权利要求

1.一种复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，所述复合铸造耐磨轧辊包括轧辊外层、中间层和辊芯，其制备方法具体包括如下步骤：

S1，将轧辊外层的原料加热熔化，得外层金属熔液;将所述外层金属熔液的温度升温至1595℃~1630℃，加入硅钙合金，调整成分合格后出炉至浇包内，然后向浇包内喂入多元合金线，扒渣，浇注，浇注结束后加入低熔点保护渣;其中，所述多元合金线的原料包括硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉;

S2，将轧辊中间层的原料和金属铜加热熔化后，依次加入硅铁合金、锰铁合金和金属锡，得中间层金属熔液;将所述中间层金属熔液升温至1495℃~1530℃，将部分中间层金属熔液出铁至第一铁水包内，出铁过程中随流加入硅铁颗粒，当轧辊外层的内表面温度为1290℃~1360℃时，浇注所述部分中间层金属熔液，浇注结束后加入保护渣;

S3，在第二铁水包底部放置稀土镁硅铁合金颗粒和硅钙钡合金粉，然后将剩余中间层金属熔液出铁至所述第二铁水包内，扒渣，得辊芯球墨铸铁铁水;当轧辊中间层内表面温度为1242℃~1295℃时，浇注所述辊芯球墨铸铁铁水，浇注过程中随流加入多元合金颗粒，浇注结束后，取出缓冷，粗加工，热处理，得复合铸造耐磨轧辊;其中，所述多元合金颗粒包括金属锑、金属铋和稀土硅铁合金。

2.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S1中，所述外层金属熔液的成分质量分数为：C 1.50%~2.20%，Si 0.30%~1.20%，Mn 0.40%~1.20%，P ≤0.030%，S≤0.025%，Cr 3.00%~8.00%，Ni 0.00%~1.50%，Mo 2.00%~8.00%，V 2.00%~9.00%，W 0.30%~2.00%，Nb 0.30%~2.00%，余量为Fe和不可避免的杂质;或

S1中，所述外层金属熔液的成分质量分数为：C 2.30%~3.30%，Si 0.30%~1.00%，Mn0.50%~1.20%，P≤0.10%，S≤0.05%，Cr 18.01%~22.00%，Ni 0.50%~1.70%，Mo 1.01%~3.00%，V 0.20%~0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质;或

S1中，所述外层金属熔液的成分质量分数为：C 2.90%~3.60%，Si 0.60%~2.00%，Mn0.40%~1.20%，P≤0.10%，S≤0.05%，Cr 1.00%~3.00%，Ni 3.01%~5.00%，Mo 0.20%~2.00%，V0.50%~2.50%，W 0.00%~8.00%，Nb 0.00%~1.00%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S1中，所述硅钙合金的加入量为金属熔液质量的0.20%~0.25%;和/或

S1中，所述硅钙合金的化学组成及质量分数为：Ca 31.27%~33.50%，Si 58.06%~62.75%，C≤1.0%，Al≤2.4%，余量为Fe和不可避免的杂质;和/或

S1中，所述多元合金线的喂入量为7.5m/t~8.0m/t金属熔液，喂入速度为10m/min~12m/min。

4.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S1中，所述多元合金线中各原料的质量分数为：硼铁粉15%~16%，硅钙钡合金粉46%~48%，铝镁合金颗粒32%~34%，纳米TiC粉4.0%~4.5%，各组分之和为100%;和/或

S1中，所述硼铁粉的粒径为15目~25目，所述硅钙钡合金粉的粒径为20目~30目，所述铝镁合金颗粒的粒径为0.5mm~3.5mm;和/或

S1中，所述多元合金线的制备方法包括如下步骤：将硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉混合均匀，得混合粉末;采用低碳钢带包覆所述混合粉末，滚轧，得直径13mm~14mm的多元合金线;所述低碳钢带的化学成分为：C 0.08%~0.19%，Si 0.40%~0.49%，Mn 3.67%~3.95%，Al 2.08%~2.55%，S≤0.030%，P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质;所述低碳钢带的厚度为0.55mm~0.65mm;和/或

S1中，所述硼铁粉的化学组成为：B 19.09%~20.84%，C≤0.5%，Si≤2%，Al≤0.5%，S≤0.01%，P≤0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质;

所述硅钙钡合金粉的化学组成为：Si 42.16%~44.38%，Ca 10.26%~11.85%，Ba 10.40%~11.86%，C≤0.8%，P≤0.04%，S≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质;

所述铝镁合金粉的化学组成为：Al 72%~75%，Mg 25%~28%。

5.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S1中，所述浇注的铸型转速为900r/min~1100r/min，浇注的温度为1430℃~1460℃;和/或

S1中，所述低熔点保护渣为防氧化O型玻璃渣，其加入量为以轧辊外层内表面积为0.8kg/m2~1.0kg/m2。

6.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S2中，所述中间层金属熔液的成分为：C 3.22%~3.45%，Si 1.35%~1.58%，Mn 0.59%~0.76%，Cu 0.52%~0.65%，Sn0.05%~0.08%，P≤0.080%，S≤0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质。

7.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S2中，所述硅铁颗粒的化学成分为：Si 74.80%~76.17%，Al≤1.0%，Ca≤1.0%，Mn≤0.4%，Cr≤0.3%，P≤0.035%，S≤0.020%，C≤0.10%，余量为Fe和不可避免的杂质;和/或

S2中，所述硅铁颗粒的粒径为5mm~12mm;和/或

S2中，所述硅铁颗粒的加入量为所述部分中间层金属熔液质量的0.7%~0.9%;和/或

S2中，所述部分中间层金属熔液的浇注温度为1355℃~1385℃，中间层浇注厚度为16mm~22mm;和/或

S2中，所述保护渣为无水四硼酸钠，其加入量以轧辊中间层内表面计为0.40kg/m2~0.45kg/m2。

8.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S3中，所述稀土镁硅铁合金颗粒的粒径为7mm~12mm;和/或

S3中，所述稀土镁硅铁合金颗粒的加入量为剩余中间层金属熔液质量的1.2%~1.4%，所述硅钙钡合金粉的加入量为剩余中间层金属熔液质量的0.5%~0.6%;和/或

S3中，所述稀土镁硅铁合金颗粒的化学成分为：Mg 11.15%~11.82%，RE 2.21%~2.68%，Si 40.16%~41.96%，Ca 2.08%~2.66%，余量为Fe和不可避免的杂质;

S3中，所述稀土硅铁合金的化学成分为：RE 27.42%~29.27%，Si 38.66%~41.51%，Mn<3.0%，Ca<5.0%，Ti<3.0%，余量为Fe和不可避免的杂质。

9.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S3中，所述辊芯球墨铸铁铁水的浇注温度为1325℃~1350℃;和/或

