一种辊面硬度均匀的含硼高速钢复合轧辊及其制造方法，属于轧辊制造技术领域。辊身采用含硼高速钢，辊心采用球墨铸铁，辊身和辊心通过离心复合铸造，实现冶金结合。辊身在高钨高速钢基础上，降低铬含量，并加入硼元素，适量的钾、钠、钙、钡、锌、镁、镧和铈等微合金元素。辊身在加热炉内加热并保温后置控冷装置中，辊颈涂有绝热材料并置控冷装置外，按喷雾淬火工艺1喷雾冷却，然后再按喷雾淬火工艺2喷雾冷却至温度低于160℃，自然空冷，当辊面温度回升至300℃以上时，重新按喷雾淬火工艺2喷雾冷却，如此反复，直至辊面温度回升不超过300℃，空冷至室温。本发明专利技术辊面硬度高，辊面硬度均匀性好，轧辊耐磨性好，使用寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术为ー种高速钢复合轧辊制造方法，特别涉及，属于轧辊制造
技术介绍
现代冶金エ业生产是集采矿、选矿、烧结、炼铁、炼钢和轧钢为一体的系统工程，轧钢是这一系统工程的最后ー个环节，绝大多数冶金产品要经过轧制过程才能进入市场。而轧辊又是轧制过程中最重要的生产工具，轧辊的质量好坏直接影响着冶金产品的产量和质量，ー个国家的轧辊制造技术的高低直接反映了该国冶金エ业水平的高低。现代冶金轧辊从材质和制造エ艺的发展上经历了几个重要过程轧辊材质从单一的白ロ铸铁、球墨铸铁、 镑钢逐渐发展到复合轧辊用高镍铬曾铁、高铬铸铁直至最新发展的辚造高速钢；制造エ艺也从普通整体铸造エ艺发展到复合铸造エ艺(即轧辊辊面用ー种材料，辊芯用另ー种材料，二者之间冶金结合)，复合铸造エ艺从静态浇注法(即溢流法或冲洗法)发展到离心铸造法直至目前最先进的连续浇铸复合鋳造法(即CPC法)轧辊制造技木。但是，国内轧辊因热处理技术落后，其辊面硬度不均匀性达到8HSD左右，较国际先进水平超高4 6HSD，辊面硬度不均匀导致轧辊加工困难，且耐磨性、抗热疲劳、抗裂纹和抗断裂性差，轧辊使用寿命短。为了提高轧辊性能，中国专利技术专利CN101215628公开了高速钢复合轧辊热处理方法属于轧钢
本专利技术首先将轧辊进行退火处理，退火温度870-890°C，保温时间 6-10小时。再在50Hz/250Hz双频淬火机床上进行感应淬火，轧辊在感应淬火前进行预热处理，预热温度280-350°C，预热保温时间6-10小吋。淬火加热时，轧辊需要旋转和沿轴向垂直下移。轧辊加热后快速水冷，然后在520-560°C进行第一次回火处理，回火保温时间 4-6小时，随后空冷。再将轧辊重新加热至500-540°C进行第二次回火处理，回火保温时间 6-8小吋，然后炉冷至小于200°C后空冷。上述热处理方法存在操作麻烦和淬硬层较浅等不足。中国专利技术专利CN1129617还公开了一种复合轧辊的制造方法，其特征是在ー种电渣熔铸装置上，采用电渣熔铸方法制造复合轧辊。以预先制造好的辊芯为电渣熔铸的内结晶器， 以需复合的轧辊外套层材料为电渣熔铸的自耗电扱。该装置外结晶器的内径和连体双U形坩埚金属液出口的直径等于需复合的复合轧辊的外径；自耗电极的熔化速率控制在100 1000kg/h。自耗电极可为I根或两根以上。该方法可使复合轧辊获得较窄的过度层和良好的复合性能。上述方法存在效率低和能耗高等不足。中国专利技术专利CN1082950还公开了复合轧辊和其生产方法，其特征是用优良耐磨性和抗表面变粗糙性坚硬高合金铸钢或铸铁制造的外壳部分和用坚韧铸铁或铸钢制造的芯部的复合轧辊，外壳部分铸铁的构成以重量计I. 0-3. 0% C，2.0%或更低的Si，2.0%或更低的Mn，2. 0-15. 0%的Cr，10. 0%或更低的 Mo, 2. 0-8. 0 %的V，其余是Fe和不可避免的杂质，从外壳表面至50毫米深度范围内，由分析确定，金属结构基体的晶粒平均直径100 Ii m或更小,而且满足公式m2 ^ I. 2ml,式中ml 是外壳表面晶粒平均直径，m2是50毫米深度处晶粒平均直径，该复合轧辊是用离心铸造方法造出来的，轧辊采用普通离心铸造方法生产，偏析严重，硬度均匀性较差。中国专利技术专利 CN1631565高钒高速钢复合轧辊及生产エ艺，轧辊分为辊芯和轧辊耐磨层，辊芯采用韧性较好的低合金钢或中碳钢材料制作，轧辊耐磨层采用高钒高速钢材料，该高钒高速钢的主要元素含量为C 1. 