[发明专利]热轧用离心铸造复合辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有由耐磨损性优异的外层及韧性优异的内层构成的复合结构的热轧用离心铸造复合辊，尤其是涉及一种适合于薄钢板的扁钢热轧机的精热轧的离心铸造复合辊及其制造方法。

背景技术

扁钢热轧机在将利用连续铸造等而制造的厚度几百毫米的板坯加热之后，使其依次通过多个粗轧机及多个精轧机的辊间，轧制成几～几十毫米的厚度。精轧机通常将5～7个的四重式轧机机座串联配置，特别是广泛使用由7个机座构成的精轧机。在7机座的精轧机中，将第一～第三机座称为前段机座，将第四～第七机座称为后段机座。

精轧机所使用的辊需要耐受由轧制产生的热性的及机械性的负载，因此使用对耐磨损性优异的外层与韧性优异的内层进行了熔敷一体化的复合结构的离心铸造复合辊(简称为“复合辊”)。然而，在由轧制产生的热性的及机械性的负载的作用下，外层表面会产生磨损、粗糙表面、热裂纹等损伤，因此在使用了一定期间后，将复合辊从轧机拆除，对损伤进行磨削除去(削除)。因削除而复合辊的主体直径从初始直径逐渐减小至轧制所能够使用的最小径(废弃直径)。从初始直径到废弃直径称为轧制使用有效直径(简称为“有效直径”)。

在精轧机中，一直以来使用将耐磨损性优异的高速钢系外层和强韧性优异的铸铁或铸钢的内层进行冶金性的一体化所得到的离心铸造复合辊。高速钢由于MC型的V碳化物、M₆C型及M₂C型的Mo碳化物及W碳化物、及M₇C₃型及M₂₃C₆型的Cr碳化物等高硬度的碳化物析出，且通过Mo及W来抑制高温下的基体硬度的下降，因此耐磨损性优异。特别是在前段机座中，轧制的钢板厚，像后段机座那样由薄钢板折叠而轧制引起的外层的消耗风险少，因此多使用以耐磨损性良好的高速钢为外层的复合辊。

这样的复合辊通过离心铸造法而低成本地制造，该离心铸造法是：向旋转的离心铸造用模具注入外层用熔融金属而使外层凝固于模具内表面之后，将该模具与另外的上模及下模一起沿垂直方向组装而构成静置铸造用铸模，并向静置铸造用铸模内浇铸内层用熔融金属。

日本特开平2-258949号公开了一种由外壳层和铸铁或铸钢制的内层构成的耐磨损离心铸造复合辊，该外壳层具有如下组成：含有以重量比计的1～4％的C、3％以下的Si、1.5％以下的Mn、4％以下的Ni、2～15％的Cr、8％以下的Mo、20％以下的W、2～10％的V、及总计5％以下的从由Ti、Zr及Nb构成的组中选择的至少一种，其余部分实质上由Fe及不可避免的杂质构成，并且C％+0.4V％的值为6.0以下。该复合辊被实施在加热成外层的相变点以上的温度(1000～1100℃)之后以一定的冷却速度进行冷却的淬火处理、及550℃下的回火处理。通过淬火处理，外层的基体相变为马氏体或贝氏体那样的硬质的组织，进行高硬度化。然而，在热轧用复合辊那样的大型的复合辊中，淬火处理的冷却速度随着从表面向内侧行进而变慢，因此外层内部的硬度比外层表面的硬度低。

日本特开平6-145887号公开了一种由外层和内层构成的离心铸造复合套辊，该外层由高速钢构成，含有以重量比计的1.8～3.0％的C、4.0～8.0％的Cr、2.0～8.0％的Mo、2.0～6.0％的W、4.0～10.0％的V、及12.0％以下的Co，且其余部分实质上为Fe，该内层由球状石墨镍铬耐磨铸铁构成，含有以重量比计的1.0～2.0％的C、1.0～3.0％的Si、0.2～1.0％的Mn、及0.3～1.5％的Ni，且其余部分实质上为Fe。该复合套辊以1000～1200℃的高温被淬火。在该复合套辊中，外层的硬度从表面至约100mm的深度为止大致恒定。

如上述那样，在铸造后进行淬火处理的以往的离心铸造复合辊中，外层的硬度在内部比表面低，或者至某程度的深度为止大致恒定。如此，在以往的离心铸造复合辊中，硬度在外层内部发生下降的情况对于本领域技术人员而言是广为周知的常识。

在7机座的精轧机的前段机座及后段机座的各机座中，通常使用同一材质的复合辊。例如在由第一～第三机座构成的前段机座的情况下，大多数的情况是在厚钢板容易啮入的最前方的第一机座中使用初始直径的复合辊，在第二机座中使用因削除而有效直径减小了的复合辊，在第三机座中使用因反复进行削除而有效直径进一步减小了的复合辊。这样，因削除而有效直径减小了的复合辊从第一机座向第二机座，而且从第二机座向第三机座分别转换。