[发明专利]一种辊面硬度均匀的含硼高速钢复合轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明为一种高速钢复合轧辊制造方法，特别涉及一种辊面硬度均匀的含硼高速钢复合轧辊及其制造方法，属于轧辊制造技术领域。 

背景技术

现代冶金工业生产是集采矿、选矿、烧结、炼铁、炼钢和轧钢为一体的系统工程，轧钢是这一系统工程的最后一个环节，绝大多数冶金产品要经过轧制过程才能进入市场。而轧辊又是轧制过程中最重要的生产工具，轧辊的质量好坏直接影响着冶金产品的产量和质量，一个国家的轧辊制造技术的高低直接反映了该国冶金工业水平的高低。现代冶金轧辊从材质和制造工艺的发展上经历了几个重要过程：轧辊材质从单一的白口铸铁、球墨铸铁、铹钢逐渐发展到复合轧辊用高镍铬曾铁、高铬铸铁直至最新发展的辚造高速钢；制造工艺也从普通整体铸造工艺发展到复合铸造工艺(即轧辊辊面用一种材料，辊芯用另一种材料，二者之间冶金结合)，复合铸造工艺从静态浇注法(即溢流法或冲洗法)发展到离心铸造法直至目前最先进的连续浇铸复合铸造法(即CPC法)轧辊制造技术。但是，国内轧辊因热处理技术落后，其辊面硬度不均匀性达到8HSD左右，较国际先进水平超高4～6HSD，辊面硬度不均匀导致轧辊加工困难，且耐磨性、抗热疲劳、抗裂纹和抗断裂性差，轧辊使用寿命短。 

为了提高轧辊性能，中国发明专利CN101215628公开了高速钢复合轧辊热处理方法属于轧钢技术领域。本发明首先将轧辊进行退火处理，退火温度：870-890℃，保温时间：6-10小时。再在50Hz/250Hz双频淬火机床上进行感应淬火，轧辊在感应淬火前进行预热处理，预热温度280-350℃，预热保温时间 6-10小时。淬火加热时，轧辊需要旋转和沿轴向垂直下移。轧辊加热后快速水冷，然后在520-560℃进行第一次回火处理，回火保温时间4-6小时，随后空冷。再将轧辊重新加热至500-540℃进行第二次回火处理，回火保温时间6-8小时，然后炉冷至小于200℃后空冷。上述热处理方法存在操作麻烦和淬硬层较浅等不足。中国发明专利CN1129617还公开了一种复合轧辊的制造方法，其特征是在一种电渣熔铸装置上，采用电渣熔铸方法制造复合轧辊。以预先制造好的辊芯为电渣熔铸的内结晶器，以需复合的轧辊外套层材料为电渣熔铸的自耗电极。该装置外结晶器的内径和连体双U形坩埚金属液出口的直径等于需复合的复合轧辊的外径；自耗电极的熔化速率控制在100～1000kg/h。自耗电极可为1根或两根以上。该方法可使复合轧辊获得较窄的过度层和良好的复合性能。上述方法存在效率低和能耗高等不足。中国发明专利CN1082950还公开了复合轧辊和其生产方法，其特征是用优良耐磨性和抗表面变粗糙性坚硬高合金铸钢或铸铁制造的外壳部分和用坚韧铸铁或铸钢制造的芯部的复合轧辊，外壳部分铸铁的构成以重量计1.0-3.0％C，2.0％或更低的Si，2.0％或更低的Mn，2.0-15.0％的Cr，10.0％或更低的Mo，2.0-8.0％的V，其余是Fe和不可避免的杂质，从外壳表面至50毫米深度范围内，由分析确定，金属结构基体的晶粒平均直径100μm或更小，而且满足公式m2≤1.2m1，式中m1是外壳表面晶粒平均直径，m2是50毫米深度处晶粒平均直径，该复合轧辊是用离心铸造方法造出来的，轧辊采用普通离心铸造方法生产，偏析严重，硬度均匀性较差。中国发明专利CN1631565高钒高速钢复合轧辊及生产工艺，轧辊分为辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢或中碳钢材料制作，轧辊耐磨层采用高钒高速钢材料，该高钒高速钢的主要元素含量为：C：1.8-3.5％、V：7-12％、Cr：4-5％、Mo：2-4％、 Ni：0.5-1.5％，余量为铁。其生产工艺为：辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热顺序凝固结晶方法复合熔铸为一体，上述方法存在钒含量过高，轧辊磨削性能差的不足。