[发明专利]一种含石墨的贝氏体半钢板带粗轧工作辊

说明书

本发明涉及一种含石墨的贝氏体半钢板带粗轧工作辊，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65‑75HSD。用于板带(特别是不锈钢带钢)粗工作辊综合使用寿命较传统半钢、石墨钢‑等材质提高30～50％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

本发明涉及一种含石墨的贝氏体半钢板带粗轧工作辊，该轧辊广泛用于热轧碳钢及不锈钢轧制的板带粗轧两辊可逆工作辊，以及粗轧四辊可逆工作辊；还可以应用于大型H型钢中、精轧万能水平辊环、立轧辊环、轧边机工作辊；还可以应用于大型槽、角型材中、精轧及成品轧制工作辊。

背景技术

现阶段热轧碳钢、不锈钢板带粗轧机，分为两辊粗轧机和四辊粗轧机两种，其工作环境，特别是不锈钢轧制，其粗轧温度高(开轧温度1200～1260℃)、轧制变形抗力大。对轧辊要求：同时满足高的抗热裂纹敏感性、耐磨性，以及良好的咬入性能，目前现阶段使用的传统轧辊包括：普通半钢、普通石墨钢轧辊材质，其硬度范围45-55HSD。主要存在的问题，传统半钢轧辊抗热裂能力差，在出现卡钢事故时，表现为裂纹较深，传统石墨钢轧辊主要表现为耐磨性不足，特别在不锈钢生产过程尤为突出。

传统半钢、石墨钢轧辊制造方法，现阶段应用在粗轧使用的半钢、石墨钢轧辊均采用整体静态铸造方法生产；对于铸钢系列轧辊(非半钢及石墨钢)还有一种制造方法，即冲洗复合制造方法，该方法多用于复合制造的四辊轧机的大型支承辊生产，其支承辊使用环境不接触热的轧制工件(即红热的钢坯、板)，工作温度较低，主要承受轧制载荷(轧制压力)及与工作辊之间的接触应力。故冲洗复合铸钢支承辊不用考虑使用中的热交变载荷对组织的影响，其支承辊硬度可借助热处理手段实现硬度60-65HSD的要求。

对于热轧带钢粗轧辊来说，要想提高其使用寿命，必须在现阶段提高其轧辊硬度，目标在现阶段45-55HSD基础上，提高到65-75HSD，同时还要保证该硬度的轧辊能够满足高温热交变载荷的使用热冲击。因此，必须配合科学的合金化，同时配合与之匹配的特殊热处理手段，最终制造出热稳定性好、耐磨性高、同时具有良好咬入性的使用环境的轧辊。

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，即设计外层组织中含有足够的石墨析出(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、良好咬入性的粒状回火贝氏体基体上镶嵌大量二次碳化物颗粒轧辊。

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板带粗轧工作辊新材质。在满足板带粗轧工作辊使用要求(特别是两辊可逆轧机对辊颈较高的强度指标要求)的基础上，为降低制造成本以及改善整体铸造轧辊应力状态，为客户创造物美价廉的高耐磨性、抗事故性的高性价比产品，基于传统离心复合铸造基本原理，并力求突破创造出钢(含石墨的贝氏体半钢外层)+高强度低合金钢芯的离心复合产品。为确保高合金钢外层与低合金钢心部复合浇注的良好冶金结合，本发明创造性的采用了低熔点中间层，在动态离心过程将低熔点中间层浇入旋转着的半固态外层壳体内腔使其得到良好冶金结合，并在填入心部金属液时将中间层融掉，从而实现外层高合金与心部低合金的钢+钢复合制造；构成了一种新型的含石墨的贝氏体半钢板带粗轧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板带粗轧工作辊，该工作辊辊身工作层硬度65-75HSD；辊颈抗拉强度550-750Mpa；用于板带钢粗轧机架，耐磨性能比传统半钢、石墨钢轧辊的综合使用寿命提高30-50％。