S3中，所述多元合金颗粒中各原料的质量分数为：金属锑9%~10%，金属铋3%~4%，稀土硅铁86%~88%，各组分之和为100%;和/或

S3中，所述多元合金颗粒的粒径为0.8mm~3.5mm;和/或

S3中，所述多元合金颗粒的加入量为进入铸型内辊芯球墨铸铁铁水质量的0.25%~0.30%。

10.如权利要求1所述的复合铸造耐磨轧辊制备方法，其特征在于，S3中，所述热处理包括淬火和回火处理，其中，所述淬火的温度为1020℃~1080℃，淬火的时间为3h~5h;所述回火的温度为520℃~580℃，回火的时间为18h~22h;或

S3中，所述热处理为回火处理，所述回火的温度为350℃~400℃，处理时间为22h~28h。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其涉及一种复合铸造耐磨轧辊制备方法。

背景技术

[0002]轧辊是轧钢生产中的重要消耗备件。随着轧钢技术的发展和轧机自动化水平的不断提升，对轧辊的强韧性和耐磨性提出了更高的要求。为了提高轧辊的性能满足轧机的需要，轧辊工作者开发了电渣重熔、喷射成形、锻造和双频淬火等工艺技术。

[0003]中国发明专利CN103146978A公开了一种生产高铬低磷轧辊用电渣钢的方法。技术方案是：包含顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气、方坯连铸、双极串联抽锭式电渣重熔工序，生产出高铬低磷轧辊用钢。该发明与传统的电炉配合固定式电渣重熔工艺生产轧辊用钢相比，综合成材率提高了10%，成品直径600mm长度6m的电渣钢锭中铬含量控制在3.00%以上、磷含量在0.012%以下，其他化学元素同样实现了稳定和优化控制，且表面质量和内部组织良好。该方法很好满足了下游用户需求，并实现了较好的经济效益。中国发明专利CN118080785A还公开了一种辊颈加强轧辊制造方法，属于轧辊铸造领域，包括步骤1：按辊颈加强轧辊化学成分配比正常铸造铸钢轧辊;步骤2：将铸造好的铸钢轧辊，在辊颈位置进行锯切获取断颈轧辊;步骤3：对锯切后的断颈轧辊辊颈锯切面进行平整、抛光，保证锯切面无氧化、无杂质、保持金属光泽;步骤4：将断颈轧辊预热消除应力;步骤5：预热后断颈轧辊立在电渣炉内，锯切面朝上，加入渣料，使用同材质或高材质的电极锭进行电渣重熔铸造辊颈，获取辊颈加强轧辊;步骤6：对重熔后的辊颈加强轧辊空冷4~6小时脱模;步骤7：脱模后按照回火温度退火，退火后进行机加工。该发明可制造辊颈强度高的轧辊满足轧制需求。中国发明专利CN112410673A还公开了一种超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的制造方法，包括按照化学成分及重量百分比冶炼和锻造辊坯、预备热处理以及最终热处理;所述化学成分及重量百分比如下：碳0.80~1.20%、硅0.20~1.45%、锰0.15~0.40%、铬7.70~8.30%、钼1.20~3.00%、钒1.50~2.50%、钨0.80~2.00%、铌0.40~0.60%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、其余为铁和不可避免的杂质;所述冶炼包括电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及喷射成形制得钢锭;所述喷射成形的工艺参数如下：雾化气体为氮气，雾化压力为0.3~0.6MPa，喷射距离为400~500mm，喷射角为25~30°，导流嘴直径为3.5~4.5mm，喷射温度为1450~1550℃;所述最终热处理包括高温整体淬火和高温回火;所述高温整体淬火温度为1100~1150℃，时间为2~3h;所述高温回火温度为520~580℃，时间为10~15h。中国发明专利CN111270122A还公开了一种铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊，铌微合金化冷轧辊的制造方法，包括s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ni、P及S的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水;s2、精炼;s3、真空处理;s4、浇注电极棒、并对电极棒进行退火处理;s5、电渣重熔铸锭;s6、锻造：先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理;s7、热处理冷轧辊;s8、粗、精加工冷轧辊。该发明所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，可克服Nb易烧损而难以控制的难题，从而可制造出含有铌元素的冷轧辊;且制备的冷轧辊具有较高的硬度和耐磨性，及较长的使用寿命。中国发明专利CN109807554A还公开了一种冷轧辊的制造工艺，依次包括铸锭、锻造、锻后热处理、粗车加工、调质处理、精车加工、表面淬火、冷处理、低温回火、精磨加工、表面毛化、电化学钝化工序;其中，所述表面淬火工序中，采用双频淬火机床对所述冷轧辊的工作面进行双频淬火处理;所述表面毛化工序中，采用EDT电火花毛化机床对冷轧辊的工作面进行毛化处理;所述电化学钝化工序中，采用脉冲电化学去毛刺设备，对冷轧辊的工作面上的微观尖峰部位进行去毛刺钝化处理。该发明提高了EDT毛化冷轧辊的使用寿命和轧制件的质量，并降低了换辊频率。中国发明专利CN114032364A还公开了一种材质为EN~9的轧辊表面热处理工艺，轧辊淬火前经调质热处理硬度达35~45HSD，预热温度选择在350~450℃，保温时间为12~16h，预热保温阶段结束后，使用50/250Hz双频淬火机床进行表面加热淬火，淬火时选择加热温度860~870℃，50Hz淬火功率维持在510±10KW，250Hz淬火功率维持在210±10KW，下降速度0.8~1.0mm/s，旋转速度选择35~40r/min，淬火水压维持在0.8~0.9MPa，淬火总时间50±5min;淬火后在水池中进行续冷，续冷80±10min后完成淬火过程;淬火后辊身硬度在75~80HSD，选择回火温度300±10℃完成表面热处理过程;热处理后辊身硬度达到45~50HSD，轧辊质量较好，硬度均匀性在1.5HSD以内，高于整体调质的3HSD，抗事故性好。采用电渣重熔、喷射成形、锻造和双频淬火等工艺技术生产轧辊，尽管能提升轧辊性能，但存在生产效率低、能耗和成本高等不足。

