專利名稱：一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥及其制造方法
一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥及其制造方法技術領域
本發明為ー種高速鋼復合軋輥制造方法，特別涉及一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥及其制造方法，屬于軋輥制造技術領域。
背景技術：
現代冶金エ業生產是集采礦、選礦、燒結、煉鐵、煉鋼和軋鋼為一體的系統工程，軋鋼是這一系統工程的最后ー個環節，絕大多數冶金產品要經過軋制過程才能進入市場。而軋輥又是軋制過程中最重要的生產工具，軋輥的質量好壞直接影響著冶金產品的產量和質量，ー個國家的軋輥制造技術的高低直接反映了該國冶金エ業水平的高低。現代冶金軋輥從材質和制造エ藝的發展上經歷了幾個重要過程軋輥材質從單一的白ロ鑄鐵、球墨鑄鐵、 鎊鋼逐漸發展到復合軋輥用高鎳鉻曾鐵、高鉻鑄鐵直至最新發展的轔造高速鋼；制造エ藝也從普通整體鑄造エ藝發展到復合鑄造エ藝(即軋輥輥面用ー種材料，輥芯用另ー種材料，二者之間冶金結合)，復合鑄造エ藝從靜態澆注法(即溢流法或沖洗法)發展到離心鑄造法直至目前最先進的連續澆鑄復合鋳造法(即CPC法)軋輥制造技木。但是，國內軋輥因熱處理技術落后，其輥面硬度不均勻性達到8HSD左右，較國際先進水平超高4 6HSD，輥面硬度不均勻導致軋輥加工困難，且耐磨性、抗熱疲勞、抗裂紋和抗斷裂性差，軋輥使用壽命短。
為了提高軋輥性能，中國發明專利CN101215628公開了高速鋼復合軋輥熱處理方法屬于軋鋼技術領域。本發明首先將軋輥進行退火處理，退火溫度870-890°C，保溫時間 6-10小時。再在50Hz/250Hz雙頻淬火機床上進行感應淬火，軋輥在感應淬火前進行預熱處理，預熱溫度280-350°C，預熱保溫時間6-10小吋。淬火加熱時，軋輥需要旋轉和沿軸向垂直下移。軋輥加熱后快速水冷，然后在520-560°C進行第一次回火處理，回火保溫時間 4-6小時，隨后空冷。再將軋輥重新加熱至500-540°C進行第二次回火處理，回火保溫時間 6-8小吋，然后爐冷至小于200°C后空冷。上述熱處理方法存在操作麻煩和淬硬層較淺等不足。中國發明專利CN1129617還公開了一種復合軋輥的制造方法，其特征是在ー種電渣熔鑄裝置上，采用電渣熔鑄方法制造復合軋輥。以預先制造好的輥芯為電渣熔鑄的內結晶器， 以需復合的軋輥外套層材料為電渣熔鑄的自耗電扱。該裝置外結晶器的內徑和連體雙U形坩堝金屬液出口的直徑等于需復合的復合軋輥的外徑；自耗電極的熔化速率控制在100 1000kg/h。自耗電極可為I根或兩根以上。該方法可使復合軋輥獲得較窄的過度層和良好的復合性能。上述方法存在效率低和能耗高等不足。中國發明專利CN1082950還公開了復合軋輥和其生產方法，其特征是用優良耐磨性和抗表面變粗糙性堅硬高合金鑄鋼或鑄鐵制造的外殼部分和用堅韌鑄鐵或鑄鋼制造的芯部的復合軋輥，外殼部分鑄鐵的構成以重量計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和不可避免的雜質，從外殼表面至50毫米深度范圍內，由分析確定，金屬結構基體的晶粒平均直徑100 Ii m或更小,而且滿足公式m2 ^ I. 2ml,式中ml 是外殼表面晶粒平均直徑，m2是50毫米深度處晶粒平均直徑，該復合軋輥是用離心鑄造方法造出來的，軋輥采用普通離心鑄造方法生產，偏析嚴重，硬度均勻性較差。中國發明專利 CN1631565高釩高速鋼復合軋輥及生產エ藝，軋輥分為輥芯和軋輥耐磨層，輥芯采用韌性較好的低合金鋼或中碳鋼材料制作，軋輥耐磨層采用高釩高速鋼材料，該高釩高速鋼的主要元素含量為C 1. 8-3. 5%,V :7-12%,Cr 4-5%,Mo 2-4%, Ni :0. 5_1. 5%，余量為鐵。其生產エ藝為輥芯與軋輥耐磨層通過感應加熱順序凝固結晶方法復合熔鑄為一體，上述方法存在釩含量過高，軋輥磨削性能差的不足。
