离心铸造制轧辊
阅读：681发布：2020-05-13
专利汇可以提供离心铸造制轧辊专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于提供一种通过在金属组织的基体中析出硬质的 碳 化 硼 从而耐磨损性极其优越的 离心 铸造 制 轧辊 。本发明的离心铸造制轧辊，其外层的化学成分按照 质量 ％含有C：1.0～3.0％、Si：0.3～3.0％、Mn：0.3～1.5％、Ni：0.1～2.0％、Cr：3.0～10.0％、Mo：0.1～8.0％、V：3.0～12.0％、B：0.01～0.5％，剩余部分由Fe及杂质元素构成，其金属组织中具有5～15面积％的粒状MC类碳化物，所述离心铸造制轧辊的特征在于，在所述金属组织的基体中按照面积％具有0.1～2.0％的碳化硼。，下面是离心铸造制轧辊专利的具体信息内容。
离心铸造制轧辊
技术领域
背景技术
作为轧辊，使用含有各数％的Cr、 Mo、 W、 V等合金元素的高速钢 类材料。高速钢类材料，是结晶或析出作为V类碳化物的MC(M指金属）、 作为Mo及W类碳化物的M6C或M2C等高硬度碳化物，提高Fe基体和 碳化物的总和硬度，利用Mo、 W抑制高温下基体硬度下降的材料。
作为这种众所周知的例子，例如，专利文献1中揭示了一种轧辊外层， 其化学组成按照重量％含有C: 1.0~3,0%、 Si: 0.1~2.0%、 Mn: 0.1~2.0%、 Cr: 3.0~10.0%、 Mo: 0.1~9.0%、 W: 1.5〜10.0%、 V，Nb: 一种或两种之总 计3.0~10.0%、 B: 0.01~0.50%，剩余部分实际上由Fe构成。这种B与熔 液中的氧结合，显示脱氧效果。除此之外，还具有以生成的氧化物为核的 凝固组织的微细化效果及基于溶入基体中的B的淬火性增大效果。
另外，在专利文献2中，揭示了一种型钢轧制用耐磨损复合轧辊，其 特征在于：通过外层和抗拉强度55kg/mm2以上及伸长率1.0°/。以上的钢制 内层进行金属接合而成,轧辊最大径位置的外层的截面积/内层的截面积为 1.0~3.0，所述外层含有C: 1.5-3.0重量％、 Si: 0.3~3.0重量％、 Mn: 0.3~1.5 重量％、 Cr: 2~7重量％、 Mo: 5~9重量％、 V: 3〜15重量％、 W: 20重 量％以下、B: 500ppm以下，且剩余部分实际上由Fe及杂质元素构成。 这种B助长了基体中的非粒状碳化物的生成，使基体脆化。沿着非粒状碳 化物产生微裂纹，以该裂纹为起点、按结晶粒单位促进脱落磨损，产生表 面粗糙，因此，必须限制作为杂质的B的量。
不过，关于近年来所要求的高耐磨损性，类似于所述专利文献1及专
利文献2的轧辊还存在不足以达到这种要求的问题。 专利文献1:特开平5 —179391号公报 专利文献2:特开平7—7580S号公报
作为这种众所周知的例子，例如，专利文献1中揭示了一种轧辊外层， 其化学组成按照重量％含有C: 1.0~3,0%、 Si: 0.1~2.0%、 Mn: 0.1~2.0%、 Cr: 3.0~10.0%、 Mo: 0.1~9.0%、 W: 1.5〜10.0%、 V，Nb: 一种或两种之总 计3.0~10.0%、 B: 0.01~0.50%，剩余部分实际上由Fe构成。这种B与熔 液中的氧结合，显示脱氧效果。除此之外，还具有以生成的氧化物为核的 凝固组织的微细化效果及基于溶入基体中的B的淬火性增大效果。
另外，在专利文献2中，揭示了一种型钢轧制用耐磨损复合轧辊，其 特征在于：通过外层和抗拉强度55kg/mm2以上及伸长率1.0°/。以上的钢制 内层进行金属接合而成,轧辊最大径位置的外层的截面积/内层的截面积为 1.0~3.0，所述外层含有C: 1.5-3.0重量％、 Si: 0.3~3.0重量％、 Mn: 0.3~1.5 重量％、 Cr: 2~7重量％、 Mo: 5~9重量％、 V: 3〜15重量％、 W: 20重 量％以下、B: 500ppm以下，且剩余部分实际上由Fe及杂质元素构成。 这种B助长了基体中的非粒状碳化物的生成，使基体脆化。沿着非粒状碳 化物产生微裂纹，以该裂纹为起点、按结晶粒单位促进脱落磨损，产生表 面粗糙，因此，必须限制作为杂质的B的量。