[0004]针对轧辊使用中需要辊身(辊面)具有高硬度和优异的耐磨性，而辊颈必须具有高强度和高韧性，确保轧辊使用中不发生断辊事故，采用复合铸造方法生产轧辊，有望显著提升轧辊综合性能。中国发明专利CN118531318A公开了一种高硼低合金高速钢轧辊及其加工成型方法，其化学成分为(重量百分比)：C：1.2~1.8%，Cr：4.5~6.5%，W：1.0~3.0%，Mo：1.0~3.0%，V：3.0~5.0%，Al：0.6~1.2%，Si：0.8~1.2%，N：0.05~0.15%，B：0.04~0.12%，Nb：0.05~0.20%，Ti：0.06~0.18%，Y：0.04~0.15%，Mn<0.5%，P<0.04%，S<0.04%，余量Fe，该发明中，采用离心复合铸造工艺，一次成型，生产效率比锻造工艺提高50%以上，有效的提高了生产效率，同时离心复合铸造工艺可以获得均匀的组织结构，减少缺陷，提高轧辊的质量，进而减少加工工序，降低生产成本。中国发明专利CN114737107A还公开了一种光亮钢材成品机架用无限冷硬离心复合铸造轧辊及工艺，其轧辊包括轧辊外层和轧辊芯部，轧辊外层的化学组分和质量百分含量如下：C 3.00~3.50%，Si 0.60~1.20%，Mn 0.60~1.20%，Cr 1.20~1.80%，Ni 3.50~4.50%，Mo 0.40~0.80%，铌+钒 1.00~2.00%，P≤0.03%，S≤0.025%，Re≥0.02%，余量为Fe和不可避免杂质;轧辊芯部的化学组分和质量百分含量如下：C 3.00~3.40%，Si 200~2.50%，Mn 0.40~0.60%，Cr 0.10~0.20%，Mg≥0.04%，余量为Fe和不可避免杂质;其工艺包括以下步骤：炉料选择;熔炼过程中合金的加入;浇注工艺;轧辊特殊热处理工艺;轧辊性能检测。该发明加入碳化物形成钒元素和强细化晶粒元素铌，改善了轧辊的理化性能，工作层硬度高，耐磨性能好，轧制中不易产生氧化性热裂纹。中国发明专利CN113369462A还公开了一种Cr5合金铸钢轧辊及其生产方法，轧辊的辊身外层材质为Cr5合金钢材质，其化学成分及重量百分比为：C 0.3~0.9%，Si 0.3~0.8%，Mn 0.5~0.8%，P≤0.04%，S≤0.02%，Cr4.5~5.5%，N 0.5~1.0%，Mo 0.3~0.9%，V 0.04~0.2%;芯部材质为低合金钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.5~2.0%，Si 1.1~1.8%，Mn 0.4~1.0%，P≤0.04%，S≤0.02%，Cr≤0.30%，Ni 0~0.5%，Mo 0~0.2%;该轧辊通过离心复合铸造方法获得。轧辊芯部选用低合金钢材质与其外层材质相匹配，可有效提高轧辊芯部机械性能，在不降低轧辊辊颈及芯部抗拉强度的前提下，显著提高轧辊辊颈及芯部的塑性、韧性，提高轧辊的抗事故性能;采用激冷底箱可实现轧辊底颈及芯部钢水浇注后顺序凝固，减少了底颈及芯部疏松产生，避免发生断辊等恶性事故。中国发明专利CN106636877A还公开了一种高铬铸铁复合铸造型钢产品轧辊，该高铬铸铁复合铸造型钢产品轧辊的化学成分分外层和心部两部分配置，其中外层化学成分为：C 2.80~3.30%;Si 0.50~1.00%;Mn 0.50~1.20%;Cr 10.00~15.00%;Ni 1.50~2.50%;Mo 1.00~1.50%;V 0.20~0.60%;Nb 0.10~0.30%;P≤0.03%;S≤0.025%;心部化学成分为：C 3.00~3.40%;Si 1.80~2.50%;Mn 0.30~0.70%;Nb≥0.10%;Ni≥0.30%;P≤0.03%;S≤0.025%;Mg 0.04~0.07%;余量为Fe及少量残余元素。该发明与普通轧辊相比，通过优化配置，提高型钢轧辊的表面质量，延长轧辊使用寿命，降低型钢轧辊的生产成本，增强了产品的市场竞争力。中国发明专利CN106350730A还公开了高耐磨合金工具钢轧辊及其制造方法，它应用于热带连轧机精轧前段及中宽厚板轧机，工作层各合金成分及重量百分含量为C 1.50~2.00%，Si 0.30~1.00%，Mn 0.50~1.20%，P≤0.10%;S≤0.05%，Cr10.0~15.0%，Ni 0.50~2.00%，Mo 0.20~1.50%，V 0.20~2.00%，其余为Fe和不可避免的杂质。该发明采用离心复合铸造的工艺方法并经过1020~1100℃×40~80min喷雾冷却的淬火热处理工艺以及450~550℃×10~20h的三段回火生产制得，是一种具有高耐磨性、低氧化膜生长速度、优异抗热裂性的轧辊。中国发明专利CN105618715A还公开了一种耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法，复合轧辊由辊身高速钢和辊芯球墨铸铁通过离心复合铸造成一体，辊身钢水的化学组成及其质量分数控制在1.5~2.4%C、3.5~6.0%Cr、3.5~6.0%Mo、3.5~6.0%V、1.5~3.5%W、0.6~1.2%Nb、0.5~1.2%Ni、0.3~0.8%Si、0.3~0.8%Mn、S≤0.04%、P≤0.04%，余量Fe，对辊身钢水进行脱氧并采用多元微合金钢对钢水进行炉外变质处理，然后在离心机上浇注成轧辊，辊芯采用球墨铸铁，轧辊经淬火后回火处理，具有硬度高、强韧性和耐磨性好等特点，具有优异的使用效果。但是，采用普通离心复合铸造方法生产的复合轧辊，轧辊外层与辊芯结合强度低，且轧辊外层的合金元素易渗入辊芯内，导致辊芯部位硬度升高，韧性和塑性降低。采用普通离心复合铸造方法生产的复合轧辊使用中易发生剥落、开裂和断辊事故，严重影响轧钢生产线的正常运行。

发明内容

[0005]针对现有复合铸造耐磨轧辊存在的上述的问题，本发明提供一种复合铸造耐磨轧辊制备方法。

[0006]为解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案是：

一种复合铸造耐磨轧辊制备方法，所述复合铸造耐磨轧辊包括轧辊外层、中间层和辊芯，其制备方法具体包括如下步骤：

S1，将轧辊外层的原料加热熔化，得外层金属熔液;将所述外层金属熔液的温度升温至1595℃~1630℃，加入硅钙合金，调整成分合格后出铁至浇包内，然后向浇包内喂入多元合金线，扒渣，浇注，浇注结束后加入低熔点保护渣;其中，所述多元合金线的原料包括硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉;

S2，将轧辊中间层的原料和金属铜加热熔化后，依次加入硅铁合金、锰铁合金和金属锡，得中间层金属熔液;将所述中间层金属熔液升温至1495℃~1530℃，将部分中间层金属熔液出铁至第一铁水包内，出铁过程中随流加入硅铁颗粒，当轧辊外层的内表面温度为1290℃~1360℃时，浇注所述部分中间层金属熔液，浇注结束后加入保护渣;

S3，在第二铁水包底部放置稀土镁硅铁合金颗粒和硅钙钡合金粉，然后将剩余中间层金属熔液出铁至所述第二铁水包内，扒渣，得辊芯球墨铸铁铁水;当轧辊中间层内表面温度为1242℃~1295℃时，浇注所述辊芯球墨铸铁铁水，浇注过程中随流加入多元合金颗粒，浇注结束后，取出缓冷，粗加工，热处理，得复合铸造耐磨轧辊;其中，所述多元合金颗粒包括金属锑、金属铋和稀土硅铁合金。

