本发明涉及一种高硬度石墨钢型钢轧辊及其制备方法。
背景技术：
在大中型钢轧制均在1条孔状态下进行，轧制变型时由于孔型内区域承受的摩擦压力不同，常会促使深孔槽底R角往上10-80mm处的侧壁面的磨损比其他部位快，容易产生微凹形态，直接影响轧制产量和型钢的表面质量。因此，需研发一种专用于系列大型型钢轧制的高硬度石墨钢轧辊来解决上述弊端。
技术实现要素：
本发明的针对上述弊端，首先提供一种高硬度石墨钢型钢轧辊的技术方案。
一种高硬度石墨钢型钢轧辊的制备方法，其特征在于：该高硬度石墨钢型钢轧辊的浇注时化学成分为：C：2.00-2.10％；Si：1.35-1.65％；Mn：0.90-1.30％；Cr：1.50-2.50％；Ni：1.80-2.50％；Mo：0.50-0.70％；P≤0.030％；S≤0.025％；余量为Fe。
所述高硬度石墨钢型钢轧辊辊身表面硬度为：60-70HSC。
所述高硬度石墨钢型钢轧辊抗拉强度为：≥480MPa。
所述高硬度石墨钢型钢轧辊基体金相组织为：石墨+细晶粒状碳化物+贝氏体。
其次，提供一种高硬度石墨钢型钢轧辊的制备方法的技术方案。
一种高硬度石墨钢型钢轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、确定化学成分：该高硬度石墨钢型钢轧辊的化学成分为：C：2.00-2.10％；Si：1.35-1.65％；Mn：0.90-1.30％；Cr：1.50-2.50％；Ni：1.80-2.50％；Mo：0.50-0.70％；P≤0.030％；S≤0.025％；余量为Fe。
步骤二、浇注：采用纯净的半钢液，在液相温度的基础上，加温55-65℃出炉，加入0.03％的铝脱氧，经5-10分钟镇静，然后加入0.50-0.80％的CaSi合金球化处理，再用0.40-0.60％的BaCa孕育剂孕育，用电磁搅拌机搅拌0.5-1分钟浇注；
步骤三、热开箱热处理：轧辊至550-650℃时热开箱进行特殊热处理，至Acm+50-80℃保温24小时，出炉进行水雾喷淬，至480-580℃时回火处理，轧辊再经检测获得合格成品。
所述步骤二为：浇注时模具搁置在轻度振动磁盘底座上，通过振动，能使浇入的铁液缓慢冷凝固时致密结晶组织，提高轧辊的综合性能。
所述步骤三轧辊至550-650℃时热开箱后在轧辊两端R处至辊颈部位用40-50mm厚度的矿棉包扎好，防止辊颈与轧辊相对细小，传热过快易软化，使辊颈弯曲。
最后，提供一种轧辊的组件的技术方案。
一种轧辊的组件，包括两根基体金相组织为石墨+细晶粒状碳化物+贝氏体的高硬度石墨钢型钢轧辊，其中一根作为主轴，另一根作为副轴，两者相互啮合；主轴包括位于中部的辊身和位于辊身两端的辊颈、轴承挡辊颈；副轴包括位于中部的辊身和位于辊身两端的辊颈、轴承挡辊颈。
所述轧辊的组件的主轴辊身包括环绕辊身的3个凹槽，3个凹槽内各有一个台阶，副轴辊身包括环绕辊身的3个与主轴环绕辊身的3个凹槽相啮合的凸起。
所述轧辊的组件的主轴辊颈位于所述辊身两端，通过轴承挡辊颈与辊身相连；轴承挡辊颈与辊身有个20％弧度角相连；根据权利要求8所述的一种轧辊的组件，其特征在于：所述轧辊的组件的副轴辊颈位于所述辊身两端，通过轴承挡辊颈与辊身相连；轴承挡辊颈与辊身有个20％弧度角相连。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的特点：