為了提高軋輥輥面硬度均勻性，中國專利CN2545213公開了軋輥幕簾式噴水環冷卻裝置，其技術措施主要由噴水環體(I)、進水口(2)、噴水環體(I)內的貯水倉(3)、エ件孔(4)及噴水口(5)組成，其特征在于噴水環體(I)分為噴水環蓋(6)及噴水環下體(7) 兩部分，噴水環蓋(6)及噴水環下體(7)兩者之間的噴水口(5)為環狀縫隙式。本發明的優點在于能使其表面冷卻均勻且硬度質量高、無軟點、淬火透徹、不易產生變形。但該設備結構復雜，直接用于復合軋輥的淬火冷卻操作麻煩。郭峰等人(郭峰，劉時雨，趙溪泉.開槽軋輥整體差溫加熱噴霧淬火エ藝的改進.大型鑄鍛件，2002年第3期22 25頁)還研究了開槽軋輥整體差溫加熱噴霧淬火エ藝，研究發現，開槽軋輥在加熱后噴霧時，兩側外端角崩邊，導致報廢，研制了附具對端角進行保護，噴霧時將附具放置在輥身端角處，有效地避免了霧水直接噴射到エ件端角處，防止了水霧對エ件端角冷卻過激和端角崩邊現象的出現，但存在操作麻煩的不足。中國發明專利CN 1221036還公開了一種軋輥、矯直輥表面淬火方法及淬火設備。所說的淬火設備包括機床、氬弧焊機、噴水嘴組成，所述的軋輥、矯直輥表面淬火方法是，軋輥、矯直輥以一定圓周速度旋轉，而氬弧焊炬以配合好的速度沿軋輥、 矯直輥軸向運動，噴水嘴固定在焊炬下面。氬氣保護電弧燃燒，對軋輥、矯直輥表面進行加熱，同時噴水嘴對已加熱的軋輥、矯直輥噴水冷卻淬火。但是，此方法需要氬氣保護電弧燃燒，軋輥表面溫度均勻性較差，軋輥輥面硬度均勻性也不高。中國專利CN1321780A還公開了一種冷軋輥臥式噴水淬火裝置。該裝置由主噴水器、副噴水器、エ件支承及驅動系統以及水泵等組成，是ー種半環敞開型臥式噴水冷卻裝置。將冷軋輥整體加熱到淬火溫度后直接置于本裝置中，在不斷旋轉的同時受到高壓均勻噴水冷卻。無需對エ件采取局部絕熱或屏蔽措施，操作方便。本裝置可在一定范圍內調節噴水冷卻區域尺寸及冷速。淬火硬度高而且均勻；硬化層深度大。但是，在軋輥淬火冷卻過程中，先將冷軋輥整體加熱到淬火溫度，然后置于臥式噴水淬火裝置中，軋輥在不斷旋轉的同時受到高壓均勻噴水冷卻，且不對エ件 (即軋輥)采取局部絕熱或屏蔽措施，導致軋輥輥頸基體組織中易出現高硬度的馬氏體，輥頸硬度明顯提高，韌性下降。因此，軋輥在使用過程中，將加劇支承軋輥的軸承磨損，降低軋鋼機作業率，増加軋鋼成本。另外，輥頸韌性的下降，導致軋輥使用中易出現斷輥事故，影響軋鋼的正常生產。此外，在軋輥淬火冷卻過程中，直接噴水冷卻，因冷卻速度過快，而軋輥中碳和合金元素含量較高，軋輥極易出現淬火裂紋。在機械エ業出版社出版的《熱處理手冊》 第三版第2卷第288頁和289頁上，也介紹了冷軋工作輥的淬火和回火。手冊中提到了冷軋輥加熱前輥頸要進行絕熱，輥身表面要涂防氧化脫碳劑，加熱結束后，先將軟管與導管連接好，消除輥身表面的氧化皮，然后立即投入水槽中的激冷圈內進行淬冷。但是《熱處理手冊》中介紹的軋輥淬火熱處理方法，部分輥頸仍暴露在淬火激冷圏內，為了防止輥頸冷卻過快，出現硬度偏高和韌性下降現象，輥頸除了涂絕熱材料外，需要添加絕熱罩，結構復雜，操作麻煩，工人勞動強度大。
