本发明专利技术公开了一种高速钢复合轧辊及其制造方法，本发明专利技术的高速钢复合轧辊由辊身和辊芯通过离心铸造方法复合而成，辊身材料是高碳高速钢，主要含有的化学成分的重量百分比是：Ｃ，１．８～２．８；Ｍｏ，４．０～８．０；Ｖ，３．０～７．０；Ｎｂ，１．５～４．０；Ｃｒ，６．０～１２．０；ＲＥ，０．１～０．２５；Ｔｉ，０．１５～０．４０；Ｎ，０．０８～０．２０；Ｋ，０．０６～０．１８；Ｓｉ＜２．０；Ｍｎ＜２．０；Ｓ＜０．０５；Ｐ＜０．０５；余量为Ｆｅ和不可检测的微量杂质；辊芯材料是高强度球墨铸铁，主要含有的化学成分的重量百分比是：Ｃ，３．２～３．６；Ｓｉ，１．８～２．４；Ｍｎ，０．４～０．８；Ｎｉ，０．３～１．２；Ｃｒ，０．３～０．８；Ｍｏ，０．２～０．５；Ｍｇ，０．０３～０．０８；ＲＥ，０．０５～０．１４；Ｐ＜０．０８；Ｓ＜０．０３；余量为Ｆｅ和不可检测的微量杂质。其耐磨性明显优于高镍铬无限冷硬铸铁轧辊和高铬铸铁轧辊，工艺简单，生产效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轧钢
，涉及轧辊的制造方法，特别是。
技术介绍
热轧辊是轧钢生产的关键工具，使用条件极其苛刻，必须能够承受相当强烈的力与热的作用。除了要有较高的强韧性，防止轧辊使用中发生断裂事故，表面还应具有良好的耐磨、耐热性能，单一轧辊材质难以满足热轧辊的要求。用强韧性好的辊芯材料与耐磨、耐热性好的高速钢辊身材料组成的复合轧辊，是轧辊发展的主要方向。常用的轧辊复合方法主要有冲洗复合铸造法、离心复合铸造法、连续铸造复合法、电渣重熔法、热等静压法、喷射沉积成形法、机械组合法和表面堆焊法等。其中冲洗复合铸造法工艺简单，但存在金属液收得率低、合金材料浪费严重以及轧辊表面质量差等不足，很难应用于高速钢复合轧辊的生产。应用机械组合方法制备复合轧辊工艺复杂，生产效率低。应用表面堆焊法制造复合轧辊不仅效率低，而且堆焊层易出现夹渣、气孔和裂纹等缺陷，易影响轧辊的正常使用。离心复合铸造轧辊生产方法与连续铸造复合法(中国专利技术专利CN1280042)、电渣重熔法(美国专利US5081760、中国专利技术专利CN1157192)、喷射沉积成形法和热等静压法(日本专利公报特开昭61-238407)等相比较，具有设备投资少、生产效率高、生产成本低、操作方法简便和产品质量稳定等优点。但是，由于高速钢中含有较多的W、Cr、Mo、V等合金元素，而这些元素及其形成的碳化物的密度差很大，在普通离心铸造条件下，高速钢轧辊合金元素偏析严重，外层V含量低，而W、Mo含量高，内层正好相反，严重影响轧辊的使用。另外，在离心铸造高速钢复合轧辊过程中，离心力的作用易引起轧辊产生裂纹。
技术实现思路
本专利技术的目的是给出，该高速钢复合轧辊由辊身和辊芯复合而成，辊身使用的材料是耐磨性能优异的高碳高速钢，辊芯使用的材料是高强度球墨铸铁。本专利技术高速钢复合轧辊采用离心铸造方法成形，为了防止元素偏析，辊身高碳高速钢中不含密度高的钨元素，另外，在高碳高速钢中添加有铌元素，由于生成密度较大的MC型复合碳化物(V、Nb系复合碳化物)，其密度与钢水密度相接近，使VC减少，有效控制了离心铸造高速钢轧辊的碳化物偏析，提高了高速钢轧辊的耐磨性。另外，在高碳高速钢中，加入稀土—钛—氮—钾进行复合变质处理，可以使碳化物和基体组织明显细化，提高了高速钢轧辊抗裂纹形成能力，还明显改善高速钢轧辊的热疲劳性能。在离心铸造中，通过控制铸型转速和采用铸型复合涂料，可以明显改善高速钢轧辊抗铸造开裂能力。本专利技术的目的可以通过以下措施来实现一种高速钢复合轧辊，由辊身和辊芯组成；其特征在于辊身材料是高碳高速钢，主要含有下列重量百分比的化学成分C，1.8～2.8；Mo，4.0～8.0；V，3.0～7.0；Nb，1.5～4.0；Cr，6.0～12.0；RE，0.1～0.25，Ti，0.15～0.40；N，0.08～0.20；K，0.06～0.18；Si＜2.0；Mn＜2.0；S＜0.05；P＜0.05；余量为Fe和不可检测的微量杂质；辊芯材料是高强度球墨铸铁，主要含有下列重量百分比的化学成分C，3.2～3.6；Si，1.8～2.4；Mn，0.4～0.8；Ni，0.3～1.2；Cr，0.3～0.8；Mo，0.2～0.5；Mg，0.03～0.08；RE，0.05～0.14；P＜0.08；S＜0.03；余量为Fe和不可检测的微量杂质。