[0007]相对于现有技术，本发明提供的复合铸造耐磨轧辊制备方法，在外层金属熔液中加入硅钙合金对金属熔液进行充分脱氧，钙元素的加入有助于夹杂物由杆状和块状变为团球状，促进夹杂物从金属熔液中排出，提高外层金属熔液的纯净度，改善轧辊的抗疲劳性能。同时，将硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉以多元合金线的形式喂入到浇包的外层金属熔液中，其中，铝镁元素具有优异的脱氧脱硫效果，且镁元素具有优异的细化轧辊外层(即轧辊工作层)的作用，可显著提高轧辊的韧性和抗疲劳性能，确保轧辊在使用过程中不发生开裂和剥落，加入的硼固溶于轧辊基体中，可显著提升轧辊的淬透性，纳米TiC的加入，不但可细化轧辊凝固组织，还能显著提升轧辊的耐磨性。此外，纳米TiC与钙、钡的复合作用，可促进轧辊工作层中网状分布的碳化物变成孤立分布的碳化物，从而显著提升轧辊的冲击韧性，确保轧辊在使用过程中不开裂、不剥落，显著延长轧辊的使用寿命。

[0008]中间层中加入铜元素，其不但能细化铸铁凝固组织，还能增加铸铁中珠光体数量，提高铸铁的强度和韧性;锡元素能够聚集在石墨-奥氏体界面上，阻碍碳向石墨的扩散，促进碳固溶于奥氏体中，有助于珠光体的形成，从而提高铸铁的强度。同时，在中间层金属熔液出铁过程随流加入硅铁颗粒，可增加石墨凝固核心数量，细化石墨组织，防止中间层出现白口组织，同时，还能显著降低中间层的脆性。

[0009]轧辊尺寸较大，辊芯铁水在静态下浇注，凝固时间长，普通球铁易发生球化衰退，显著降低球铁的强韧性。本发明在辊芯铁水浇注过程中，随流加入由锑、铋和稀土硅铁混合而成的多元合金颗粒，可显著增加石墨核心数量，防止出现石墨衰退，确保轧辊芯部具有良好的球化效果，从而确保复合轧辊辊芯具有优异的强韧性。

[0010]作为本发明的一种具体实施方式，S1中，所述轧辊外层的原料包括废钢、增碳剂和铁合金。所述废钢包括Q235废钢、废旧高速钢、废旧高铬铸铁或废旧高镍铬钼铸铁。所述增碳剂和铁合金的加入量按照轧辊外层成分的要求通过常规调整得到即可，本发明不做特殊限定。

[0011]作为本发明的一种具体实施方式，若S1中，所述废钢选择废旧高速钢和Q235废钢，则所述外层金属熔液的成分质量分数为：C 1.50%~2.20%，Si 0.30%~1.20%，Mn 0.40%~1.20%，P ≤0.030%， S≤0.025%，Cr 3.00%~8.00%，Ni 0.00%~1.50%，Mo 2.00%~8.00%，V2.00%~9.00%，W 0.30%~2.00%，Nb 0.30%~2.00%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0012]以废旧高速钢和Q235为原料，控制外层金属熔液成分在上述范围内，可使轧辊具有硬度高、红硬性和耐磨性好的优点。

[0013]作为本发明的一种具体实施方式，若S1中，所述废钢选择Q235废钢和废旧高铬铸铁，则所述外层金属熔液的成分质量分数为：C 2.30%~3.30%，Si 0.30%~1.00%，Mn 0.50%~1.20%，P≤0.10%，S≤0.05%，Cr 18.01%~22.00%，Ni 0.50%~1.70%，Mo 1.01%~3.00%，V0.20%~0.60%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0014]以废旧高铬铸铁和Q235为原料，控制轧辊外层金属熔液成分在上述范围内，可使轧辊中含有较多的M7C3型碳化物，提高轧辊的耐磨性。

[0015]作为本发明的另一种具体实施方式，若S1中，所述废钢选择Q235废钢和废旧高镍铬钼铸铁，则所述外层金属熔液的成分质量分数为：C 2.90%~3.60%，Si 0.60%~2.00%，Mn0.40%~1.20%，P≤0.10%，S≤0.05%，Cr 1.00%~3.00%，Ni 3.01%~5.00%，Mo 0.20%~2.00%，V0.50%~2.50%，W 0.00%~8.00%，Nb 0.00%~1.00%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0016]以废旧高镍铬钼铸铁和Q235为原料，控制轧辊外层金属熔液成分在上述范围内，可使轧辊具有优异的淬透性和耐磨性，在铸态下即可获得马氏体基体，不需要后续高温淬火处理。

[0017]作为本发明的一种具体实施方式，采用两台中频感应电炉分别冶炼轧辊外层金属液、轧辊中间层和辊芯金属液。采用一台电炉同时冶炼中间层和辊芯铁水，不但可降低设备投入，简化冶炼操作，还能有效降低生产能耗，提高生产效率。

[0018]进一步地，S1中，所述硅钙合金的加入量为金属熔液质量的0.20%~0.25%。

[0019]进一步地，S1中，所述硅钙合金的化学组成及质量分数为：Ca 31.27%~33.50%，Si58.06%~62.75%，C≤1.0%，Al≤2.4%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0020]进一步地，S1中，所述多元合金线的喂入量为7.5m/t~8.0m/t金属熔液，喂入速度为10m/min~12m/min。

[0021]进一步地，S1中，所述多元合金线中各原料的质量分数为：硼铁粉15%~16%，硅钙钡合金粉46%~48%，铝镁合金颗粒32%~34%，纳米TiC粉4.0%~4.5%，各组分之和为100%。

[0022]硼铁粉中的硼元素与铁形成硼化铁等硬质相，提高轧辊表面硬度与耐磨性，还能细化晶粒，提升综合力学性能。硅钙钡合金粉通过脱氧去除金属液中的氧，降低表面张力以改善铸造性能，其合金化作用也能提升轧辊性能。铝镁合金颗粒不仅能进一步脱氧精炼，还能通过固溶强化提高轧辊强度与韧性，同时改善表面质量。纳米TiC粉凭借自身高硬度、高耐磨性以及良好的高温稳定性，提高轧辊表面硬度、高温尺寸稳定性，其与金属基体良好的界面结合力能有效传递载荷，阻止裂纹扩展。这些成分共同作用，全面提升了轧辊的性能与使用寿命。

[0023]进一步地，S1中，所述硼铁粉的粒径为15目~25目，所述硅钙钡合金粉的粒径为20目~30目，所述铝镁合金颗粒的粒径为0.5mm~3.5mm。

[0024]进一步地，S1中，所述多元合金线的制备方法包括如下步骤：

将硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉混合均匀，得混合粉末;采用低碳钢带包覆所述混合粉末，滚轧，得直径13mm~14mm的多元合金线。

[0025]结合上述，作为一种具体实施方式，所述低碳钢带的化学成分为：C 0.08%~0.19%，Si 0.40%~0.49%，Mn 3.67%~3.95%，Al 2.08%~2.55%，S≤0.030%，P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述低碳钢带的厚度为0.55mm~0.65mm。所述低碳钢带的化学成分为：C0.08%~0.19%，Si 0.40%~0.49%，Mn 3.67%~3.95%，Al 2.08%~2.55%，S≤0.030%，P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质;所述低碳钢带的厚度为0.55mm~0.65mm。