中國發明專利CN100485075C還公開了ー種高碳高釩高速鋼復合軋輥，制得的該高碳高釩高速鋼軋輥外層的化學成分及其重量百分比為C :1. 8% 3.0%，V :3. 0% 6. 0%, Cr :4. 0% 6. 0%，Mo :3. 0% 6. 0%，W :1. 0% 3. 0%，Nb :1. 0% 5. 0%，Co 1.0% 5. 0%，Si < I. 0%，Mn < I. 5%，P < 0. 04%, S < 0. 04%, Y :0. 05% 0. 20%， Ti :08% 0. 25%, Mg :0. 03% 0. 12%, Zr 0. 04% 0. 18%, Te :0. 02% 0. 12%，余量為Fe，化學成分的總和為100%。其熱處理工藝包括高溫淬火和回火處理，淬火加熱溫度 1000°C 1050°C，保溫時間2 4小時。淬火冷卻時，先噴霧冷卻10 20分鐘，隨后強制風冷20 40分鐘，空冷至輥面溫度低于200°C時，入加熱爐進行第一次回火處理，回火升溫速度< 80°C /h,回火加熱溫度520°C 560°C，保溫5 8小時后空冷，當輥面溫度低于 200°C時，入加熱爐進行第二次回火處理，回火升溫速度< 120°C /h,回火加熱溫度500°C 540°C，保溫8 12小時后爐冷，當爐溫低于200°C后出爐，并精加工至規定尺寸。其最大的不足是，軋輥冷卻過程中，不僅輥面快速冷卻，軋輥輥頸也同樣快速冷卻，輥頸基體組織中易出現高硬度的馬氏體，使輥頸硬度明顯提高，韌性下降，導致軋輥使用過程中，加劇支承軋輥的軸承磨損，降低軋鋼機作業率，増加軋鋼成本。另外，輥頸韌性的下降，導致軋輥使用中易出現斷輥事故，影響軋鋼的正常生產。中國發明專利CN101760603A公開了ー種輥面硬度均勻性好的復合軋輥的制造方法，其特征在于復合軋輥首先在加熱爐內加熱至臨界點 ACl以上80 150°C，經保溫后置于控冷裝置中，先噴霧冷卻5 15分鐘，然后氣冷20 60分鐘，最后空冷至輥面溫度低于300°C時入爐進行回火處理，回火加熱溫度450 580°C， 經保溫后爐冷至溫度低于200°C后空冷至室溫。本發明軋輥輥面硬度均勻，使用壽命明顯延長。但是，該發明軋輥在淬火冷卻后，還要進行回火處理，周期長，效率低。發明內容
本發明是針對現有軋輥熱處理技術存在的不足，提出了ー種確保含硼高速鋼復合軋輥輥面硬度均勻的軋輥熱處理冷卻方法，其特點是含硼高速鋼復合軋輥經加熱和保溫后，將軋輥置于控冷裝置中，并使軋輥冷卻過程中以一定速度旋轉，同時在軋輥輥頸表面涂覆隔熱材料，且輥頸置于控冷裝置以外。這樣可以獲得輥面硬度高且硬度均勻性好，輥頸強韌性好的復合軋輥。此外，含硼高速鋼復合軋輥冷卻過程中，通過測量輥面溫度，調控噴霧冷卻エ藝參數，并利用輥心的熱量，實現含硼高速鋼復合軋輥的自回火，達到淬火后直接使用的目的。
本發明可以通過以下措施來實現。
一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥，其特征在于，含硼高速鋼復合軋輥輥身采用含硼高速鋼，輥心和輥頸采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造方法，實現冶金結合，輥身含硼高速鋼的具體成分及質量分數％如下0. 80 0. 95C，I. 20 I. 35B，2.50 2. 70Cr,0. 60 0. 80V, 12. 50 12. 80W, I. 60 I. 80Mo,0. 03 0. 05K,0. 03 0.05Na,0. 04 0. 06Ce,0. 04 0.06La, 0.025 0. 035Ca, 0. 025 0. 035Ba,0. 12 0. 15Mg，0. 04 0. 06Zn, Si < I. 0，Mn < 0. 60，S < 0. 025，P < 0. 035，Fe 余量，其中 0. 06 < K+Na < 0. 10，0. 08 < La+Ce < 0. 12。
上述一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥的制造方法，其特征在于，包括以下步驟5
(I)含硼高速鋼復合軋輥輥身采用含硼高速鋼，輥心和輥頸采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造方法，實現冶金結合。