8-3. 5%,V :7-12%,Cr 4-5%,Mo 2-4%, Ni :0. 5_1. 5%，余量为铁。其生产エ艺为辊芯与轧辊耐磨层通过感应加热顺序凝固结晶方法复合熔铸为一体，上述方法存在钒含量过高，轧辊磨削性能差的不足。为了提高轧辊辊面硬度均匀性，中国专利CN2545213公开了轧辊幕帘式喷水环冷却装置，其技术措施主要由喷水环体(I)、进水口(2)、喷水环体(I)内的贮水仓(3)、エ件孔(4)及喷水口(5)组成，其特征在于喷水环体(I)分为喷水环盖(6)及喷水环下体(7) 两部分，喷水环盖(6)及喷水环下体(7)两者之间的喷水口(5)为环状缝隙式。本专利技术的优点在于能使其表面冷却均匀且硬度质量高、无软点、淬火透彻、不易产生变形。但该设备结构复杂，直接用于复合轧辊的淬火冷却操作麻烦。郭峰等人(郭峰，刘时雨，赵溪泉.开槽轧辊整体差温加热喷雾淬火エ艺的改进.大型铸锻件，2002年第3期22 25页)还研究了开槽轧辊整体差温加热喷雾淬火エ艺，研究发现，开槽轧辊在加热后喷雾时，两侧外端角崩边，导致报废，研制了附具对端角进行保护，喷雾时将附具放置在辊身端角处，有效地避免了雾水直接喷射到エ件端角处，防止了水雾对エ件端角冷却过激和端角崩边现象的出现，但存在操作麻烦的不足。中国专利技术专利CN 1221036还公开了一种轧辊、矫直辊表面淬火方法及淬火设备。所说的淬火设备包括机床、氩弧焊机、喷水嘴组成，所述的轧辊、矫直辊表面淬火方法是，轧辊、矫直辊以一定圆周速度旋转，而氩弧焊炬以配合好的速度沿轧辊、 矫直辊轴向运动，喷水嘴固定在焊炬下面。氩气保护电弧燃烧，对轧辊、矫直辊表面进行加热，同时喷水嘴对已加热的轧辊、矫直辊喷水冷却淬火。但是，此方法需要氩气保护电弧燃烧，轧辊表面温度均匀性较差，轧辊辊面硬度均匀性也不高。中国专利CN1321780A还公开了一种冷轧辊卧式喷水淬火装置。该装置由主喷水器、副喷水器、エ件支承及驱动系统以及水泵等组成，是ー种半环敞开型卧式喷水冷却装置。将冷轧辊整体加热到淬火温度后直接置于本装置中，在不断旋转的同时受到高压均匀喷水冷却。无需对エ件采取局部绝热或屏蔽措施，操作方便。本装置可在一定范围内调节喷水冷却区域尺寸及冷速。淬火硬度高而且均匀；硬化层深度大。但是，在轧辊淬火冷却过程中，先将冷轧辊整体加热到淬火温度，然后置于卧式喷水淬火装置中，轧辊在不断旋转的同时受到高压均匀喷水冷却，且不对エ件 (即轧辊)采取局部绝热或屏蔽措施，导致轧辊辊颈基体组织中易出现高硬度的马氏体，辊颈硬度明显提高，韧性下降。因此，轧辊在使用过程中，将加剧支承轧辊的轴承磨损，降低轧钢机作业率，増加轧钢成本。另外，辊颈韧性的下降，导致轧辊使用中易出现断辊事故，影响轧钢的正常生产。此外，在轧辊淬火冷却过程中，直接喷水冷却，因冷却速度过快，而轧辊中碳和合金元素含量较高，轧辊极易出现淬火裂纹。在机械エ业出版社出版的《热处理手册》 第三版第2卷第288页和289页上，也介绍了冷轧工作辊的淬火和回火。手册中提到了冷轧辊加热前辊颈要进行绝热，辊身表面要涂防氧化脱碳剂，加热结束后，先将软管与导管连接好，消除辊身表面的氧化皮，然后立即投入水槽中的激冷圈内进行淬冷。但是《热处理手册》中介绍的轧辊淬火热处理方法，部分辊颈仍暴露在淬火激冷圏内，为了防止辊颈冷却过快，出现硬度偏高和韧性下降现象，辊颈除了涂绝热材料外，需要添加绝热罩，结构复杂，操作麻烦，工人劳动强度大。中国专利技术专利CN100485075C还公开了ー种高碳高钒高速钢复合轧辊，制得的该高碳高钒高速钢轧辊外层的化学成分及其重量百分比为C :1. 8% 3.0%，V :3. 0% 6. 0%, Cr :4. 0% 6. 0%，Mo 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，邢建东，雷永平，蒋业华，周荣，郭红星，岑启宏，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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