[发明专利]一种高速钢复合轧辊及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢制造领域，具体地说是一种轧钢行业中板带轧机应用的高速钢复合轧辊及其铸造方法。

背景技术

随冶金工业的迅速发展，轧制技术的不断改进，轧材质量要求的不断提高，以及节能降耗，节约能源，保护环境，可持续发展战略的需要，轧机使用高性能，高耐磨、抗事故性强的轧辊的要求也越来越迫切。由于高速钢轧辊有着较高的耐磨性和较长的使用寿命，所以备受青睐。然而高速钢轧辊的制造在国内一直存在各种技术壁垒，举步维艰，更多的技术都只停留在研究阶段，不能应用到实际生产中，进行产业化。所以高速钢轧辊制备工艺的成熟化亟待改善，其中以离心复合铸造高速钢轧辊最为突出。

离心复合高速钢轧辊工作层为高合金钢，轧辊芯部为高强度球墨铸铁或铸钢，二者通常采用离心方法浇注成两层或三层的复合轧辊。如中国专利申请(公开号CN1082950A)公开了一种复合轧辊和生产方法，复合轧辊由高合金铸钢或铸铁及铸铁或铸钢二层复合而成。中国专利申请(公开号CN1179368 A)公开了一种离心复合高速钢轧辊的生产方法，中国专利申请(公开号CN1846887A)公开了一种高速钢复合轧辊及其制造方法，复合轧辊由高速钢和球墨铸铁二层复合而成。中国专利申请(公开号CN1803325A)公开了一种高速钢复合轧辊及其制备方法，复合轧辊采用高速钢和石墨钢复合而成。中国专利申请(公开号CN1853811A)采用五层变离心转速复合而成。中国专利申请(公开号CN1803339A)公开了一种低裂纹型高速钢轧辊及其离心铸造方法，采用变速离心、变流量浇注和变凝固冷却等复杂的控制技术制造高速钢复合轧辊。日本专利申请(公开号：特开平11-279705)则介绍了高速钢、球墨铸铁和铸钢三层复合而成。这些技术都由于结合不良、抗事故性差、工艺复杂、成本高和结构设计不合理等方面限制而未得到推广与应用。

高速钢轧辊采用两层复合，由于内外层材料成分差异较大，在实际离心浇注过程中容易造成外层材料的合金元素熔入内层，导致芯部材料碳化物含量增加，更有甚者碳化物呈网状分布，从而使轧辊芯部材料的强度降低，在轧制过程中易发生断辊。另外由于中间层材料选择不合理，造成结合部位石墨畸变、碳化物含量变大、碳化物成网等结合缺陷，进而在使用过程中在结合位置萌生裂纹，裂纹扩展造成工作层脱落等。

采用三层复合，如果材料选择不当，使得外层、中间层和芯部的弹性模量、膨胀系数、比热导热等热物性存在较大差异，从而在热处理以及使用过程中产生较大的热应力，热应力与组织应力叠加造成结合层开裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种各层成分设计合理、成本低，铸造工艺操作简单，铸造结合质量好，产品使用强度高、耐磨性好，抗剥落和抗断辊能力强的高速钢复合轧辊及其铸造方法。

基于此目的，本发明的技术方案是：

一种高速钢复合轧辊，复合轧辊的外层材料为高速钢，中间层材料为球墨铸铁原铁水或石墨半钢，轧辊芯部材料为球墨铸铁。

所述的高速钢复合轧辊，高速钢选用高钼高钒铸造高速钢，按重量百分比计，其成分为：C 1.2～2.8％，Si 0.2～1.0％，Mn 0.2～1.0％，Ni 0.3～1.2％，Cr 3.0～6.0％，Mo 5.0～10.0％，V 5.0～12.0％，Al 0.1～0.7％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为铁。

所述的高速钢复合轧辊，中间层材料采用球墨铸铁原铁水或石墨半钢；按重量百分比计，石墨半钢成分为：C 1.0～2.0％，Si1.2～3.0％，Mn 0.1～1.0％，Ni 0.2～0.8％，P≤0.05％，S≤0.05％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

所述的高速钢复合轧辊的铸造方法，采用离心复合铸造工艺，轧辊分三次浇注成型；在离心机上，保持恒定的离心转速，将外层和中间层金属材料浇注成型，然后静止浇注轧辊芯部金属使之最终成型；具体步骤如下：

1)离心冷型和上下辊颈及浇冒口准备

冷型内壁涂挂水基或醇基锆英粉涂料，涂料厚度为1～7mm，并预热烘干；预热温度为250～500℃，预热时间为3～20小时；

2)按轧辊各层材料要求的成分进行熔炼；

3)待外层高速钢钢水温度达到1380℃～1520℃时，将其浇入旋转速度为200～1000转/分的冷型中，并要求冷型内壁温度为20℃～220℃；

4)待高速钢钢水浇入离心冷型后，随即加入玻璃渣，加入量为1～10Kg/m²；