(2)、首先將含硼高速鋼復合軋輥在加熱爐內加熱至1060 1080°C，經保溫4 6h后置于控冷裝置中，并使軋棍冷卻過程中以15 20rpm的速度旋轉，同時在軋棍棍頸表面涂覆隔熱材料，且輥頸置于控冷裝置以外。
(2)、含硼高速鋼復合軋輥在控冷裝置中，先按噴霧淬火エ藝I噴霧冷卻5 6分鐘，噴霧淬火エ藝I的參數P空氣=0. 12 0. 15MPa，P水=0. 30 0. 35MPa，Q水=I. 65 I.80m3/h ;然后按噴霧淬火エ藝2，繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，噴霧淬火エ藝2 的參數P 空氣=0. 45 0. 55MPa，P 水=0. 05 0. 07MPa，Q水=0. 35 0. 45m3/h，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。
(4)、含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上吋，重新按噴霧淬火エ藝參數2噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C吋，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。如此反復，直至輥面溫度回升不超過 300 V，方可停止噴霧冷卻，輥面空冷至室溫后進行精加工。然后可在軋機上直接使用。
本發明的原理如下
本發明含硼高速鋼復合軋輥輥身采用含硼高速鋼，輥心采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造方法，實現冶金結合。本發明輥身含硼高速鋼的具體成分(質量分數，％ )如下0. 80 0. 95C, I. 20 I. 35B, 2. 50 2. 70Cr,0. 60 0. 80V, 12. 50 12. 80W, I. 60 I. 80Mo,0. 03 0. 05K,0. 03 0. 05Na,0. 04 0. 06Ce,0. 04 0. 06La, 0. 025 0. 035Ca，0. 025 0. 035Ba，0. 12 0. 15Mg，0. 04 0. 06Zn，Si < I. 0,Mn < 0. 60， S < 0. 025，P < 0. 035，Fe 余量，其中 0. 06 < K+Na < 0. 10，0. 08 < La+Ce < 0. 12。本發明含硼高速鋼是在高鎢高速鋼基礎上，適當降低鉻含量，并加入硼元素改善材料的淬透性和淬硬性。另外，為了細化組織和改善碳硼化合物的形態和分布，提高含硼高速鋼的強度和韌性，并改善其耐磨性，還加入了適量的鉀、鈉、鈣、鋇、鋅、鎂、鑭和鈰等微合金元素，以促進含砸聞速鋼性能的進一步提尚。
本發明含硼高速鋼復合軋輥的熱處理是首先將軋輥在加熱爐內加熱至1060 IOSO0C，保溫4 6h，其目的是促使基體奧氏體化，并將部分碳硼化合物固溶于基體中，促進基體淬透性和淬硬性的改善，有利于隨后冷卻過程中獲得高硬度的馬氏體組織。此外， 高溫加熱和保溫也有利于碳硼化合物的斷網和孤立分布，促進含硼高速鋼復合軋輥材料強韌性的提高。軋輥經保溫后置于控冷裝置中，并使軋輥冷卻過程中以15 20rpm的速度旋轉，有利于軋輥輥面冷卻均勻，對提高輥面硬度的均勻性有利。同時在軋輥輥頸表面涂覆隔熱材料，且輥頸置于控冷裝置以外，可確保輥頸冷卻緩慢，有利于提高輥頸強韌性，防止輥頸使用中出現斷裂事故。本發明軋輥隔熱材料的厚度在2-4_，導熱系數小于0. 08 (w/ m. k)。厚度在2-4mm之間,不起皮、不開裂,超過4mm則起皮、開裂、剝落,從而得不到本發明的效果。厚度小于2mm，則隔熱作用不好，輥面冷卻快，硬度高。而導熱系數小于0. 08 (w/ m. k),才能保證厚度在2-4mm時的隔熱效果的性能。