上述高速钢复合轧辊的制造方法，其特征在于，该方法将辊身和辊芯分别用电炉熔炼，采用离心铸造方法复合成形，其工艺步骤是1)辊身高碳高速钢的钢水熔炼①将普通废钢、生铁、钼铁、铌铁和铬铁按权利要求1的辊身成分要求混合放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，出炉前加入钒铁；②炉前调整成分合格后将温度升至1520℃～1600℃，加入占钢水重量0.10％0.30％的Al脱氧，而后出炉；③将含钾变质剂、含氮变质剂、稀土硅铁和钛铁破碎至粒度小于16mm的小块，经240℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；2)辊芯高强度球墨铸铁的铁水熔炼①将普通废钢、硅铁、锰铁、镍板、钼铁和铬铁按权利要求1的辊芯成分要求混合放入炉中加热熔化，用石墨或生铁增碳；②炉前调整成分合格后将温度升至1420℃～1450℃后出炉；③将稀土镁球化剂破碎至粒度小于18mm的小块，经180℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对铁水进行球化处理，铁水入浇包时，加入0.8％～1.2％的75％硅铁合金进行随流孕育处理；3)轧辊用离心铸造方法复合而成的工艺步骤是①先将高碳高速钢钢水浇入在离心机上旋转的铸型内，钢水浇注温度为1420℃～1450℃，铸型材质是HT200，壁厚80mm～200mm，预热温度大于200℃，并在此温度下喷刷涂料，浇注时铸型温度不低于120℃；铸型采用双层涂料，底层为隔热层，其组成的重量百分比是20％～30％硅藻土粉、2％～5％膨润土，0～6％锆英粉，其余是水；面层为耐火层，其组成的重量百分比是58％～68％锆英粉，1％～5％膨润土，2％～5％硅溶胶，其余是水；涂料总厚度小于2mm；②浇注初期铸型转速n1按下式确定 n1=5520γ·r·β]]>式(1)式中n1-浇注初期的铸型转数，r/min，γ-高碳高速钢溶液密度，g/cm3，r-辊身内半径，cm，β-调整系数，高碳高速钢为1.4～1.6；③浇注完毕后铸型转速n2按下式确定n2=5520γ·R·β]]>式(2)式中n2-浇注完毕后的铸型转数，r/min，R-辊身外半径，cm；④浇注完毕5min～6min后，将铸型转速调整为n3，n3按下式确定n3＝(0.7～0.9)n2式(3)⑤浇注完毕10min～20min后，用非接触式测温仪测量辊身内层温度，当温度为1220℃～1280℃时，浇入辊芯球墨铸铁铁水，铁水浇注温度为1320℃～1360℃；⑥球铁铁水浇注完毕3min～5min后，将铸型转速调整为n4，n4按下式确定n4＝(0.7～0.9)n3式(4)铸型在n4下旋转6min～8min后，离心机停机，随后取出高速钢复合轧辊进保温炉或缓冷坑。将高速钢复合轧辊置入退火炉中，加热至880℃～920℃保温后炉冷，硬度小于HRC35，直接进行粗加工；然后在1020℃～1050℃下保温3h～5h后空冷或雾冷，再在520℃～550℃下回火两次，保温时间4h～8h，最后将轧辊精加工至规定尺寸。轧辊材质的性能是由金相组织决定的，而轧辊的组织取决于化学成分及热处理工艺，本专利技术化学成分是这样确定的碳是形成耐磨相碳化物的基本元素，碳加入量太少导致碳化物数量少，影响耐磨性，碳加入量过多会增大材料的脆性。而热轧辊工作时与温度高达1000℃多的轧件相接触，轧辊表面最高温度超过500℃，且接着受高压水的冷却。因此若碳含量过高，增大了轧辊表面出现龟裂的危险，最终将导致轧辊的破裂，综合考虑将辊身高速钢的碳含量控制在1.8％～2.8％。钼在高速钢中部分形成碳化物，有利于提高高速钢轧辊硬度并改善其耐磨性；部分进入基体，有利于提高高速钢轧辊的淬透性和红硬性，确保高速钢轧辊在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速钢复合轧辊，由辊身和辊芯组成；其特征在于：辊身材料是高碳高速钢，主要含有下列重量百分比的化学成分：Ｃ，１．８～２．８；Ｍｏ，４．０～８．０；Ｖ，３．０～７．０；Ｎｂ，１．５～４．０；Ｃｒ，６．０～１２．０；ＲＥ，０．１～０． ２５；Ｔｉ，０．１５～０．４０；Ｎ，０．０８～０．２０；Ｋ，０．０６～０．１８；Ｓｉ＜２．０；Ｍｎ＜２．０；Ｓ＜０．０５；Ｐ＜０．０５；余量为Ｆｅ和不可检测的微量杂质；辊芯材料是高强度球墨铸铁，主要含有下列重量百分比的化学成分：Ｃ， ３．２～３．６；Ｓｉ，１．８～２．４；Ｍｎ，０．４～０．８；Ｎｉ，０．３～１．２；Ｃｒ，０．３～０．８；Ｍｏ，０．２～０．５；Ｍｇ，０．０３～０．０８；ＲＥ，０．０５～０．１４；Ｐ＜０．０８；Ｓ＜０．０３；余量为Ｆｅ和不可检测的微量杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，蒋志强，冯锡兰，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]
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