(1)石墨呈球状，分布均匀，轧辊硬度高，辊面至孔型槽底基本无硬度落差，从而实现孔型各个部位磨损同步展开，使本产品具有极高的强度，极好的耐磨性和抗热疲劳裂纹性能，显著提高使用寿命。
(2)本发明的球化处理方法不同于球铁轧辊处理，不采用冲入法，而是在出钢后镇静5-10分钟再加入CaSi合金球化剂球化，然后再加入BaCa孕育剂孕育，浇入的铁液缓慢冷凝固时致密结晶组织，提高轧辊的综合性能，使产品具有抗事故冲击能力，并降低了粘钢倾向。
(3)本发明通过特殊热处理，轧辊至550-650℃时热开箱，经Acm+50-80℃保温24小时，出炉进行水雾喷淬，至480-580℃时回火处理，使产品组织细小、致密，无元素偏析，易减轻轧辊侧壁面的磨损，提高轧制产量和型钢的表面质量。
(4)本发明在轧辊热开箱后在轧辊两端R处至辊颈部位用40-50mm厚度的矿棉包扎好，有利于：一是保温，二是导热时缓慢升温，三是防止在采用水雾喷淬防水液直接喷入造成的快速激冷，导致该部位区段形成脆性相，影响轧辊辊颈的抗拉强度和辊颈过度硬化影响轴承的使用寿命，四是防止辊颈与轧辊相对细小，传热过快易软化，使辊颈弯曲(因辊颈搁置在垫架上，轧辊重力所致)。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明高硬度石墨钢型钢轧辊的结构示意图。
附图中的标号为：
主轴1、主轴辊身1-1、主轴辊颈1-2、主轴轴承挡辊颈1-3、副轴2、副轴辊身2-1、副轴辊颈2-2、副轴轴承挡辊颈2-3。
具体实施方式
【实施例1】本实施例的高硬度石墨钢型钢轧辊的结构如图1所示：本实施例的一种高硬度石墨钢型钢轧辊的组件，其特征在于：包括两根基体金相组织为：石墨+细晶粒状碳化物+贝氏体的高硬度石墨钢型钢轧辊，其中一根作为主轴1，另一根作为副轴2，两者相互啮合；主轴包括位于中部的辊身1-1和位于辊身1-1两端的辊颈1-2、轴承挡辊颈1-3；副轴包括位于中部的辊身2-1和位于辊身2-1两端的辊颈2-2、轴承挡辊颈2-3。
所述轧辊的组件的主轴1辊身1-1包括环绕辊身1-1的3个凹槽，3个凹槽内各有一个台阶，副轴2辊身2-1包括环绕辊身2-1的3个与主轴1环绕辊身1-1的3个凹槽相啮合的凸起。
所述轧辊的组件的主轴1辊颈1-2位于所述辊身1-1两端，通过轴承挡辊颈1-3与辊身1-1相连；轴承挡辊颈1-3与辊身1-1有个20％弧度角相连；所述轧辊的组件的副轴2辊颈2-2位于所述辊身2-1两端，通过轴承挡辊颈2-3与辊身2-1相连；轴承挡辊颈2-3与辊身2-1有个20％弧度角相连。
该高硬度石墨钢型钢轧辊的浇注时化学成分为：C：2.00％；Si：1.35％；Mn：0.90％；Cr：1.70％；Ni：1.90％；Mo：0.60％；P：0.020％；S：0.020％；余量为Fe。
所述高硬度石墨钢型钢轧辊辊身表面硬度设计值为：60-70HSC，实物产品实测为64.5HSD；所述高硬度石墨钢型钢轧辊抗拉强度设计值为：≥480MPa，实物产品实测为515MPa；所述高硬度石墨钢型钢轧辊基体金相组织为石墨+细晶粒状碳化物+贝氏体。
高硬度石墨钢型钢轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、确定化学成分：该高硬度石墨钢型钢轧辊的化学成分为：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、P、S；余量为Fe。
