然一直使用无限冷硬铸铁轧辊。为了提高无限冷硬铸铁轧辊的性能，国外开发了改进型无限冷硬铸铁轧辊[Pereira W A，Linhares J C，Azevedo S J，Carvalho M A，Filho C SP，Xavier R R and Silva C H.CSN’s strategy for roll performance improvement inthe hot strip mill.43rd MWSP Conference Proceedings，ISS，2001，39：673～681和Andersson M，Finnstrom R and Nylen T.Introduction of enhanced indefinite chilland high speed steel rolls in European hot strip mills.Ironmaking and Steelmaking，2004，31(5)：383～388]。国外专利EP871784-A、WO9639544-A和WO9639544-A1公开了一种含铌的无限冷硬铸铁轧辊，在含C2.5-4.0％，Ni4.2-4.6％，Mo0.3-0.5％，Cr1.5-2.0％，Si0.7-1.2％和Mn0.7-1.0％的无限冷硬铸铁轧辊中，加入0.3-6.0％Nb，可以提高轧辊表面硬度，改善耐磨性，仅加入铌对轧辊强度和韧性的改善不明显。中国发明专利CN85102602公开了冷硬铸铁轧辊铸渗工艺，该发明选用对白口不敏感的软质铁水，在冷型内壁喷涂含Te涂料。浇注后Te熔化并被携带、扩散进入辊面一定深度。调整含Te量则可调整白口深度及麻口大小，同时辊面含有100～600ppm的Te可促进辊面充分白口化，把辊面硬度提高到HS72-78。该方法适用于橡胶机轧辊，可显著提高轧辊的承载能力、耐磨性，该发明白口耐磨层较浅，难以在轧钢技术领域推广使用。中国发明专利CN1068149公开了钒钛无限冷硬球铁轧辊及铸造方法，其特征是化学成分中不含Ni、Cr、Mo、Cu等合金元素，从辊身工作层到芯部均为球墨铸铁。铸造时，使用了稀土镁和铁镁球化剂组成的混合球化剂，采用了小剂量孕育剂法和型内退火工艺。该发明生产的轧辊成本低，强度高，轧制钢材时不易断辊，辊槽边不易掉块，用在中小型轧钢机的第一、二机架上可代替铸钢轧辊，且其寿命比铸钢轧辊提高20％以上。该发明中不含提高淬透性和耐磨性的Ni、Cr、Mo、Cu等合金元素，淬硬层较浅，耐磨性不如含Ni、Cr、Mo、Cu等合金元素的无限冷硬球铁轧辊好。中国发明专利CN1598030公开了改进的轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁及复合轧辊，其特征是在含2.90～3.70％C，0.60～1.20％Si，0.4～1.2％Mn，3.01～5.00％Ni，1.00～2.00％Cr，0.20～0.60％Mo，余量Fe组成的镍铬钼无限冷硬铸铁轧辊中，加入0.03～0.1％B和0.2～1.5％Nb，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到显著提高。但部份硼溶入基体后，增大基体脆性，加剧轧辊失效。