[0026]需要说明的是，S1中，喂入多元合金线8min~10min后，再进行扒渣。

[0027]进一步地，S1中，所述硼铁粉的化学组成为：B 19.09%~20.84%，C≤0.5%，Si≤2%，Al≤0.5%，S≤0.01%，P≤0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质;

所述硅钙钡合金粉的化学组成为：Si 42.16%~44.38%，Ca 10.26%~11.85%，Ba10.40%~11.86%，C≤0.8%，P≤0.04%，S≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质;

所述铝镁合金粉的化学组成为：Al 72%~75%，Mg 25%~28%。

[0028]进一步地，S1中，所述浇注的铸型转速为900r/min~1100r/min，浇注的温度为1430℃~1460℃。

[0029]进一步地，S1中，所述低熔点保护渣为防氧化O型玻璃渣，其加入量为以轧辊外层内表面积为0.8kg/m2~1.0kg/m2。

[0030]需要说明的是，外层浇注完毕后需要立即加入低熔点保护渣，以防止外层金属的氧化，提高外层金属和中间层金属的冶金结合效果，确保轧辊在使用过程中不会发生开裂和脱落。

[0031]作为本发明的一种具体实施方式，所述中间层的原料包括废钢和增碳剂。所述废钢为Q235废钢。各原料的加入量以中间层金属熔液的成分要求进行常规调整即可，本发明不做特殊限定。外层和中间层的增碳剂可选择本领域常规的增碳剂，如石油焦粉，本发明不做特殊限定。

[0032]作为本发明的一种具体实施方式，所述金属铜采用铜板。

[0033]进一步地，S2中，所述中间层金属熔液的成分为：C 3.22%~3.45%，Si 1.35%~1.58%，Mn 0.59~0.76%，Cu 0.52%~0.65%，Sn 0.05%~0.08%，P≤0.080%，S≤0.040%，余量为Fe及不可避免的杂质。

[0034]进一步地，S2中，所述硅铁颗粒的化学成分为：Si 74.80%~76.17%，Al≤1.0%，Ca≤1.0%，Mn≤0.4%，Cr≤0.3%，P≤0.035%，S≤0.020%，C≤0.10%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0035]进一步地，S2中，所述硅铁颗粒的粒径为5mm~12mm。

[0036]进一步地，S2中，所述硅铁颗粒的加入量为所述部分中间层金属熔液质量的0.7%~0.9%。

[0037]进一步地，S2中，所述部分中间层金属熔液的浇注温度为1355℃~1385℃，中间层浇注厚度为16mm~22mm。

[0038]将中间层金属熔液的浇注温度控制在1355℃~1385℃，并在轧辊外层内表面温度为1290℃~1360℃时浇注中间层金属熔液，可防止轧辊外层与中间层金属熔液混在一起，使中间层起到很好隔绝的作用，避免轧辊外层中的合金元素进入辊芯层，确保辊芯层具有良好的球化效果和优异的强韧性。

[0039]本发明克服了普通双金属离心复合轧辊外层金属容易混入辊芯球铁中，导致辊芯球化效果差和辊芯球铁强韧性不足问题的出现。

[0040]进一步地，S2中，所述保护渣为无水四硼酸钠，其加入量以轧辊中间层内表面积为0.40kg/m2~0.45kg/m2。

[0041]进一步地，S3中，所述稀土镁硅铁合金颗粒的粒径为7mm~12mm;所述硅钙钡合金粉的粒径为20目~30目。

[0042]进一步地，S3中，所述稀土镁硅铁合金颗粒的加入量为剩余中间层金属熔液质量的1.2%~1.4%，所述硅钙钡合金粉的加入量均为剩余中间层金属熔液质量的0.5%~0.6%。

[0043]进一步地，S3中，所述稀土镁硅铁合金颗粒的化学成分为：Mg 11.15%~11.82%，RE2.21%~2.68%，Si 40.16%~41.96%，Ca 2.08%~2.66%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0044]进一步地，S3中，所述稀土硅铁合金的化学成分为：RE 27.42%~29.27%，Si 38.66%~41.51%，Mn<3.0%，Ca<5.0%，Ti<3.0%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0045]进一步地，S3中，所述辊芯金属熔液的浇注温度为1325℃~1350℃。

[0046]进一步地，S3中，所述多元合金颗粒中各原料的质量百分含量为：金属锑9%~10%，金属铋3%~4%，稀土硅铁86%~88%，各组分之和为100%。

[0047]进一步地，S3中，所述多元合金颗粒的粒径为0.8mm~3.5mm。

[0048]进一步地，S3中，所述多元合金颗粒的加入量为进入铸型内辊芯金属熔液质量的0.25%~0.30%。

[0049]需要说明的是，S3中，浇注结束后8h~12h后从铸型中取出轧辊，放入缓冷坑进行缓冷。

[0050]进一步地，S3中，所述热处理包括淬火和回火处理，其中，所述淬火的温度为1020℃~1080℃，淬火的时间为3h~5h;所述回火的温度为520℃~580℃，回火的时间为18h~22h。

[0051]需要说明的是，若外层是高速钢，则热处理选择淬火+回火的处理方式，高镍铬钼铸铁直接采用回火处理，高铬铸铁可以采用淬火+回火的处理方式，也可以采用直接回火的热处理方式。

[0052]进一步地，S3中，所述热处理为回火处理，所述回火的温度为350℃~400℃，处理时间为22h~28h。

[0053]需要说明的是，本发明中轧辊外层和中间层采用离心浇注的方式，辊芯采用静态顶铸的方式。

[0054]本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明实现了两台电炉冶炼三种金属熔液，生产效率高，能耗低。

[0055](2)本发明复合铸造耐磨轧辊由于中间层的加入和辊芯采用随流浇注孕育，使辊芯和辊颈球铁具有球化效果好，球化率超过95%，辊芯和辊颈球铁的抗拉强度超过550MPa，延伸率超过12%，确保复合铸造耐磨轧辊使用中不会发生断辊事故。

[0056](3)本发明复合铸造耐磨轧辊外层与中间层是离心复合铸造而成，结合强度高，中间层和辊芯都是同炉冶炼的铁水，中间层和辊芯复合效果好，实现了牢固的冶金结合，确保轧辊使用中不发生剥落和脱套事故。

[0057](4)本发明复合铸造耐磨轧辊外层凝固组织细小，碳化物呈孤立分布，强韧性和耐磨性好，相同工况下，本发明轧辊的耐磨性比普通离心复合轧辊提升30%以上。

附图说明

[0058]图1为本发明实施例1制备的复合轧辊的结构示意图;其中，11-辊颈;12-外层(辊身工作层);13-中间层;14-辊芯;

图2为本发明实施例采用的复合铸造耐磨轧辊合箱后的填芯示意图;其中，1-冒口箱;2-端盖;3-铸型;4-外层金属;5-中间层铸铁;6-底座箱;7-耐火砖;8-底板。

