轧制用离心铸造复合轧辊的制作方法

本发明涉及具有优异耐磨性和耐表面粗糙化性的轧制用离心铸造复合轧辊(压延用离心铸造复合辊，centrifugally cast composite roll for rolling)。

背景技术：

1、广泛用于轧制用复合轧辊的外层的高速钢轧辊材料(其含有百分之几的各种合金元素如cr、mo、w、v等)由于高硬度碳化物(例如，mc碳化物如基于v的碳化物，以及m6c和m2c碳化物如基于mo的和基于w的碳化物)的结晶或沉积而具有高硬度，以及由于通过mo、v等抑制了在高温下的基体硬度的降低而具有优异的耐磨性。然而，仅添加大量合金元素由于硬质碳化物的不均匀结晶而会引起轧辊的不均匀磨损，可能导致降低的耐磨性和耐表面粗糙化性。

2、为了克服这样的问题，专利文献1公开了一种用于轧制用复合轧辊的外层材料，该外层材料按质量计包含0.7-3.6%的c、0.2-2.5%的si、0.2-2.0%的mn、2.0-10%的cr、0.2-10%的mo、2.0-10%的v、0.001-0.50%的b、0.001-0.50%的al、0.001-0.50%的ti、0.001-0.50%的zr、0.001-0.50%的cu、0.001-0.50%的mg和0.001-0.50%的ca，余量为fe和不可避免的杂质，并且按质量计还包含0.1-10%的ni、0.2-10%的w、0.2-10%的nb和0.2-10%的co中的至少一种。专利文献1描述了通过在外层材料中形成氧化物如mgo、cao等来使硬质mc碳化物变得更加球状、更细小且更均匀，并且通过加入cu来强化基体组织，导致显著改善的耐表面粗糙化性和耐磨性，使得轧辊的使用寿命可以被延长。

3、专利文献2公开了一种离心铸造复合轧辊，其包括由高速钢制成的外层和由球墨铸铁制成的内层，其中该外层在整个有效直径t (=未使用轧辊的直径-报废直径)内的肖氏硬度(shore hardness)为80 hs以上，并且该内层的球墨铸铁具有按质量计包含以下各项的组成：2.5-4.0%的c、1.5-3.5%的si、0.1-1.0%的mn、0.1%以下的p、0.1%以下的s、0.1-3.0%的ni、0.01-0.1%的mg、0.0005-0.05%的bi和0.01-0.2%的sn，余量为fe和不可避免的杂质元素。专利文献2描述了离心铸造复合轧辊在外层的整个区域内具有高达80 hs以上的肖氏硬度，并且在内层(轴部)中具有显著改善的韧性。

4、专利文献3公开了一种具有按质量计包含以下各项的组成的热轧制轧辊的外层材料：2.0-3.0%的c、0.2-1.0%的si、0.2-1.0%的mn、4.0-7.0%的cr、3.0-6.5%的mo、5.0-7.5%的v、0.5-3.0%的nb、0.05-3.0%的ni、0.2-5.0%的co和0.5-5.0%的w，c、cr、mo、v、nb、ni和w的量满足下式：0.05 ≤ (%c - %v×0.177 - %nb×0.129 - %cr×0.099 - %mo×0.063 - %w×0.033) + (%ni) ≤ 4.0，余量为fe和不可避免的杂质，并且其基体组织的85%以上由短轴为0.5-3.0 μm的退火马氏体(martensite)和/或贝氏体(bainite)构成。专利文献3描述了这种外层材料提供热轧制复合轧辊，其具有优异的耐表面粗糙化性、具有足够的耐磨性以及减少的轧辊表面上的凹坑状缺陷。

5、专利文献4公开了一种由fe合金制成的外层，该fe合金按质量计包含1.50-2.70%的c、0.3-3%的si、0.1-3%的mn、0.1-2.5%的ni、4.0-7.0%的cr、4.1-8.0%的mo、5.0-10.0%的v、0-0.4%的w、0.1-3.0%的nb、0.005-0.15%的n和0-0.05%的b，余量基本上是fe和不可避免的杂质，其中v/nb比为1-20.0，且c-bal为0-0.28。专利文献4描述了这种外层材料具有令人满意的耐磨性和耐表面粗糙化性。

6、然而，因为由于近来轧制技术的发展以及更高品质的轧制钢带导致轧辊的使用环境变得更加严苛，所以期望进一步改善其耐磨性。

7、现有技术文献清单

8、专利文献1：jp 2002-161331 a

9、专利文献2：jp 2005-270991 a

10、专利文献3：wo 2018/047444

11、专利文献4：jp 2020-22989 a

技术实现思路

1、发明目的

2、因此，本发明的一个目的是提供一种轧制用离心铸造复合轧辊，其具有进一步改善的耐磨性以承受日益严苛的使用环境，同时保持良好的耐表面粗糙化性(surfaceroughening resistance)。

3、发明概述

4、作为鉴于上述目的的深入细致研究的结果，本发明人已经发现，在包含预定百分比的碳化物形成元素(如c、v、cr、mo、w、nb等)的外层的化学组成中，将c的量和碳化物形成元素(如v、cr、mo、w、nb等)的量控制在最佳平衡范围内可以提供具有均匀轧制表面的外层，同时抑制初晶mc碳化物(primary mc carbide)的沉积(其在离心铸造时引起组织偏析(structure segregation))，以及提供高基体硬度，从而获得具有优异的耐表面粗糙化性和耐磨性的离心铸造复合轧辊。已经基于这样的发现完成了本发明。

5、因此，根据本发明的轧制用离心铸造复合轧辊包括外层和内层，

6、所述外层由具有按质量计包含以下各项的组成的fe合金制成：1.8-2.3%的c、0.4-1.5%的si、0.1-1.0%的mn、0.3-2.5%的ni、4.0-6.0%的cr、4.5-7.0%的mo、4.0-6.1%的v、0.1-1.0%的w、0.1-0.5%的nb和0.005-0.07%的n，余量为fe和不可避免的杂质，

7、在上述组成中，由式c-bal = c% - 0.2×v% - 0.06×cr% - 0.063×mo% -0.033×w% - 0.13×nb%表示的c-bal为0.28以上，其中c%、v%、cr%、mo%、w%和nb%分别表示c、v、cr、mo、w和nb的量(质量%)，并且由式d = 2.0×c% + v% + 1.1×nb%表示的初晶mc判定值d (初晶mc指标d，primary mc index d)为10.5以下，并且

8、所述外层在报废直径(discard diameter)处的基体硬度为700 hv以上。

9、所述外层优选地包含0.05质量%以下的b。

10、所述外层优选地还包含0.5质量%以下的ti。

11、在本发明的一个优选实施方案中，所述外层的组成按质量计包含2.0-2.2%的c、0.5-1.4%的si、0.2-0.8%的mn、0.4-2.0%的ni、4.2-5.8%的cr、4.8-6.5%的mo、4.5-5.9%的v、0.2-0.8%的w、0.15-0.4%的nb和0.01-0.06%的n，余量为fe和不可避免的杂质，所述c-bal为0.28-0.55，并且所述初晶mc判定值d为7.7-10.3。

12、发明效果

13、根据本发明的轧制用离心铸造复合轧辊的外层具有改善的耐磨性与足够的耐表面粗糙化性，以及高基体硬度，这是因为抑制了在离心铸造时引起组织偏析的初晶mc碳化物的结晶，从而提供了具有更长轧制寿命与更低轧制成本的轧辊。