不过，关于近年来所要求的高耐磨损性，类似于所述专利文献1及专
利文献2的轧辊还存在不足以达到这种要求的问题。 专利文献1:特开平5 —179391号公报 专利文献2:特开平7—7580S号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过在金属组织的基体中析出硬质的碳 化硼从而耐磨损性极其优越的离心铸造制轧辊。
一种离心铸造制轧辊，其外层的化学成分按照质量。/。含有C: 1.0~3.0%、 Si: 0.3~3.0%、 Mn: 0.3~1.5%、 Ni: 0.1~2.00/0、 Cr: 3.0~10.0%、 Mo: 0.1~8.0%、 V: 3.0~12.0%、 B: 0.01~0.5%，剩余部分由Fe及杂质元 素构成，其金属组织中具有5〜15面积M的粒状MC类碳化物，所述离心铸 造制轧辊的特征在于，在所述金属组织的基体中按照面积％具有0.1~2.0% 的碳化硼。
再有，其特征在于，外层的化学成分按照质量。/。含有W: 0.1~5.0%、 Nb: 0.1~10.0%、 Co: 0.1~5.0o/o。
关于本发明中各化学成分的含有范围（质量％)的限定理由进行说明。
C: 1.0~3.0%
C是为了赋予耐磨损性而用以形成MC、 M4C3、 M2C、 M6C、 M4C类等 硬质碳化物所需要的元素。其量小于1.0%时，生成的碳化物的量少，从而 不能赋予足够的耐磨损性。另外，还由于使初晶温度上升、妨碍铸造性， 从而是不好的。另一方面，若超过3.0%，则破坏了与V的平衡，从而，破 坏了VC均匀分布的组织形态，在耐表面粗糙性及强韧性方面差。
Si: 0.3~3.0%
Si是作为脱氧剂所需要的元素，需要含有0.3%以上。另外，由于其可 置换W、 Mo等元素而含有于M6C类碳化物中，从而，有效地实现W、 Mo 等高价元素的节俭。其量小于0.3%时，脱氧效果欠缺，容易发生铸造缺陷。 另一方面，若超过3.0%，则韧性变差，因此是不好的。
Mn: 0.3~1.5%
Mn作为脱氧剂发挥作用，并且对于将杂质S固定为MnS是有效的，需 要含有0.3%以上。其量小于0.3%时，脱氧效果欠缺。另一方面，若超过1.5%，
则容易产生剩余奥氏体而不能稳定地维持硬度。
Ni: 0.1~2.0%
Ni对于提高淬火性是有效的，需要含有0.1%以上。若超过2.0%，则剩 余奥氏体的量过剩，不能期待硬度的提高。 Cr: 3.0~10.0%
Cr是为了提高淬火性及生成碳化物所需要的元素，含有3.0%以上。可 是，若超过10.0%，则Cr类碳化物过多，从而是不好的。Cr类碳化物例如 M23C6，与MC、 M4C3、 M6C、 M2C相比，硬度低、耐磨损性劣化，因而不 是优选的。
Mo: 0.1~8.0%
Mo具有形成M6C、 M2C等结晶碳化物的作用，并且固溶在基体中，带 来淬火性的提高及回火硬度的提高，因此，含有0.1%以上。可是，若Mo 量增加，则作为本发明轧辊材料中的最硬碳化物的MC的量减少，从而， 不是优选的，因此，其上限定为8.0%。
V: 3.0~12.00/0
V是形成最有助于提高耐磨损性的MC类碳化物的元素，需要至少含 有3.0%以上。另一方面，若超过12.0°/。，则MC类碳化物很难按照与所述C 的范围的平衡而均匀地分布。
B: 0.01~0,50%
