[发明专利]一种新型复合热轧辊及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型复合热轧辊及其制造方法，属热轧辊生产制造领域。 

背景技术

在热轧钢生产中，轧钢机上的热轧辊是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件之一，热轧辊的自身质量直接影响钢材的外形质量，而且热轧辊工作在交叉变换的高温和力的作用下，其表面反复受到摩擦，会产生强烈的磨损，因此，钢厂对热轧辊的质量有相当高的要求。并且不惜采用整体的高速钢或硬质合金的轧辊，这样，不但大大提高了生产的成本，对轧辊芯部材料也将造成了浪费，因此，对热轧辊进行改进革新是钢厂的一个重要课题。 

目前轧钢厂对热轧辊进行改进革新的方式，普遍是采用常规的中碳钢：如55Mn2,55Cr,60CrMnMo,60SiMnMo等材料，并提升其表面硬度的方式，如高频、中频、渗碳等方式。这一方式虽然有一定的效果；但是由于热轧辊在制造和使用前的准备工序中会产生残余应力和热应力，使用时又进一步受到了各种周期应力的作用，包括弯曲、扭转、剪力、接触应力和热应力等，而这些应力沿辊身的分布又不均匀、且不断变化的，究其原因不仅有设计因素，还有轧辊在使用中磨损、温度和辊形的不断变化的原因，此外，轧制条件也经常会出现异常情况，同时轧辊在使用后冷却不当，也会受到热应力的损害。并且轧辊除磨损外，还经常出现裂纹、断裂、剥落、压痕等各种局部损伤和表面损伤，上述原因不仅导致热轧辊的使用寿命较短，还直接影响着轧钢的效益和加工质量。 

 发明内容

本发明的目的在于：提供一种根据热轧辊的应力分布特点，使用不同焊接材料，以改变热轧辊表面不同部位的成分与组织，从而分散热轧辊工作时所承受的辗压力、热应力、进而达到提升热轧辊性能的新型复合热轧辊及其制造方法。 

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的： 

一种新型复合热轧辊，它由热轧辊本体构成，热轧辊本体包括辊身和辊头，其特征在于：辊身的圆周上设置有环形凹槽，环形凹槽底部设置有过渡层，过渡层上设置有工作层；所述的过渡层材料为：0Cr17Ni4Cu4Nb合金钢，过渡层的层深为20-30mm，所述的工作层材料为钴铬钨合金（CoCrW）合金钢，工作层的层深为10-15mm，所述的工作层截面呈“T”字形。

其制造方法包括以下步骤： 

1）、首先选择合适的坯料按设计尺寸车制成热轧辊本体，并进行表面探伤，再根据热轧辊辊身的长度按要求车制出合适的环形凹槽；

2）、用丙酮溶液将热轧辊本体表面油污清洗干净，再在烘箱内对热轧辊本体进行预热，预热温度200°-250°，保温20分钟；

3）、热轧辊本体预热完成后，采用常规堆焊的方式将0Cr17Ni4Cu4Nb合金钢溶化在环形凹槽底部，使其成为过渡层；

4）、过渡层堆焊完成后，采用常规堆焊的方式将钴铬钨合金（CoCrW）合金钢溶化在过渡层表面，使其成为工作层；工作层堆焊完成后，采用平面磨床对工作层表面进行精磨，使其粗糙度达到Ra0.8以上即可。

采用本发明制造的热轧辊在工作时的应力是往板材（产品）的中间分布的，热轧辊中间部分承受着更大的辗压力，而往往热轧辊也是由中间辊面出现裂纹、压痕、氧化层脱落等缺陷（问题），这些裂纹、压痕、氧化层脱落等在应力的作用下慢慢进行扩散，最终导致热轧辊报废。而本发明根据板材所承受的应力情况进行反向推算热轧辊工作时受力情况，然后对热轧辊表面结构进行改进，改变了热轧辊表面不同部位的成分与组织，从而分散了热轧辊工作时所承受的辗压力、热应力，进而以极小的制造成本和制造难度，提升了热轧辊的使用寿命，可以使普通的企业均能自行完成热轧钢的制造过程（参见附图2）。 

本发明的有益效果在于： 

本发明根据热轧辊的应力分布特点，使用不同焊接材料，改变了热轧辊表面不同部位的成分与组织，从而分散了热轧辊工作时所承受的辗压力、热应力，进而达到了提升热轧辊性能的目的；与传统方法制造的对应热轧辊相比，可以有效地提高热轧辊的使用寿命，提升了加工的效益，减少了热轧辊及轧机的维护时间，降低了钢材的制造成本，具有很好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的热轧辊的结构示意图； 

图2为本发明的热轧辊在工作时的应力分布有限元分析图。

图中：1、辊身，2、辊头，3、环形凹槽，4、过渡层，5、工作层。 

具体实施方式