具体实施方式

[0059]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

[0060]为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

[0061]以下实施例中所用硼铁粉的粒径为15~25目，硅钙合金粉的粒径为20~30目，铝镁合金颗粒的粒径为0.5~3.5mm，硅铁颗粒的粒径为5~12mm，稀土镁硅铁合金颗粒的粒径为7~12mm。

[0062]以下实施例中冲击韧性按照GB/T 229-2020 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法;延伸率和抗拉强度按照GB/T228.1-2020 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法;硬度按照GB/T 13313-2008轧辊肖氏 里氏硬度试验方法。

[0063]实施例1

本实施例提供一种复合铸造耐磨轧辊制备方法，参见图1，复合铸造耐磨轧辊由轧辊外层12、中间层13和辊芯14三部分组成，具体制备工艺包括如下步骤：

S1，采用两台中频感应电炉分别冶炼轧辊外层12金属熔液、中间层13和辊芯14铁水;轧辊外层12为高速钢;

外层12材料的冶炼工艺为：将废旧高速钢、Q235废钢、石油焦增碳剂、铁合金混合加热熔化，得外层金属熔液(化学组成：C 1.93%，Si 0.77%，Mn 0.64%，P 0.028%，S 0.020%，Cr 5.28%，Ni 0.61%，Mo 3.76%，V 4.09%，W 0.84%，Nb 0.52%，余量为Fe和不可避免的杂质);当外层金属熔液温度升至1630℃时，加入硅钙合金(所述硅钙合金的化学组成及质量分数为：Ca 31.27%，Si 62.75%，C 0.55%，Al 1.63%，余量为Fe和不可避免的杂质)，硅钙合金加入量占炉内外层金属熔液质量的0.20%，炉前调整成分合格后出炉到浇包;外层金属熔液全部进入浇包后，采用喂丝机将多元合金线喂入浇包内的外层金属熔液中，多元合金线的加入量为8.0m/t金属熔液;多元合金线在浇包内的喂丝速度控制在10m/min;多元合金线加入金属熔液8min后，对包内金属熔液扒渣、静置，当温度降至1460℃时，将其浇入卧式离心机上的铸型3内，铸型3转速900r/min;外层12金属熔液浇注完毕后，立即加入防氧化熔剂O型玻璃渣，其加入量以轧辊外层12内表面计为0.8 kg/m2;

其中，多元合金线包括：15%硼铁粉、48%硅钙钡合金粉、33%铝镁合金颗粒和4%纳米TiC粉。硼铁粉的化学组成为：B 19.09%，C 0.37%，Si 0.84%，Al 0.26%，S 0.008%，P0.056%，余量为Fe和不可避免的杂质;硅钙钡合金粉的化学组成为：Si 42.16%，Ca 11.85%，Ba 10.40%，C 0.48%，P 0.033%，S 0.047%，余量为Fe和不可避免的杂质;铝镁合金颗粒的化学组成为：Al 72%，Mg 28%;

多元合金线的制备方法包括如下步骤：将硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉混合均匀，再将混合均匀的上述粉末采用厚度0.55~0.65mm的低碳软钢钢带包装，在合金包芯线机组上滚轧成直径φ13 mm多元合金线;低碳软钢钢带的化学组成为：C0.08%，Si 0.49%，Mn 3.67%，Al 2.55%，S 0.021%，P 0.032%，余量为Fe和不可避免的杂质;

S2，中间层13和辊芯14铁水的冶炼工艺是：将废钢、石油焦增碳剂和铜板在另外一台中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，依次加入硅铁、锰铁和金属锡，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在：C 3.22%，Si 1.58%，Mn 0.59%，Cu 0.65%，Sn 0.08%，S0.037%，P 0.061%，余量为Fe和不可避免的杂质;‌铁水温度升至1495℃时，先将部分中间层13铁水出炉到铁水包Ⅰ中，并在铁水出炉时，随铁水流加入硅铁颗粒(化学组成为：Si74.80%，Al 0.64%，Ca 0.39%，Mn 0.11%，Cr 0.17%，P 0.032%，S 0.013%，C 0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质)，硅铁颗粒加入量占进入铁水包Ⅰ内铁水质量的0.7%;将铁水包Ⅰ内的铁水浇入步骤S1离心机上的铸型3内;浇注前用非接触式测温仪测量铸型3内的轧辊外层12内表面温度，当温度为1290~1317℃时，在离心机上浇注中间层13铸铁铁水，中间层13铸铁铁水的浇注温度为1355℃，中间层13的浇注厚度为16 mm，中间层13浇注完毕后立即加入保护剂无水四硼酸钠，无水四硼酸钠的加入量以轧辊中间层13铸铁内表面计为0.40kg/m2;

S3，将步骤S2炉内的余下铁水全部出炉到铁水包Ⅱ中，铁水包Ⅱ底部预先放置稀土镁硅铁合金颗粒(化学组成：Mg 11.15%，Ce 2.68%，Si 40.16%，Ca 2.66%，余量为Fe和不可避免的杂质)和硅钙钡合金粉，稀土镁硅铁合金和硅钙钡合金粉的加入量分别占进入铁水包Ⅱ内铁水质量分数的1.2%和0.5%，经球化和孕育处理后获得球墨铸铁铁水，然后进行扒渣和静置;轧辊中间层13铸铁浇注完毕2min后，用非接触式测温仪测量轧辊中间层13铸铁内表面温度，当温度为1242~1276℃时，在静态下顶铸辊芯14球墨铸铁铁水，铁水浇注温度为1325℃;辊芯14球墨铸铁铁水浇注过程中，随铁水流加入由锑、铋和稀土硅铁混合而成的多元合金颗粒，多元合金颗粒加入量占进入铸型内球墨铸铁铁水质量分数的0.25%;辊芯14球铁铁水浇注完毕8小时后，取出轧辊进缓冷坑，然后进行粗加工;

其中，多元合金颗粒由质量分数9%的锑、4%的铋和87%的稀土硅铁组成;多元合金颗粒尺寸为0.8~3.5mm;所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：Ce 27.42%，Si 41.51%，Mn1.07%，Ca, 2.84%，Ti 0.95%，余量为Fe和不可避免的杂质;

S4，将粗加工后的轧辊(高速钢轧辊)进行淬火+回火处理，淬火加热温度1050℃，保温时间4h，风冷，回火加热温度550℃，保温时间20h，炉冷，最后精加工至规定尺寸和精度，复合铸造耐磨高速钢轧辊。

[0064]轧辊外层12的硬度为84.3 HSD，外层12的室温冲击韧性为14.8J/cm2;轧辊辊颈14(辊芯14)的抗拉强度575MPa，延伸率超过12.7%。

[0065]经检测，外层的夹杂物体积分数0.11%，辊芯的夹杂物体积分数0.13%。

[0066]实施例2

本实施例提供一种复合铸造耐磨轧辊制备方法，参见图1，复合铸造耐磨轧辊由轧辊外层12、中间层13和辊芯14三部分组成，具体制备工艺包括如下步骤：

S1，采用两台中频感应电炉分别冶炼轧辊外层12金属熔液和中间层13及辊芯14铁水;轧辊外层12为高铬铸铁;

