[发明专利]一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧辊及其制造方法，尤其是一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊及其制备方法，属于机械加工和铸造技术领域。

背景技术

轧辊市场竞争日益激烈，在采购成本不变动的情况下提高轧辊性能成为钢厂采购轧辊的最为主要的因素，能否最大化的实现轧辊销售并能长久的占领市场，对轧辊制造商的生产成本控制能力提出了更高的、近乎苛刻的要求，降成本成为占领市场的主要手段；同时，随着钢铁行业的发展、轧钢水平的不断提高，高强度、高质量板材的需求大幅提高，而这些要求的实现需要与之相匹配的高性能轧辊的支撑，尤其对于某些影响国家战略实施的重要钢种的轧制对于高性能轧辊的要求更为突出。可以说，轧辊市场竞争中低价高性能的轧辊竞争力最为强势。目前国内高合金轧辊的研制尚属试制阶段，铸造工艺参数尚属摸索阶段，由于其本身波动性较大，导致高合金复合轧辊的铸造成品率低，直接影响了其研发进程。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊及其制备方法，通过加入VN合金对高合金材质微合金化，提高轧辊的机械性能与耐磨性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊，包括球墨铸铁的芯部和辊颈以及辊身工作层，所述辊身工作层的各化学成分重量百分含量为：C2.4～2.8%，Si0.30～1.00%，Mn0.60～1.50%，Cr15.00～19.00%，Ni0.80～2.00%，Mo0.60～1.80%，V0.2-1.0%，N0.6-1.1‰，S≤0.05%，P≤0.1%，其余为Fe和不可避免杂质。

本发明的一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊的进一步改进在于：辊身工作层表面硬度为450-550Hm。

一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊的制备方法，包括以下工艺过程：

a）冶炼：辊身工作层以优质废钢配以适当的合金为原料，其中加入VN合金，在感应炉中进行冶炼，冶炼温度为1500℃～1600℃；

出炉前用0.5%～1%的铝对钢水进行脱氧，反应温度为1500℃～1560℃；

轧辊芯部为球墨铸铁，以生铁为原料，在高炉中冶炼，冶炼温度为1460℃～1500℃，出炉前在铁水中加入孕育剂和球化剂，孕育剂为硅铁，添加量为0.4%～0.8%，球化剂为稀土镁合金，添加量为1%～1.3%；

b）离心铸造：首先浇铸辊身工作层，钢水的浇铸温度为1350℃～1400℃，浇铸时离心机转速为700～900转/分钟，当辊身工作层钢水浇注完成后，将离心机转速调整为450～550转/分钟，直到浇铸的外层温度冷却到1350℃～1400℃将离心机关闭；

c）合箱浇铸芯部及辊颈：将浇铸好辊身工作层的砂箱与用于浇铸辊颈的砂箱进行合并；将处理好的铁水浇铸到合并后的砂箱内，浇铸温度为1450℃～1500℃；

d）打箱清砂：待铸件在砂箱中缓冷120小时～150小时后，打开砂箱取出铸件，清理铸件表面附着的型砂；

e）预备热处理：将铸件进行去应力退火，退火温度400℃～600℃，保温时间120小时~200小时，保温结束后随炉冷却；然后机械加工需要的尺寸及精度；

f）最终热处理：采用差温淬火方法对轧辊表面进行热处理，淬火温度800℃～1100℃，淬火保温时间2小时～8小时，采用喷雾或者吹风冷却方式；回火温度450℃～550℃，回火时间共计150小时～280小时。

本发明的一种用于热连轧精轧前段的高合金轧辊的制备方法的进一步改进在于：所述步骤C采用顶注法静态浇注将经过球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水浇注到合并后的砂箱内，完成填芯。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明通过设计合理的合金成分和加工工艺，使轧辊中的合金元素能够发挥更好的协同作用，有效改善了轧机工作辊的机械性能，提高了轧辊的耐磨性以及毫米轧制量。

在冶炼原料中加入VN合金，通过微合金化到达细化晶粒、提高钢的强韧性和获得良好的成型性，并在保证良好综合性能的同时，进一步降低生产成本。N元素的添加主要是通过与V等合金作用以达到增强效果，增N以后，原来处于固溶状态的V转变为析出状态的钒，充分发挥V的沉淀强化作用。低N钢60％的V在基体中，35％以上的V以VC（N）状态存在；高N钢，70％的V以VC（N）析出，促进了晶内铁素体的形成，使铁素体和珠光体均匀分布在晶界和晶内，晶粒明显细化。因此直接加入VN合金使得轧辊性能更优。