[发明专利]一种含石墨的贝氏体半钢型钢精轧工作辊

说明书

本发明涉及一种含石墨的贝氏体半钢型钢精轧工作辊，其轧辊辊身工作层采用含有石墨的贝氏体半钢材质，利用离心复合铸造、整体铸造、静态冲洗复合铸造，辊轴采用抗破断强度较高的中碳低合金钢、高碳低合金钢、低合金半钢、低合金石墨钢材料铸造，并借助于特殊的热处理工艺方法，辊面硬度在70‑75HSD。轧辊综合使用寿命较传统半钢、石墨钢、珠光体类球墨铸铁等提高50～100％以上，具有优良的使用特性、经济实用性和推广价值。

技术领域

本发明是一种含石墨的贝氏体半钢型钢精轧工作辊，该轧辊广泛用于大型槽、角型、轨梁等型材精轧及成品轧制工作辊，特别是两辊轧制的深孔型型材轧制的轧辊；还可以用于大型H型钢精轧万能水平辊环、立轧辊环、轧边机工作辊，以及热轧板带(碳钢、不锈钢)粗轧工作辊。

背景技术

现阶段大型型钢(包括：大角钢、大槽钢)轧制分为两大类：一类为万能轧机，采用四辊轧制，其孔型为四个轧辊组合实现；另一类为两辊轧机，其孔型分别由上下两个轧辊(上辊和下辊)组合完成，其主要特点是：①孔型较深(100～200mm)；②轧机相对对孔型冷却偏弱；③使用到后期轧辊最小直径(孔型底部直径)偏小。

对轧辊性能要求：①工作层厚度要求较深(单边厚度150～250mm)；②对公辊表面尖角部位要求耐磨、抗热裂；③对母辊孔型底部尖角部位要求耐磨；③对芯轴要求中后期辊径较小时，要有足够的抗破断能力。

目前现阶段型材精轧及成品架主要的使用是传统球墨铸铁轧辊包括：①常规静态浇铸轧辊辊面硬度只能控制在58-63HSD，②对离心复合轧辊辊面硬度只能控制在63-68HSD；③都存在着较大的硬度落差0～150mm常法轧辊落差约在10HSD、离心轧辊也约在8HSD作用；④传统球墨铸铁辊芯抗拉强度≥300～350Mpa。

对球墨铸铁轧辊而言，使用中容易出现的问题包括：公辊尖角部位易裂纹、且磨损较大；母辊角部位磨损较快是轧辊提前下机、轧辊消耗量大的主要原因。

第二类目前型材精轧及成品架正在推广试用的传统半钢、石墨钢轧辊材质，①其辊面硬度最高能控制的范围55-60HSD，新辊孔型底部硬度一般在50-53HSD；②加上最新推广采用的开孔型淬火技术，其孔型底部硬度最高也只能达到55HSD左右。综合耐磨性能较球墨铸铁来说有了较大程度提高，但单靠开孔型淬火技术与市场要求还有较大差距。

对于大型型钢深孔型轧辊来说，要想提高其使用寿命，必须在现阶段球墨铸铁硬度58-63HSD，以及现阶段传统半钢、石墨钢硬度55-60HSD基础上，在兼顾抗热裂前提下，再提高一步到70-75HSD，同时解决传统球墨铸铁轧辊易断辊、离心球铁芯结合层开裂破槽问题。

本发明基于传统半钢、石墨钢轧辊材质，通过对C及Cr、Ni、Mo等主要合金元素的再设计研究，保留传统半钢、石墨钢两种轧辊各自的优点，即设计外层组织中要有足够的石墨析出(1～2％)，适量的合金一次碳化物(10～15％)，基体组织以强韧性较好、耐磨性较高兼顾良好热稳定性、良好咬入性的回火贝氏体基体上镶嵌大量二次碳化物颗粒轧辊，来实现轧辊耐磨性提高的要求。

基于以上设计理念，本发明从合金化、材料的孕育+变质处理、到与之匹配的热处理技术入手，构成了一种新型的含石墨的贝氏体半钢大型型钢精轧辊新材质。

但考虑到，单纯靠提高材质合金化能力，不仅不利于降低制造成本，同时使轧辊淬透性显著提高，在轧辊内部会产生较大的淬火应力，易发生淬火以及使用过程断裂事故。本发明基于离心复合铸造基本原理，并力求突破再创造出“含石墨的贝氏体半钢外层”+“高强韧性的低合金钢芯”离心复合产品。构成了一种新型的含石墨的贝氏体半钢大型钢钢芯复合工作辊新材质。

发明内容

本发明提供了一种含石墨的贝氏体半钢型钢精轧工作辊，该工作辊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)；辊颈抗拉强度550-750Mpa；用于大型型钢精轧及成品架，耐磨性能比传统半钢、石墨钢、合金球墨铸铁轧辊的综合使用寿命提高50-100％。