[发明专利]一种含硼低合金高速钢轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及一种轧辊，特别涉及一种含硼低合金高速钢轧辊及其制造方法。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件，轧辊质量直接影响轧材的表面质量、轧机作业的生产率和轧材生产成本；故提高轧辊的质量，降低轧辊的合金成分，节约轧辊的生产成本一直都是生产企业所关注的焦点。

常用的热轧辊材质有高镍铬无限冷硬铸铁轧辊、半钢轧辊和高铬铸铁轧辊，它们因为其优良的使用性能而得到了广泛的应用，但是高镍铬无限冷硬铸铁轧辊中，碳化物M3C型为主，且碳化物呈连续网状分布，因而轧辊的耐磨性差，脆性大；半钢轧辊中的合金碳化物数量较少，故轧辊的硬度低，易磨损；高铬铸铁轧辊中由于铬元素的大量加入，使得以M3C型的连续网状分布的碳化物转变成为以M7C3型的断续状分布的碳化物，增强了轧辊的耐磨性能；但是因为铬元素的含量较高，轧辊的导热性能较差，在铸造和热处理的过程中，轧辊易开裂，使得轧辊生产的废品率升高；而且为了改善高铬铸铁轧辊的淬透性，还要加入一定数量的镍元素，在一定程度上提高了轧辊制造的成本。

硼元素是一种能显著改善耐磨材料的淬透性和淬硬性的合金元素，我国的硼存量极为丰富，且价格低廉，硼在耐磨材料领域已经获得了较好的应用；中国发明专利CN1037548公开了一种低铬硼多元合金耐磨铸铁，其化学成分（重量%）为：C：1.75~3.0，Cr：1.5~4.0，B：0.07~0.4，Mo：0.2~1.0，Cu：0.8~1.3，Mn：0.4~0.8，Si：0.4~1.2，P≤0.08，S≤0.08，Re：0.01~0.05，余量为Fe；中国发明专利CN1506487公开了一种多元合金铸铁，其化学成分(重量%)为：C：1.5~3.5，Cr：1.0~4.0，B：0.1~0.5，Mo：0.25~1.0，Cu：0.8~1.25，Mn：0.4~0.6，P：0.45~0.85，余量为Fe；都表明硼元素的加入，不仅降低铸铁中的铬元素的含量，还使得耐磨铸铁的硬度增加，从而耐磨性得到改善，其综合性能较为优秀。

硼元素应用于高速钢轧辊制造中，利用硼化物代替高速钢中的部分碳化物可以提高钢的性能，特别是耐磨性能，同时利用硼化物析出性能比碳化物析出能力更强的特点，可以降低高速钢中合金元素的添加量，从而实现低成本；另外，需要优化含硼高速钢新材料的热处理制度，从而实现高速钢轧辊材料的高性能和长寿命，降低轧辊消耗；中国发明专利CN102409267A公开了一种含硼高速钢轧辊，其化学成分（重量%）为：C：0.95~1.15，Cr：8.5~9.0，B：0.4~0.6，Mo：1.0~1.2，W：0.5~0.8，V：0.5~0.8，Al：1.6~1.8，N：0.18~0.25，Cu：0.4~0.6，Si：1.2~1.4，RE：0.06~0.10，Mg：0.03~0.06，Ti：0.04~0.08，K：0.025~0.045，Na：0.023~0.045，Te：0.02~0.04，Bi：0.02~0.04，Mn≤0.5，S≤0.025，P≤0.030，余量为Fe和不可避免的杂质；该轧辊由于硼元素的加入，使得具有耐磨性好和辊颈强度高、韧性好等特点；中国发明专利CN101805869A公开了一种含硼高铬高速钢轧辊材料，其化学成分（重量%）为：C：2.6~3.0，Cr：24~28，B：0.5~0.8，Mo：2.0~2.8，W：1.0~1.5，Nb：0.6~1.0，V：1.0~1.5，Ni：0.7~1.2，Si：0.5~1.0，Mn：0.5~1.2，Ca：0.008~0.015，Zn：0.06~0.08，Ta：0.02~0.05，RE：0.03~0.06，K：0.04~0.10，余量为Fe和不可避免的微量杂质；由于硼元素的加入而使得轧辊的耐磨性得到显著的提高；但是，现有技术中的含硼轧辊的合金成分匹配性方面需要优化，主要的不足是硼元素的含量低导致硼化物析出量不足，为保持足够硼化物析出量而增加过剩的昂贵合金元素如钨、钼、钒、铌、钴等合金元素，不仅增加了合金元素消耗和生产成本，而且，过剩合金元素析出物控制难度大，导致轧辊的耐磨性和后期抗事故性差等问题，需要发明一种新的轧辊材质及相应的热处理方法。

发明内容