[发明专利]一种含石墨的高速钢轧辊

权利要求书

1.一种含石墨的高速钢轧辊，其特征在于，所述含石墨的高速钢轧辊的工作层的化学成分按质量分数计包括：C 2.0-3.0％、Si 0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、P≤0.05％、S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、W 0-10％、B 0-0.5％，N 60-500PPM；且工作层含有当量球径在20-50μm，面积百分比在0.5-1.5％的点、球状石墨；同时，工作层基体组织中弥散分布着面积总百分比20-35％的MC型和/或M₂C型的、点状和/或块状的高硬合金碳化物、氮化物、硼化物；在外层与辊轴之间还包含一层中间层；

所述含石墨的高速钢轧辊是通过动态离心铸造制备外层筒体、中间层，并且在静态与上下辊颈部分的箱体组合，在外层筒体、中间层处于高温固态下，浇入高温液态的芯部金属液，从而实现离心复合铸造成型；或者是通过动态离心铸造制备外层筒体、中间层，通过热处理热加工及机械冷加工后，与制备好的辊轴通过轴套复合热装方法进行机械过盈装配，得到组合装配的含石墨的高速钢轧辊；

所述通过动态离心铸造制备外层筒体的步骤包括炉料准备，冶炼，出炉碳、氮、硼化物变质处理，石墨变质孕育处理，起包浇注，筒体凝固与石墨析出；

所述出炉碳、氮、硼化物变质处理，是在外层金属液体出炉过程中，添加颗粒变质剂促使液态Cr、Mo、V、W合金元素以高温固态的形态形成微小、弥散的高熔点碳化物、氮化物、硼化物悬浮颗粒并析出；

所述石墨变质孕育处理是在碳、氮、硼化物变质处理的基础上添加颗粒变质剂，使金属液中溶解状态的剩余碳，在随后的浇注凝固阶段以微小点球状析出形成石墨。

2.根据权利要求1所述的含石墨的高速钢轧辊，其特征在于，铸造外层筒体的金属液按质量分数组成：C 2.0-3.0％、Si 0.8-2.5％、Mn 0.2-1.0％、0＜P≤0.05％、0＜S≤0.02％、Cr 3-10％、Ni 0.5-3.5％、Mo 2.5-6.0％、V 3-8％、0＜W≤10％、0＜B≤0.5％，N 60-500PPM，进行炉料准备；金属液采用中频炉进行冶炼，控制炉前含Si量＝成品含Si量-0.35％；控制炉前含V量＝成品含V量-0.25％；外层金属液的出炉温度T_出＝外层金属液的液相线温度(T_L外)+(240～300)℃。

3.根据权利要求1所述的含石墨的高速钢轧辊，其特征在于，出炉碳、氮、硼化物变质处理包括以下步骤：随出炉金属流，冲入颗粒度为0.2-1mm的含钒50～80％的钒合金颗粒变质剂，进行碳、氮、硼化物变质处理；钒合金冲入质量＝外层金属液出炉质量W_外×0.25％/(钒合金实际含钒质量分数-原始炉内含钒质量分数)/钒合金吸收率％；变质处理过程中，充分搅拌，使钒合金颗粒变质剂充分溶解，并依靠合金液滴的浓度起伏原理进行催化，促使液态Cr、Mo、V、W合金元素以高温固态的形态形成微小、弥散的高熔点碳化物、氮化物、硼化物悬浮颗粒从高温金属液中析出。

4.根据权利要求1所述的含石墨的高速钢轧辊，其特征在于，石墨变质孕育处理包括以下步骤：当外层金属液温度＝外层金属液液相线温度(T_L外)+(120～150)℃，扒除金属液表面残渣，在金属液表面加入颗粒度为0.5-1.5mm的含硅75-80％的硅锆铝孕育合金颗粒，进行石墨的变质孕育处理；硅锆铝孕育合金颗粒加入质量＝外层金属液出炉质量W_外×0.35％/硅锆铝孕育合金颗粒实际含硅质量分数/硅锆铝孕育合金颗粒的吸收率％；进行充分搅拌，使硅锆铝孕育合金颗粒充分溶解以微小液滴形式悬浮于金属液之中，并依靠合金微小液滴的浓度起伏原理进行催化，使金属液中以溶解状态的剩余碳，在随后的浇注凝固阶段以微小点球状析出。

5.根据权利要求1所述的含石墨的高速钢轧辊，其特征在于，起包浇注主要包括以下步骤：控制浇注温度＝外层金属液液相线温度(T_L外)+(90～120)℃；扒除金属液表面残渣，在金属液表面撒入1mm厚度的脱水硼砂或萤石辅助化渣使高熔点氧化物杂质稀释，并与金属液分离净化；将金属液通过浇注漏斗、经横向流槽浇入高速旋转中的离心铸型中，然后在旋转着的筒状金属液内表面散入3-4mm厚玻璃保护渣，起到内表面保温、防氧化作用。