步骤二、浇注：采用纯净的半钢液，在液相温度的基础上，加温55-65℃出炉，加入0.03％的铝脱氧，经5-10分钟镇静，然后加入0.50-0.80％的CaSi合金球化处理，再用0.40-0.60％的BaCa孕育剂孕育，用电磁搅拌机搅拌0.5-1分钟浇注；
步骤三、热开箱热处理：轧辊至550℃时热开箱进行特殊热处理，至Acm+50℃保温24小时，出炉进行水雾喷淬，至490℃时回火处理，轧辊再经检测获得合格成品。
所述步骤二为：浇注时模具搁置在轻度振动磁盘底座上，通过振动，能使浇入的铁液缓慢冷凝固时致密结晶组织，提高轧辊的综合性能。
所述步骤三轧辊至550℃时热开箱后在轧辊两端R处至辊颈部位用40mm厚度的矿棉包扎好，防止辊颈与轧辊相对细小，传热过快易软化，使辊颈弯曲。
【实施例2】该高硬度石墨钢型钢轧辊的浇注时化学成分为：C：2.05％；Si：1.45％；Mn：1.10％；Cr：1.70％；Ni：1.95％；Mo：0.65％；P：0.010％；S：0.015％；余量为Fe。
所述高硬度石墨钢型钢轧辊辊身表面硬度设计值为：60-70HSC，实物产品实测为63.2HSD；所述高硬度石墨钢型钢轧辊抗拉强度设计值为：≥480MPa，实物产品实测为503MPa。
步骤三、热开箱热处理：轧辊至650℃时热开箱进行特殊热处理，至Acm+70℃保温24小时，出炉进行水雾喷淬，至510℃时回火处理，轧辊再经检测获得合格成品。
所述步骤三轧辊至570℃时热开箱后在轧辊两端R处至辊颈部位用45mm厚度的矿棉包扎好，防止辊颈与轧辊相对细小，传热过快易软化，使辊颈弯曲。
【实施例3】该高硬度石墨钢型钢轧辊的浇注时化学成分为：C：2.10％；Si：1.55％；Mn：1.20％；Cr：2.15％；Ni：2.30％；Mo：0.55％；P：0.021％；S：0.012％；余量为Fe。
所述高硬度石墨钢型钢轧辊辊身表面硬度设计值为：60-70HSC，实物产品实测为66.7HSD；所述高硬度石墨钢型钢轧辊抗拉强度设计值为：≥480MPa，实物产品实测为526MPa。
步骤三、热开箱热处理：轧辊至580℃时热开箱进行特殊热处理，至Acm+80℃保温24小时，出炉进行水雾喷淬，至580℃时回火处理，轧辊再经检测获得合格成品。
所述步骤三轧辊至565℃时热开箱后在轧辊两端R处至辊颈部位用50mm厚度的矿棉包扎好，防止辊颈与轧辊相对细小，传热过快易软化，使辊颈弯曲。
采用本发明制备的高硬度石墨钢型钢轧辊其特点在于，石墨呈球状，分布均匀，轧辊硬度高，辊面至孔型槽底基本无硬度落差，从而实现孔型各个部位磨损同步展开，使本产品具有极高的强度，极好的耐磨性和抗热疲劳裂纹性能，显著提高使用寿命；本发明的球化处理方法不同于球铁轧辊处理，不采用冲入法，而是在出钢后镇静5-10分钟再加入CaSi合金球化剂球化，然后再加入BaCa孕育剂孕育，浇入的铁液缓慢冷凝固时致密结晶组织，提高轧辊的综合性能，使产品具有抗事故冲击能力，并降低了粘钢倾向；通过特殊热处理，轧辊至550-650℃时热开箱，经Acm+50-80℃保温24小时，出炉进行水雾喷淬，至480-580℃时回火处理，使产品组织细小、致密，无元素偏析，易减轻轧辊侧壁面的磨损，提高轧制产量和型钢的表面质量；在轧辊热开箱后在轧辊两端R处至辊颈部位用40-50mm厚度的矿棉包扎好，有利于：一是保温，二是导热时缓慢升温，三是防止在采用水雾喷淬防水液直接喷入造成的快速激冷，导致该部位区段形成脆性相，影响轧辊辊颈的抗拉强度和辊颈过度硬化影响轴承的使用寿命，四是防止辊颈与轧辊相对细小，传热过快易软化，使辊颈弯曲(因辊颈搁置在垫架上，轧辊重力所致)。