耐磨及抗卡咬的热轧轧辊制造技术

一种耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其组成主要为（重量％）２. ０～４. ０％的Ｃ、０. ５～４. ０％的Ｓｉ、０. １～１. ５％的Ｍｎ、１. ０～７. ０％的Ｃｒ、２. ０～１０. ０％的Ｍｏ、２. ０～８. ０％的Ｖ、余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，其金相组织包括基体、面积比为０. ５～５％的石墨、面积比为０. ２～１０％的ＭＣ碳化物、面积比为４０％或更少的渗碳体。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐磨及抗卡咬的热轧轧辊，要求该轧辊具有较高的耐磨性及承受不正常轧制操作的能力，本专利技术特别是涉及一种用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中工作辊的耐磨及抗卡咬的热轧轧辊。按常规，具有砂型铸铁外层的轧辊一直被用于带钢热轧机的精加工轧机组的较后的台架中。当砂型铸铁轧辊遇到不正常的拉伸轧制时，该轧辊只遭到被轧材料的稍许卡咬以及产生少量裂纹或裂纹的扩展，因为这种砂型铸铁轧辊在抗卡咬方面是优越的。然而，与目前开始被广泛采用的、具有高速钢材料外层的复合轧辊相比，这种砂型铸铁轧辊的耐磨性相当差。虽然高速钢轧辊在耐磨性方面很好，但这类轧辊对不正常拉伸轧制时造成的被轧材料的卡咬却很敏感，结果导致裂纹的产生或扩展，这是因为来自支撑辊或被轧材料的高压力而造成的在咬卡点上的应力集中。人们早已知道，硬碳化物，如MC、M2C等的结晶或析出对于改善轧辊的耐磨性是有效的。人们还知道，起固体润滑剂作用的石墨的结晶可改善轧辊的抗卡咬性。然而，作为硬碳化物形成元素的V、Mo、W也是白口铸铁的形成元素。因此，通过使适量的石墨在含有大量这些白口铸铁形成元素的高速钢中结晶而使硬碳化物和石墨共存是做不到的。为解决这一难题，已作了不少的尝试。JP-B-60-23183公开了一种用于轧机的坚韧的耐磨轧辊，它由组成为2.2～2.9％的C、0.8～1.5％的Si、0.5～1.0％的Mn、0.1或更少的P、0.1％或更少的S、3.8～4.8％的Ni、1.7～2.5％的Cr、0.4～1，0％的Mo其余基本为Fe的铸铁制成。这种轧辊的组织为马氏体和/或贝氏体基体、面积比为10～30％的碳化物以及面积比为0.5～3％的石墨。该轧辊的肖氏硬度为70～85。然而，JP-B-60-23183的轧辊由于碳化物量少而使得耐磨性不足。JP.A-61-26758公开了一种抗卡咬的复合轧辊，其外层的组成(重量％)为1.0～2.0％的C、0.2～2.0％的Si、0.5～1.5％的Mn、3.0％或更少的Ni、2～5％的Cr、3～10％的Mo、4.0％或较少的V、0.1～0.6％的S及余量的Fe。在该轧辊中，通过形成MnS等旨在改善其抗卡咬性。然而，已知石墨对于改善抗卡咬性比MnS更有效。JP-A-2-30730公开一种用于热轧或冷轧的轧辊的耐磨铸铁，其组成为(重量％)2.5～4.0％的C、2.0～5.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、3～8％的Ni、7％或更少的Cr、4～12％的Mo、2～8％的V及余量Fe和杂质。这种铸铁含有石墨及如MC、M2C、M6C、M4C3等类的硬碳化物，其面积比为20％或更小。在这种铸铁中，向铸造材料熔体中加入诸如Fe-Si合金之类的含Si孕育剂以使石墨结晶。尤其是，在实施例1中，将Fe-Si合金作为孕育剂加入熔体中，用量为0.3％的比例(以Si为基数)，结果得到一种铸件，其中的石墨面积比为2％而硬碳化物面积与全部碳化物的面积之比为85％。然而，在高速钢轧辊的场合下，人们发现用JP-A-2-30730公开的孕育处理方法不能使石墨足量地结晶，因为仅在熔体排放时加入孕育剂不能得到充分的孕育效果。在外层中，尤其是在高速钢轧辊中使石墨充分结晶是困难的，该轧辊公开于WO 88/07594，即为一种耐磨复合辊，它有一铁基合金的、组成(重量％)为1.5～3.5％的C、0.3～3.0％的Si、0.3～1.5％的Mn、2～7％的Cr、9％或更少的Mo、20％或更少的W、3～15％的V及余量为Fe的外层及一个用冶金方法与该外层连接的钢轴；而且它是用壳型铸造法制成的。因而，本专利技术的目的在于解决上述难题并提供一种在耐磨性及抗卡咬性方面均很优异的、含石墨的、高速钢热轧轧辊。本专利技术的耐磨及抗卡咬热轧轧辊的组成基本为(重量％)2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，其金相组织含有基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更少的渗碳体。本专利技术的耐磨抗卡咬复合热轧轧辊包括一耐磨及抗卡咬的铁基合金的外层和一个用冶金方法与该外层连接的钢轴，该铁基合金的组成(重量％)基本为2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，而其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更少的渗碳体。生产本专利技术的耐磨且抗卡咬复合热轧轧辊的方法的特征是至少在用于制作该外层的熔体和该钢轴的结合部位附近施以含Si的孕育剂。