含硼高速鋼復合軋輥在控冷裝置中，先按噴霧淬火エ藝參數l(Psn= 0. 12 0. 15MPa, P水=0. 30 0. 35MPa, Q水=I. 65 I. 80m3/h)噴霧冷卻5 6分鐘，含硼高速鋼復合軋輥采用噴霧淬火エ藝參數I噴霧冷卻速度快，有利于促進奧氏體向馬氏體轉變， 提高軋輥淬硬層深度，但是，采用噴霧淬火エ藝參數I噴霧冷卻時間過長，輥身內應カ大， 易萌生裂紋，因此，將采用噴霧淬火エ藝參數I冷卻的時間控制在5 6分鐘，然后降低冷卻速度，改用按噴霧淬火エ藝參數0. 45 0. 55MPa, P水=0. O5 0. 07MPa, Q水= 0. 35 0. 45m3/h)繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度， 當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷，以免因軋輥內應カ過大而開裂。 含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上吋，需要重新按噴霧淬火エ藝參數2 噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，否則輥面溫度過高，輥面硬度下降明顯，會降低硼高速鋼復合軋輥的耐磨性。含硼高速鋼復合軋輥在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于 160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。如此反復，直至輥面溫度回升不超過300°C，方可停止噴霧冷卻。含硼高速鋼復合軋輥空冷至室溫后進行精加工，然后可在軋機上直接使用。 本發明軋輥因輥心熱量通過輥面排出，使輥面實現自回火，本發明軋輥在淬火后可不經回火處理而直接使用。軋輥內應カ小，使用安全、可靠。
本發明與現有技術相比具有以下優點
I、本發明含硼高速鋼復合軋輥輥面硬度高，達到86 88HSD ；
2、本發明含硼高速鋼復合軋輥輥面硬度均勻性好，輥面硬度差小于2HSD ；
3、本發明含硼高速鋼復合軋輥輥頸硬度控制在38 42HSD ；
4、本發明含硼高速鋼復合軋輥輥頸強度高、韌性好，比常用熱處理工藝強度提高 20 25%，韌性提高35%以上；
5、本發明含硼高速鋼復合軋輥可以取消回火熱處理，具有エ藝簡便和生產效率高的優勢；
6、本發明含硼高速鋼復合軋輥耐磨性好，使用壽命長，比高釩高速鋼軋輥提高 60%以上，比高鎳鉻鑄鐵軋輥提高4倍以上。
圖I復合軋輥冷卻示意I-輥頸，2-隔熱材料，3-含硼高速鋼輥身，4-球鐵球墨鑄鐵輥心，5-控冷裝置， 6-霧、氣冷卻器。
具體實施方式
本發明是在現有高速鋼復合軋輥的基礎上改進而成的。現有高速鋼復合軋輥淬火熱處理時，軋輥直接放在熱處理爐內加熱和保溫，在隨后冷卻時，普遍采用風冷、霧冷或空冷方式，以得到耐磨性好的馬氏體組織。采用空冷或風冷，硬度低且淬硬層深度淺，導致軋輥耐磨性差，使用壽命短。而直接采用霧冷處理，輥面易出現裂紋，且輥頸硬度過高，使用中易磨損軸承，且霧冷時輥頸強度低，韌性差，軋輥使用中易出現斷輥事故。
本發明含硼高速鋼復合軋輥輥身采用含硼高速鋼，輥心采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造方法，實現冶金結合。本發明輥身含硼高速鋼的具體成分(質量分數，％ )如下0. 80 0. 95C, I. 20 I. 35B, 2. 50 2. 70Cr, 0. 60 0. 80V, 12. 50 12. 80W, I. 60 I. 80Mo,0. 03 0. 05K,0. 03 0. 05Na,0. 04 0. 06Ce,0. 04 0. 06La, 0. 025 0. 035Ca，0. 025 0. 035Ba，0. 12 0. 15Mg，0. 04 0. 06Zn，Si < I. 0,Mn < 0. 60， S < 0. 025，P < 0. 035，Fe 余量，其中 0. 06 < K+Na < 0. 10，0. 08 < La+Ce < 0. 12。