外层12材料的冶炼工艺为：将Q235废钢、废旧高铬铸铁、石油焦增碳剂、铁合金混合加热熔化，得外层金属熔液(化学组成为：C 2.97%，Si 0.85%，Mn 0.82%，P 0.062%，S0.041%，Cr 18.87%，Ni 0.91%，Mo 2.05%，V 0.38%，余量为Fe和不可避免的杂质);当外层金属熔液温度升至1595℃时，加入硅钙合金(化学组成为：Ca 33.50%，Si 58.06%，C 0.27%，Al1.03%，余量为Fe和不可避免的杂质)，硅钙合金加入量占炉内外层金属熔液质量分数的0.25%，炉前调整成分合格后出炉到浇包;外层金属熔液全部进入浇包后，采用喂丝机将多元合金线喂入浇包内的外层金属熔液中，多元合金线的加入量为7.5m/t金属熔液;多元合金线在浇包内的喂丝速度控制在12m/min;多元合金线加入金属熔液10min后，对包内金属熔液扒渣、静置，当温度降至1430℃时，将其浇入卧式离心机上的铸型3内，铸型3转速1100r/min;外层12金属熔液浇注完毕后，立即加入防氧化熔剂O型玻璃渣，其加入量以轧辊外层12内表面计为1.0 kg/m2;

多元合金线包括：16%硼铁粉、46%硅钙钡合金粉、33.5%铝镁合金颗粒和4.5%纳米TiC粉。所述硼铁的化学组成及质量分数为：B 20.84%，C 0.26%，Si 1.05%，Al 0.41%，S0.009%，P 0.048%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述硅钙钡合金的化学组成及质量分数为：Si 44.38%，Ca 10.26%，Ba 11.86%，C 0.51%，P 0.030%，S 0.044%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述铝镁合金的化学组成及质量分数为：Al 75%，Mg 25%。

[0067]多元合金线的制备方法包括如下步骤：将硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉混合均匀，再将混合均匀的上述粉末采用厚度0.55~0.65 mm低碳软钢钢带包装，在合金包芯线机组上滚轧成直径φ14mm多元合金线;低碳软钢钢带的化学组成为：C0.19%，Si 0.40%，Mn 3.95%，Al 2.08%，S 0.029%，P 0.034%，余量为Fe和不可避免的杂质;

S2，中间层13和辊芯14铁水的冶炼工艺为：将废钢、石油焦增碳剂和铜板在另外一台中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，依次加入硅铁、锰铁和金属锡，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在：C 3.45%，Si 1.35%，Mn 0.76%，Cu 0.52%，Sn 0.05%，S0.036%，P 0.069%，余量为Fe和不可避免的杂质;‌铁水温度升至1530℃时，先将部分中间层13铁水出炉到铁水包Ⅰ中，并在铁水出炉时，随铁水流加入硅铁颗粒(化学组成为：Si76.17%，Al 0.76%，Ca 0.52%，Mn 0.33%，Cr 0.19%，P 0.032%，S 0.010%，C 0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质)，硅铁颗粒加入量占进入铁水包Ⅰ内铁水质量分数的0.9%;将铁水包Ⅰ内的铁水浇入步骤S1离心机上的铸型3内;浇注前用非接触式测温仪测量铸型3内的轧辊外层12内表面温度，当温度为1330~1360℃时，继续在离心机上浇注中间层13铸铁铁水，中间层13铸铁铁水的浇注温度为1385℃，中间层13浇注厚度为22mm，中间层13浇注完毕后立即加入保护剂无水四硼酸钠，无水四硼酸钠的加入量以轧辊中间层13铸铁内表面计为0.45 kg/m2;

S3，将步骤S2炉内的余下铁水全部出炉到铁水包Ⅱ中，铁水包Ⅱ底部预先放置稀土镁硅铁合金(化学组成为：Mg 11.82%，Ce 2.21%，Si 41.96%，Ca 2.08%，余量为Fe和不可避免的杂质)和硅钙钡合金粉，稀土镁硅铁合金和硅钙钡合金粉的加入量分别占进入铁水包Ⅱ内铁水质量分数的1.4%和0.6%;铁水经球化和孕育处理后获得球铁铁水，然后进行扒渣和静置;轧辊中间层13铸铁浇注完毕4min后，用非接触式测温仪测量轧辊中间层13铸铁内表面温度，当温度为1261~1295℃时，在静态下顶铸辊芯14球墨铸铁铁水，铁水浇注温度为1350℃;辊芯14球墨铸铁铁水浇注过程中，随铁水流加入由锑、铋和稀土硅铁混合而成的多元合金颗粒，多元合金颗粒加入量占进入铸型内球墨铸铁铁水质量分数的0.30%;辊芯14球铁铁水浇注完毕10小时后，取出轧辊进缓冷坑，然后进行粗加工;

多元合金颗粒包括：10%锑、4%铋和86%稀土硅铁;多元合金颗粒尺寸为0.8～3.5mm。所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：29.27% Ce，Si 41.51%，Mn 2.07%，Ca 3.80%，Ti 0.95%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0068]S4，将粗加工后的轧辊(高铬铸铁轧辊)进行淬火+回火处理，淬火加热温度1025℃，保温时间4h，风冷，回火加热温度525℃，保温时间22h，炉冷，最后精加工至规定尺寸和精度，得复合铸造耐磨高铬铸铁轧辊。

[0069]轧辊外层12的硬度为81.7 HSD，外层12的室温冲击韧性为10.8 J/cm2;轧辊辊颈14(辊芯14)的抗拉强度565MPa，延伸率超过13.2%。

[0070]经检测，复合轧辊的外层夹杂物体积分数0.08%，辊芯夹杂物体积分数0.11%。

[0071]实施例3

本实施例提供一种复合铸造耐磨轧辊制备方法，参见图1，复合铸造耐磨轧辊由轧辊外层12、中间层13和辊芯14三部分组成，具体制备工艺包括如下步骤：

S1，采用两台中频感应电炉分别冶炼轧辊外层12金属熔液、中间层13和辊芯14铁水;轧辊外层12为高镍铬钼铸铁;

外层12材料的冶炼工艺为：将Q235废钢、废旧高镍铬钼铸铁、石油焦增碳剂、铁合金混合加热熔化，得外层金属熔液(化学组成为：C 3.27%，Si 1.17%，Mn 0.88%，P 0.073%，S0.040%，Cr 2.15%，Ni 3.84%，Mo 0.95%，V 0.87%，Nb 0.28%，余量为Fe和不可避免的杂质);当外层金属熔液温度升至1613℃时，加入硅钙合金(化学组成为：Ca32.35%，Si 60.80%，C0.46%，Al 2.13%，余量为Fe和不可避免的杂质)，硅钙合金加入量占炉内外层金属熔液质量的0.22%，炉前调整成分合格后出炉到浇包;外层金属熔液全部进入浇包后，采用喂丝机将多元合金线喂入浇包内的外层金属熔液中，多元合金线的加入量为7.8m/t金属熔液，多元合金线在浇包内的喂丝速度控制在11m/min;多元合金线加入金属熔液9min后，对包内金属熔液扒渣、静置，当温度降至1446℃时，将其浇入卧式离心机上的铸型3内，铸型3转速1000r/min;外层12金属熔液浇注完毕后，立即加入防氧化熔剂O型玻璃渣，其加入量以轧辊外层12内表面计为0.9 kg/m2;