B是本发明的离心铸造制轧辊中最具特征的元素。B与C结合，主要形 成由B4C构成的硬质碳化硼，飞跃性地提高轧辊的耐磨损性。另外，B是 形成MC类碳化物时的核，有助于微细均匀地结晶MC类碳化物。再有，B 具有溶入基体中、增大基体淬火性的效果。B小于0.0P/。时，不会形成碳化 硼，不能实现耐磨损性的提高。若B超过0.5(P/。，则助长基体中非粒状碳化 物的生成，成为基体脆化、发生表面粗糙的原因，从而不是优选的。B的 含有量优选是0.01~0.3%。
本发明的离心铸造制轧辊的基本化学成分如上所述，不过，按照轧辊 的用途、使用特性等，能够选择性地添加以下各种化学成分。
W: 0.1~5.0%
W与Mo同样，与C结合生成硬质的M6C、 M2C类碳化物、且固溶在基
体中、强化基体组织，因此对于提高耐磨损性是有效的，含有0.1%以上有 效果。另一方面，若超过5.0%，则M6C类碳化物增加，耐表面粗糙性劣化， 因此，不是优选的。优选的W的范围是0.1。/。〜2.0。/。。 Nb: 0.1~10.0%
Nb与V同样，与C结合生成MC类碳化物。用离心力铸造法形成轧辊的 外层材料时，Nb具有至少减轻MC类碳化物的偏析的效果。可按照离心力 铸造时V的添加量，选择是否需要添加Nb。
Co: 0.1~5.0%
Co是对于基体组织的强化有效的元素，含有0.1%以上效果好。另一方 面，若超过5.0%，则韧性下降。
所述元素以外，除了杂质剩余部分实质上是Fe。作为杂质主要的元素 为P及S。为了防止韧性的下降，优选是P的含有量为O.P/。以下，S的含有 量为0.1%以下。
本发明的离心铸造制轧辊，在组织的基体中结晶或析出碳化硼，由此 与现有技术相比能够格外提高耐磨损性。另外，本发明的离心铸造制轧辊， 在所有热轧用工件轧辊、特别是热薄板轧机的精轧列上发挥优越的性能， 有助于轧制工厂的生产率的提高。
附图说明
图1是本发明例的热处理循环的例子。 图2是实施方式中采用的轧制磨损试验机的概略图。 图中：l一轧制磨损试验机，2—试验用轧辊，3—试验用轧辊，4一加 热炉，5 —冷却水槽，6—巻绕机，7—张力控制器，S—轧制材料。
一种离心铸造制轧辊，其外层的化学成分按照质量。/。含有C: 1.0~3.0%、 Si: 0.3~3.0%、 Mn: 0.3~1.5%、 Ni: 0.1~2.00/0、 Cr: 3.0~10.0%、 Mo: 0.1~8.0%、 V: 3.0~12.0%、 B: 0.01~0.5%，剩余部分由Fe及杂质元 素构成，其金属组织中具有5〜15面积M的粒状MC类碳化物，所述离心铸 造制轧辊的特征在于，在所述金属组织的基体中按照面积％具有0.1~2.0% 的碳化硼。
再有，其特征在于，外层的化学成分按照质量。/。含有W: 0.1~5.0%、 Nb: 0.1~10.0%、 Co: 0.1~5.0o/o。
关于本发明中各化学成分的含有范围（质量％)的限定理由进行说明。
C: 1.0~3.0%
C是为了赋予耐磨损性而用以形成MC、 M4C3、 M2C、 M6C、 M4C类等 硬质碳化物所需要的元素。其量小于1.0%时，生成的碳化物的量少，从而 不能赋予足够的耐磨损性。另外，还由于使初晶温度上升、妨碍铸造性， 从而是不好的。另一方面，若超过3.0%，则破坏了与V的平衡，从而，破 坏了VC均匀分布的组织形态，在耐表面粗糙性及强韧性方面差。
Si: 0.3~3.0%
Si是作为脱氧剂所需要的元素，需要含有0.3%以上。另外，由于其可 置换W、 Mo等元素而含有于M6C类碳化物中，从而，有效地实现W、 Mo 等高价元素的节俭。其量小于0.3%时，脱氧效果欠缺，容易发生铸造缺陷。 另一方面，若超过3.0%，则韧性变差，因此是不好的。
Mn: 0.3~1.5%
Mn作为脱氧剂发挥作用，并且对于将杂质S固定为MnS是有效的，需 要含有0.3%以上。其量小于0.3%时，脱氧效果欠缺。另一方面，若超过1.5%，
则容易产生剩余奥氏体而不能稳定地维持硬度。
Ni: 0.1~2.0%
Ni对于提高淬火性是有效的，需要含有0.1%以上。若超过2.0%，则剩 余奥氏体的量过剩，不能期待硬度的提高。 Cr: 3.0~10.0%