本發明含硼高速鋼復合軋輥的熱處理是首先將軋輥在加熱爐內加熱至1060 1080°C，保溫4 6h。軋輥經保溫后置于控冷裝置(5)中，并使軋輥冷卻過程中以15 20rpm的速度旋轉，有利于軋輥輥面(3)冷卻均勻，對提高輥面硬度的均勻性有利。同時在軋輥輥頸(I)表面涂覆隔熱材料(2)，且輥頸(2)置于控冷裝置(5)以外，可確保輥頸冷卻緩慢，有利于提高輥頸強韌性，防止輥頸使用中出現斷裂事故。本發明軋輥隔熱材料的厚度在2_4mm,導熱系數小于0. 08 (w/m. k),厚度在2_4mm之間。
含硼高速鋼復合軋輥在控冷裝置(5)中，采用霧、氣冷卻器出)，先按噴霧淬火エ 藝參數 I (P 空氣=0. 12 0. 15MPa, P 水=0. 30 0. 35MPa, Q水=I. 65 I. 80m3/h)噴霧冷卻5 6分鐘，然后降低冷卻速度，改用按噴霧淬火エ藝參數2(Psn= 0. 45 0. 55MPa，P *= 0. 05 0. 07MPa, Q*= 0. 35 0. 45m3/h)繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上吋，需要重新按噴霧淬火エ藝參數2噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面。含硼高速鋼復合軋輥在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。如此反復，直至輥面溫度回升不超過 300°C，方可停止噴霧冷卻。含硼高速鋼復合軋輥空冷至室溫后進行精加工，然后可在軋機上直接使用。
下面結合附圖和發明人依本發明的技術方案所完成的實施例對本發明作進ー步的詳細描述。這些實施例僅是本發明的較佳的實施例，但本發明并不限于這些實施例。
實施例I :
將輥身(3)為含硼高速鋼、輥頸(I)和輥心(4)為球墨鑄鐵的兩種材料，通過離心復合鑄造成含硼高速鋼復合軋輥，經粗加工后，在加熱爐內加熱至1080°C，經保溫4h后置于控冷裝置(5)中，并使軋輥冷卻過程中以20rpm的速度旋轉，同時在軋輥輥頸(I)表面涂覆隔熱材料(2)，且輥頸(I)置于控冷裝置(5)以外。隔熱材料(2)是導熱系數為0.043 (w/ m. k)的Ca0/Si02，其厚度為2mm。采用霧、氣冷卻器(6)，先按噴霧淬火エ藝參數I (P sn = 0. 15MPa，P水=0. 30MPa，Q水=I. 65m3/h)噴霧冷卻6分鐘，然后降低冷卻速度，改用按噴霧淬火エ藝參數2(P空氣=0. 55MPa，P水=0. 05MPa，Q水=0. 35m3/h)繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上吋，需要重新按噴霧淬火エ藝參數2噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面。含硼高速鋼復合軋輥在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。如此反復，直至輥面溫度回升不超過300°C，方可停止噴霧冷卻。含硼高速鋼復合軋輥空冷至室溫后進行精加工， 然后可在軋機上直接使用。復合軋輥輥身的具體成分見表1，軋輥的力學性能見表2。
實施例2