多元合金线包括：15.5%硼铁粉、47%硅钙钡合金粉、33.3%铝镁合金颗粒和4.2%纳米TiC粉。所述硼铁的化学组成及质量分数为：B 19.94%，C 0.28%，Si 1.26%，Al 0.19%，S0.005%，P 0.041%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述硅钙钡合金的化学组成及质量分数为：Si 42.82%，Ca 10.95%，Ba 10.81%，C 0.48%，P 0.039%，S 0.028%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述铝镁合金的化学组成及质量分数为：Al 74%，Mg 26%。

[0072]所述多元合金线的制备方法包括如下步骤：将硼铁粉、硅钙钡合金粉、铝镁合金颗粒和纳米TiC粉混合均匀，再将混合均匀的上述粉末采用厚度0.55~0.65 mm低碳软钢钢带包装，在合金包芯线机组上滚轧成直径φ13.5mm多元合金线;所述低碳软钢的化学组成及质量分数为：C 0.13%，Si 0.46%，Mn 3.80%，Al 2.26%，S 0.027%，P 0.034%，余量为Fe和不可避免的杂质;

S2，中间层13和辊芯14铁水的冶炼工艺是：将废钢、石油焦增碳剂和铜板在另外一台中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，依次加入硅铁、锰铁和金属锡，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在：C 3.36%，Si 1.42%，Mn 0.69%，Cu 0.58%，Sn 0.06%，S0.031%，P 0.047%，余量为Fe和不可避免的杂质;当‌铁水温度升至1516℃时，先将部分中间层13铁水出炉到铁水包Ⅰ中，并在铁水出炉时，随铁水流加入硅铁颗粒(化学组成为：Si75.38%，Al 0.66%，Ca 0.47%，Mn 0.15%，Cr 0.21%，P 0.031%，S 0.014%，C 0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质)，硅铁颗粒加入量占进入铁水包Ⅰ内铁水质量的0.8%;将铁水包Ⅰ内的铁水浇入步骤S1的离心机上的铸型3内;浇注前用非接触式测温仪测量铸型3内的轧辊外层12内表面温度，当温度为1310~1348℃时，在离心机上浇注中间层13铸铁铁水，中间层13铸铁铁水的浇注温度为1372℃，中间层13浇注厚度为20 mm，中间层13浇注完毕后立即加入保护剂无水四硼酸钠，无水四硼酸钠的加入量以轧辊中间层13铸铁内表面计为0.42 kg/m2;

S3，将步骤S2炉内的余下铁水全部出炉到铁水包Ⅱ中，铁水包Ⅱ底部预先放置稀土镁硅铁合金颗粒(化学组成为：Mg 11.73%，Ce 2.54%，Si 40.92%，Ca 2.57%，余量为Fe和不可避免的杂质)和硅钙钡合金粉，稀土镁硅铁合金颗粒和硅钙钡合金粉的加入量分别占进入铁水包Ⅱ内铁水质量分数的1.3%和0.55%;铁水经球化和孕育处理后获得球墨铸铁铁水，然后进行扒渣和静置;轧辊中间层13铸铁浇注完毕3min后，用非接触式测温仪测量轧辊中间层13铸铁内表面温度，当温度为1257~1288℃时，在静态下顶铸辊芯14球墨铸铁铁水，铁水浇注温度为1343℃;辊芯14球墨铸铁铁水浇注过程中，随铁水流加入由锑、铋和稀土硅铁混合而成的多元合金颗粒，多元合金颗粒加入量占进入铸型内球墨铸铁铁水质量的0.28%;辊芯14球铁铁水浇注完毕9h后，取出轧辊进缓冷坑，然后进行粗加工;

多元合金颗粒包括：9%锑、3%铋和88%稀土硅铁;多元合金颗粒尺寸为0.8~3.5mm;所述稀土硅铁的化学组成及质量分数为：Ce 28.63%，Si 39.75%，Mn 2.05%，Ca 4.27%，Ti1.84%，余量为Fe和不可避免的杂质;

S4，将粗加工后的轧辊(高镍铬钼铸铁轧辊)进行回火处理，回火加热温度385℃，保温时间25h，炉冷,最后精加工至规定尺寸和精度，得复合铸造耐磨高镍铬钼铸铁轧辊。

[0073]轧辊外层12的硬度为83.6 HSD，外层12的室温冲击韧性为7.3 J/cm2;轧辊辊颈14(辊芯14)的抗拉强度580MPa，延伸率超过12.5%。

[0074]经检测，复合轧辊的外层夹杂物体积分数0.09%，辊芯夹杂物体积分数0.13%。

[0075]实施例1~实施例3制备的辊芯和辊颈具有较好的球化效果，经检测，球化率超过95%。

[0076]用于热轧带钢轧机，相同工况下，本发明实施例1制备的复合耐磨轧辊(高速钢轧辊)的毫米过钢量达到2.20万吨，普通离心复合铸造高速钢轧辊的毫米过钢量只有1.65万吨，耐磨性比普通离心复合铸造高速钢轧辊提升30%以上。

[0077]用于热轧带钢轧机，相同工况下，本发明实施例2制备的复合耐磨轧辊(高铬铸铁轧辊)的毫米过钢量达到1.00万吨，普通离心复合铸造高速钢轧辊的毫米过钢量只有0.72万吨，耐磨性比普通离心复合铸造高铬铸铁轧辊提升38%以上。

[0078]用于热轧棒材轧机，相同工况下，本发明实施例3制备的复合耐磨轧辊(高镍铬钼铸铁轧辊)的毫米过钢量达到3400吨，普通离心复合铸造高镍铬钼铸铁轧辊的毫米过钢量达到2510吨，耐磨性比普通离心复合铸造高镍铬钼铸铁轧辊提升35%以上。

[0079]本发明实现了两台电炉冶炼三种金属熔液，生产效率高，能耗低，通过控制外层、中间层和辊芯的冶炼和浇注工艺，使得辊芯和辊颈球化效果好，球化率超过95%，辊芯和辊颈的抗拉强度超过550MPa，延伸率超过12%，辊身外层的硬度超过80HSD，室温冲击韧性超过7J/cm2，且各层结合强度高，中间层和辊芯是由同炉冶炼的铁水浇注而成，复合效果好，实现了牢固的冶金结合，确保轧辊在使用过程中不发生剥落和脱套事故，显著延长了轧辊的使用寿命，提高了轧机的作业效率，具有良好的经济效益和社会效益。

[0080]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

说明书附图(2)