[发明专利]一种含石墨的贝氏体半钢型钢精轧工作辊

权利要求书

1.一种含石墨的贝氏体半钢型钢精轧工作辊，结构是由辊身、辊颈和轴头所组成，其特征在于：包括设置在辊身上的工作层组织，所述的工作层组织是由以下化学成分所组成：按照质量百分比计：C1.5-2.5、Si1.2-1.8、Mn0.8-1.2、Cr1.5-3.5、Ni1.8-2.5、Mo0.6-1.5、V0.05-0.2、Al0.02-0.03、O≤0.015；辊身有效工作层厚度150-250mm；辊面硬度70-75HSD及孔型底部硬度68-73HSD；

所述的辊颈采用低合金石墨钢，其是由以下化学成分所组成：C1.0-1.4、Si1.0-1.3、Mn0.5-0.8、Cr≤0.1、Ni≤0.1、Mo≤0.1、P≤0.03、S≤0.03，辊颈抗拉强度550-750MPa；

所述的工作层组织是由两部分所组成的混合组织，其中主要部分包括有点块和团絮状石墨、呈断续分布的一次碳化物以及以粒状贝氏体为主的基体组织，其余部分包括上贝氏体的回火组织、少量回火索氏体的基体组织和以弥散分布于基体上的颗粒状二次碳化物，所述的石墨的面积百分比为1～2％，一次碳化物的面积百分比为10～15％，基体组织中贝氏体总量占基体面积百分比50～65％，弥散的颗粒状二次碳化物占基体面积百分比15～20％；

所述的辊身、辊颈以及轴头所组成的轧辊可采用离心钢芯复合制造方法、整体静态铸造方法、离心球芯复合制造方法和离心镶套复合制造方法中的一种方法进行制造；

所述的工作层组织是依次通过特殊的孕育、变质处理以及特殊的热处理工艺所形成，其工作层组织中的石墨、一次碳化物的数量分布是采用所述的特殊的孕育和变质处理实现：即在外层金属液出炉前扒净炉内余渣，向炉内金属液内插入钢水质量百分比的0.03％的铝饼或用喂丝机加入铝丝使其产生脱氧，采用包底加CaSi0.1-0.2％、SiFe0.2-0.3％孕育剂进行包底孕育,出炉随金属流冲入CaSi0.1％、SiFe0.1-0.2％孕育剂进行随流孕育，同时冲入0.1-0.20％VFe变质剂进行碳化物的变质处理，同时实现对石墨的孕育、一次碳化物的变质和细化原态晶粒的处理；

所述的工作层组织的最终基体组织、二次碳化物状态及分布是由所述的特殊的热处理工艺实现的，所述的特殊的热处理工艺包括以下步骤：

S1：对原始组织、应力及分布进行调整为最终淬火做准备的预备热处理，采用热开箱，然后依次进行扩散退火和组织球化处理；

S2：成品态组织实现与过程控制的最终热处理，即对预备热处理后的辊身按成品孔型加工图留适当热后加工余量粗加工后，依次进行淬火处理和回火处理；

所述的步骤S1中的扩散退火和组织球化处理是指：在480～550℃之间热开箱后，红热的铸件入炉，在500℃均温后，以≤20℃/小时速度升温至650～680℃保温消除原始铸造应力，并使工件进入塑性转变区；全功率极速升温至1060℃保温30-40小时，完成微区间的元素扩散，打断铸造一次碳化物网；经风冷至再结晶温度以下，辊面温度550℃左右在空气自然冷却至无明显返温，入炉在560～600℃均温后，升温经过再结晶温度，在780℃保温25-30小时完成基体组织的球化转变，炉冷至100℃以下出炉；

所述的步骤S2中的淬火处理和回火处理是指：经过粗加工留有适当热处理加工余量的室温工件经缓慢升温至300℃均温，以降低内外温差以及应力，后以≤15℃/小时升温速度至680℃保温，消除内部应力、使工件进入塑性转变区后，急速升温至980℃保温8-12小时，使工件内部温度进入960℃淬火温度，炉冷至960℃淬火温度保温35-40小时，吊至旋转喷雾淬火机床，进行喷雾冷却；保证工件的工作面即辊身圆柱面有效使用层厚度范围内均匀得到冷却，测量工件表面温度达到430～480℃，关闭冷却水改喷雾为风冷，控制工件表面温度在480～430℃，至工件向外返温温度≤450℃，使工件有效使用层进入贝氏体转变区，并有足够的转变时间，进炉回火；所述的回火处理是指工件有效使用层完成淬火转变后，在450～480℃均匀内部温度，升温至510-530℃保温30～40小时，进行淬火组织回火及消除内部热处理应力；随炉冷却至≤80℃出炉,检测轧辊硬度、残余奥氏体指标，残奥偏高时需补充二次回火，回火温度视硬度而定。