將輥身(3)為含硼高速鋼、輥頸(I)和輥心(4)為球墨鑄鐵的兩種材料，通過離心復合鑄造成含硼高速鋼復合軋輥，經粗加工后，在加熱爐內加熱至1060°C，經保溫6h后置于控冷裝置(5)中，并使軋輥冷卻過程中以15rpm的速度旋轉，同時在軋輥輥頸(I)表面涂覆隔熱材料(2)，且輥頸(I)置于控冷裝置(5)以外。隔熱材料(2)是導熱系數為0. 069 (w/ m. k)的石棉布，其厚度為4_。采用霧、氣冷卻器出)，先按噴霧淬火エ藝參數UPsn = 0. 12MPa，P水=0. 35MPa，Q水=I. 80m3/h)噴霧冷卻5分鐘，然后降低冷卻速度，改用按噴霧淬火エ藝參數2(P空氣=0. 45MPa，P水=0. 07MPa，Q水=0. 45m3/h)繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上吋，需要重新按噴霧淬火エ藝參數2噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面。含硼高速鋼復合軋輥在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。如此反復，直至輥面溫度回升不超過300°C，方可停止噴霧冷卻。含硼高速鋼復合軋輥空冷至室溫后進行精加工， 然后可在軋機上直接使用。復合軋輥輥身的具體成分見表1，軋輥的力學性能見表2。
實施例3
將輥身(3)為含硼高速鋼、輥頸(I)和輥心(4)為球墨鑄鐵的兩種材料，通過離心復合鑄造成含硼高速鋼復合軋輥，經粗加工后，在加熱爐內加熱至1070°C，經保溫5h后置于控冷裝置(5)中，并使軋輥冷卻過程中以ISrpm的速度旋轉，同時在軋輥輥頸(I)表面涂覆隔熱材料(2)，且輥頸(I)置于控冷裝置(5)以外。隔熱材料(2)是導熱系數為 0. 043 (w/m. k)的Ca0/Si02，其厚度為2mm。采用霧、氣冷卻器(6)，先按噴霧淬火エ藝參數 I (P的=0. 13MPa，P水=0. 32MPa，Q水=I. 75m3/h)噴霧冷卻6分鐘，然后降低冷卻速度，改用按噴霧淬火エ藝參數2 (P空氣=0. 50MPa，P水=0. 067MPa，Q水=0. 40m3/h)繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C吋，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上吋，需要重新按噴霧淬火エ藝參數2噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面。含硼高速鋼復合軋輥在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷。如此反復， 直至輥面溫度回升不超過300°C，方可停止噴霧冷卻。含硼高速鋼復合軋輥空冷至室溫后進行精加工，然后可在軋機上直接使用。復合軋輥輥身的具體成分見表1，軋輥的力學性能見表2。
表I含硼高速鋼復合軋輥輥身的具體成分(質量分數，％ )
元素CBCrVWMoKNaCeLa實施例I0.811.352.600.8012. 71I. 610.0310.0490.0600. 051實施例20. 951.222.530.6912. 781.610.0480.0300.0550.048實施例30. 86I. 292.690.6212. 541.760.0430.0410.0430.042元素CaBaMgZnSiMnSPFe實施例I0. 0270. 0340. 1370. 0570. 730.270. 0170. 031余量實施例20. 0350. 0260. 1250. 0590. 810. 340. 0190. 028余量實施例30.0300.0280. 1490.0420. 660. 290.0120.033余量
表2含硼高速鋼復合軋棍力學性能
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權利要求