优选的是，本专利技术的耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊的生产方法包括以下步骤将钢轴共轴地插入一个组合模具的内部空间中，该模具包括一个围有感应加热线圈的耐火模具及设置在该耐火模具之下并与之共轴的冷却模具；将此铁基合金熔体灌注入该钢轴和该组合模具间的空间中；在加热、搅拌同时用熔剂密封此熔体的表面的情况下，将此熔体于初晶结晶温度及高于此初晶结晶温度100℃间的温度下保温，与此组合模具一起共轴地朝下移动此钢轴，以使此熔体与冷却模具接触，借此使熔体凝固，从而与该钢轴结合，结果是在此钢轴体上连续地形成此外层。在该外层形成过程中用线射法将含Si的孕育剂射入该熔体与钢轴结合部位附近，以使足够量的石墨颗粒结晶出来。图1是表示以壳型铸造法生产本专利技术耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊设备的示意剖面图；图2是表示经金刚砂抛光后的实施例1中的2号试验辊的金相组织的显微照片(X100)；图3是表示用苦味酸浸蚀处理后的实施例1中2号试验辊的金相组织的显微照片(X100)；图4是表示电解浸蚀后的实施例1中的2号试验辊的金相组织的显微照片(X100)；图5是表示实施例2中使用的轧制耐磨试验设备的示意图；图6是实施例2中所用的摩擦热冲击试验设备的示意图。实施本专利技术的最佳模式[1]耐磨及抗卡咬热轧轧辊(a)金相组织本专利技术的耐磨及抗卡咬热轧轧辊有如下金相组织。(1)石墨颗粒的含量为0.5～5％(面积比)。石墨含量少于0.5％得不到抗卡咬性的足够改善。石墨含量超过5％使所得轧辊的机械强度大为变差。优选的石墨量为2～4％。该石墨颗粒的颗粒尺寸为5～50μm。(2)为改善耐磨性，硬碳化物需很好地分散。为此，MC碳化物的含量应为0.2～10％(面积比)。MC含量小于0.2％，只能得到不足的耐磨性。实际上由于石墨的共存，含超过10％(面积比)的MC是不可能的。碳化物的优选含量为4～8％。(2)由于渗碳体作为一种软碳化物只显示出很小的改善耐磨性的效果，所以渗碳体量以限于最小为宜。然而，渗碳体和石墨在几乎相同的条件下产生。因此，只使石墨结晶而不伴有渗碳体的产生是不可能的。当渗碳体的含量超过40％(面积比)时，该轧辊的韧性变坏。优选的渗碳体面积比为1～30％。(4)除MC碳化物外，该轧辊至少可含0.2～20％(面积比)的M2C碳化物、M6C碳化物及M7C3碳化物中的一种。面积比小于0.2％无足够的效果，而面积比超过20％则使该轧辊的韧性恶化。因为包括渗碳体在内的总共的碳化物的面积比变得过大。除MC碳化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其组成主要为(重量％)2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量为Fe和不可避免的杂质，其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物、面积比为40％或更少的渗碳体。2.根据权利要求1的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的金相组织中除所述的MC碳化物外还包括面积比为0.2～20％的M2C碳化物、M6C碳化物和M7C3碳化物中的至少一种碳化物。3.根据权利要求1的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的基体中主要包括马氏体、贝氏体或珠光体。4.根据权利要求2的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的基体中主要包括马氏体、贝氏体或珠光体。5.根据权利要求1～4中任一项的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述的组成中还主要包括(重量％)0.2～4.0％的Ni、2.0～10.0％的W、1.0～10.0％的Co、1.0～10.0％的Nb、0.01～2.0％的Ti、0.002～0.2％的B和0.02～1.0％的Cu中的至少一种。6.一种耐磨及抗卡咬复合热轧轧辊，该轧辊有一耐磨及抗卡咬的铁基合金的外层及一个与该外层以冶金的方法结合的钢轴，该铁基合金的组成主要是(重量％)2.0～4.0％的C、0.5～4.0％的Si、0.1～1.5％的Mn、1.0～7.0％的Cr、2.0～10.0％的Mo、2.0～8.0％的V、余量的Fe和不可避免的杂质，其金相组织包括基体、面积比为0.5～5％的石墨、面积比为0.2～10％的MC碳化物及面积比为40％或更小的渗碳体。7.根据权利要求6的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述外层的所述金相组织中除所述的MC碳化物外还含面积比为0.2～20％的M2C碳化物、M6C碳化物及M7C3碳化物中的至少一种。8.根据权利要求6的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述外层的所述基体中主要含有马氏体、贝氏体或珠光体。9.根据权利要求7的耐磨及抗卡咬热轧轧辊，其中所述外层的所述基体中主要含有马氏体、贝氏体或珠光体。10.根据权利要求6～9中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：野田朗，服部敏幸，绳田良作，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：