Cr是为了提高淬火性及生成碳化物所需要的元素，含有3.0%以上。可 是，若超过10.0%，则Cr类碳化物过多，从而是不好的。Cr类碳化物例如 M23C6，与MC、 M4C3、 M6C、 M2C相比，硬度低、耐磨损性劣化，因而不 是优选的。
Mo: 0.1~8.0%
Mo具有形成M6C、 M2C等结晶碳化物的作用，并且固溶在基体中，带 来淬火性的提高及回火硬度的提高，因此，含有0.1%以上。可是，若Mo 量增加，则作为本发明轧辊材料中的最硬碳化物的MC的量减少，从而， 不是优选的，因此，其上限定为8.0%。
V: 3.0~12.00/0
V是形成最有助于提高耐磨损性的MC类碳化物的元素，需要至少含 有3.0%以上。另一方面，若超过12.0°/。，则MC类碳化物很难按照与所述C 的范围的平衡而均匀地分布。
B: 0.01~0,50%
B是本发明的离心铸造制轧辊中最具特征的元素。B与C结合，主要形 成由B4C构成的硬质碳化硼，飞跃性地提高轧辊的耐磨损性。另外，B是 形成MC类碳化物时的核，有助于微细均匀地结晶MC类碳化物。再有，B 具有溶入基体中、增大基体淬火性的效果。B小于0.0P/。时，不会形成碳化 硼，不能实现耐磨损性的提高。若B超过0.5(P/。，则助长基体中非粒状碳化 物的生成，成为基体脆化、发生表面粗糙的原因，从而不是优选的。B的 含有量优选是0.01~0.3%。
本发明的离心铸造制轧辊的基本化学成分如上所述，不过，按照轧辊 的用途、使用特性等，能够选择性地添加以下各种化学成分。
W: 0.1~5.0%
W与Mo同样，与C结合生成硬质的M6C、 M2C类碳化物、且固溶在基
体中、强化基体组织，因此对于提高耐磨损性是有效的，含有0.1%以上有 效果。另一方面，若超过5.0%，则M6C类碳化物增加，耐表面粗糙性劣化， 因此，不是优选的。优选的W的范围是0.1。/。〜2.0。/。。 Nb: 0.1~10.0%
Nb与V同样，与C结合生成MC类碳化物。用离心力铸造法形成轧辊的 外层材料时，Nb具有至少减轻MC类碳化物的偏析的效果。可按照离心力 铸造时V的添加量，选择是否需要添加Nb。
Co: 0.1~5.0%
Co是对于基体组织的强化有效的元素，含有0.1%以上效果好。另一方 面，若超过5.0%，则韧性下降。
所述元素以外，除了杂质剩余部分实质上是Fe。作为杂质主要的元素 为P及S。为了防止韧性的下降，优选是P的含有量为O.P/。以下，S的含有 量为0.1%以下。
本发明的离心铸造制轧辊，在组织的基体中结晶或析出碳化硼，由此 与现有技术相比能够格外提高耐磨损性。另外，本发明的离心铸造制轧辊， 在所有热轧用工件轧辊、特别是热薄板轧机的精轧列上发挥优越的性能， 有助于轧制工厂的生产率的提高。
附图说明
图1是本发明例的热处理循环的例子。 图2是实施方式中采用的轧制磨损试验机的概略图。 图中：l一轧制磨损试验机，2—试验用轧辊，3—试验用轧辊，4一加 热炉，5 —冷却水槽，6—巻绕机，7—张力控制器，S—轧制材料。
具体实施方式
表l所示的轧辊材料的化学成分（质量％)中，将No.l〜4的本发明实 施例的各供试材料和No.21及No.22的比较例的各供试材料，加热到 1500~1550°C,熔化，浇注到直径90mm、高度90mm的圆柱状铸模中。冷 却后，取出锭，在1000〜115(TC下进行淬火，在500〜60(TC下进行3次回火。
图l表示热处理循环。本发明的组织中存在的碳化硼以在热处理中析
出的物质为主体， 一部分是在铸造中结晶形成的物质。 [表l]
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图l表示热处理循环。本发明的组织中存在的碳化硼以在热处理中析
出的物质为主体， 一部分是在铸造中结晶形成的物质。 [表l]
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