1.一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥，其特征在于，含硼高速鋼復合軋輥輥身采用含硼高速鋼，輥心和輥頸采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造方法，實現冶金結合，輥身含硼高速鋼的具體成分及質量分數％如下0. 80 0. 95C，I. 20 I. 35B，2.50 2. 70Cr,0. 60 0. 80V, 12. 50 12. 80W, I. 60 I. 80Mo,0. 03 0. 05K,0. 03 0. 05Na,0. 04 0. 06Ce,0. 04 0.06La, 0.025 0. 035Ca, 0. 025 0. 035Ba,0. 12 0. 15Mg，0. 04 0. 06Zn, Si < I. 0，Mn < 0. 60，S < 0. 025，P < 0. 035，Fe 余量，其中 0. 06< K+Na < 0. 10，0. 08 < La+Ce < 0. 12。
2.權利要求I所述的一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)含硼高速鋼復合軋輥輥身采用含硼高速鋼，輥心和輥頸采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造方法，實現冶金結合； (2)、首先將含硼高速鋼復合軋輥在加熱爐內加熱至1060 1080°C，經保溫4 6h后置于控冷裝置中，并使軋輥冷卻過程中以15 20rpm的速度旋轉，同時在軋輥輥頸表面涂覆隔熱材料，且輥頸置于控冷裝置以外； (2)、含硼高速鋼復合軋輥在控冷裝置中，先按噴霧淬火工藝I噴霧冷卻5 6分鐘，噴霧淬火工藝I的參數P空氣=0. 12 0. 15MPa，P水=0. 30 0. 35MPa，Q水=I. 65 I. 80m3/h ;然后按噴霧淬火工藝2，繼續噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，噴霧淬火工藝2的參數P 空氣=0. 45 0. 55MPa, P 水=0. 05 0. 07MPa, Q水=0. 35 0. 45m3/h，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷； (4)、含硼高速鋼復合軋輥自然空冷過程中，輥心的熱量會通過輥面散出，導致輥面溫度回升，并使輥面發生自回火現象，當輥面溫度回升至300°C以上時，重新按噴霧淬火工藝參數2噴霧冷卻含硼高速鋼復合軋輥輥面，并在冷卻過程中測量輥面溫度，當輥面溫度低于160°C時，停止噴霧冷卻，實現自然空冷；如此反復，直至輥面溫度回升不超過300°C，方可停止噴霧冷卻，輥面空冷至室溫后進行精加工。
3.按照權利要求2的方法，其特征在于，隔熱材料的厚度在2-4mm，導熱系數小于.0. 08w/m. k。
全文摘要
一種輥面硬度均勻的含硼高速鋼復合軋輥及其制造方法，屬于軋輥制造技術領域。輥身采用含硼高速鋼，輥心采用球墨鑄鐵，輥身和輥心通過離心復合鑄造，實現冶金結合。輥身在高鎢高速鋼基礎上，降低鉻含量，并加入硼元素，適量的鉀、鈉、鈣、鋇、鋅、鎂、鑭和鈰等微合金元素。輥身在加熱爐內加熱并保溫后置控冷裝置中，輥頸涂有絕熱材料并置控冷裝置外，按噴霧淬火工藝1噴霧冷卻，然后再按噴霧淬火工藝2噴霧冷卻至溫度低于160℃，自然空冷，當輥面溫度回升至300℃以上時，重新按噴霧淬火工藝2噴霧冷卻，如此反復，直至輥面溫度回升不超過300℃，空冷至室溫。本發明輥面硬度高，輥面硬度均勻性好，軋輥耐磨性好，使用壽命長。
文檔編號B21B27/00GK102634733SQ201210099488
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者周榮, 岑啟宏, 符寒光, 蔣業華, 邢建東, 郭紅星, 雷永平 申請人:北京工業大學