一种热轧开坯用高合金工具钢轧辊及制备方法
技术领域
本发明属于钢铁锻造领域，具体涉及一种热轧开坯用高合金工具钢轧辊及制备方
法。
背景技术
随着国内国际钢铁产能严重过剩，钢铁行业产品结构加速调整，兼并重组、减能将
产已迫在眉睫，尤其是大型钢铁公司已强调生产高精尖的产品来强化市场竞争力，对轧辊
产品的要求越来越苛刻，尤其是使用性能方面提出了更高的要求，尤其是在热轧开坯轧辊
上更是提出了材质更新换代的要求，要求轧辊产品达到高耐磨性、高强度、高抗冲击韧性，
下机表面磨损量小、轧材表面质量平整，无剥落等。
目前在热轧开坯轧辊上主要以整体半钢轧辊和高铬钢离心复合轧辊为主，整体半
钢轧辊其硬度偏低，不耐磨，同时热裂纹情况特别严重，使用效果差，对高铬钢离心复合轧
辊在使用过程中出现剥落、热裂、使用表面质量不良等情况。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种热轧开坯用高合金
工具钢轧辊。
本发明的另一目的在于公开上述热轧开坯用高合金工具钢轧辊的制备方法。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：一种热轧开坯用
高合金工具钢轧辊，包括以下质量百分比的成分：C0.40～1.00，Si 0.60～1.20，Mn 0.60～
1.20，Ni 0.60～2.00，Cr 5.00～10.00，Mo 1.50～3.00，V0.30～1.00，S≤0.03，P≤0.04，
其余为Fe及不可避免的杂质。
其中，所述轧辊硬度为70/85HS ，径向硬度落差≤3HS。
一种热轧开坯用高合金工具钢轧辊的制备方法，包括以下步骤：
（1）冶炼：轧辊辊身工作层以优质废钢加相应合金材料为原料，在中频炉中进行冶炼，
冶炼温度为1560℃～1640℃；出炉前用1.0%～2.0%的铝对钢水进行脱氧，反应温度为1560
℃～1640℃，工作层钢水出炉包底加入0.2～0.4%的硅钙进行脱氧，出钢温度为1560～1600
℃；轧辊芯部为球墨铸铁，以废钢、生铁为主要原料，在中频炉中冶炼，冶炼温度为1380℃
～1460℃，出炉前在铁水包内加入孕育剂和球化剂，孕育剂为75硅铁，添加量为 0.5%～
1.0%，球化剂为稀土镁合金，添加量为1.2%～1.6%，出铁温度为1380℃～1440℃；
（2）立式离心浇注；首先浇注辊身工作层，钢水的浇注温度为1520℃～1580℃，浇铸时
离心机转速为300～500转/分钟，直到浇注的外层钢水温度冷却到1200℃～1300℃，进行浇
注中间层球墨铸铁铁水，中间层铁水浇注温度为1340～1400℃，浇注外层铁水重量的1/2～
2/3完毕后，再浇注芯部铁水，浇注芯部铁水温度为1320～1370℃，直至铁水浇注完毕；
（3）开箱清砂：浇注完毕后铸件在模具中辊身工作层部位覆盖一层保温棉，缓冷200小
时～250小时后，打开模具取出铸件，清理铸件表面附着的残砂残；
（4）热处理：将开箱后的铸件进行去应力退火，退火温度在600℃～750℃，保温时间250
～350小时，保温结束后随炉冷却；然后铸件进行机械加工到需要的尺寸和精度。采用整体
加热后进行淬火，淬火温度为900 ℃～1100℃，淬火保温时间6小时～12小时，采用喷水或
者吹风的冷却方式；回火温度400℃～550℃，通过三次回火，每次回火温度根据实际硬度要
求来控制，回火时间共计250～350小时，热处理结束后按照图纸尺寸进行精加工，并进行
UT、硬度、和金相检测。
有益效果：本发明与传统技术相比，具有如下优点：
（1）通过设计合理的合金工艺成分，尤其是Cr/C比例较整改半钢和高铬钢复合得到进
一步提升，通过钼、钒、镍合金加入的合理配比，能大幅度改善了热轧粗轧轧机工作辊的抗
冲击性能及抗热裂性，同时还提高了轧辊的耐磨性以及毫米轧制量，尤其是能大幅延长换
辊周期，提升了热轧开坯轧机的生产效率，同时其耐磨性能较整体半钢辊耐磨性提高3倍以
上，较高铬钢复合轧辊耐磨性提高1.5倍以上；
（2）采用立式离心三层复合的方式进行铸造生产，立式离心多层浇注能在保证辊身工
作层高硬度高耐磨性的同时，同时也有效保证轧辊中间层和工作层的良好过渡熔合，确保
结合层良好的冶金结合，同时也保证轧辊芯部的高强度韧性，提高了轧辊的表面质量和使
用寿命，本发明中轧辊的工作层和芯部采用不同的材质和不同的冶炼工艺，然后通过立式
离心铸造的方法将工作层、中间层以及芯部复合到一起。本发明中轧辊工作层浇注时，离心
机的转速控制在300～500转/分钟，可以使轧辊工作层在浇注过程中具有较高的致密度，当
浇注的外层钢水温度冷却到1200℃～1300℃，再进行浇注中间层球墨铸铁铁水，中间层铁
水浇注温度为1340～1400℃，浇注外层钢水重量的1/2～2/3，完毕后再浇注芯部铁水，浇注
芯部铁水温度为1320～1370℃，此设计主要是针对工作层、中间层和芯部的钢铁水以合理
的工作层冷却温度、浇注温度和浇注重量，来保证外层、中间层和芯部能有效熔合，保证外
层和中间层的冶金结合，保证轧辊的使用质量，同时也保证了芯部的韧性强度；
（3）铸件浇注完毕后在模具中辊身工作层部位覆盖一层保温棉，缓冷时间为200～250
小时，有效保证了铸件的均匀性冷却，避免了高合金容易导致的开裂；
（4）热处理通过三次回火可以有效保证回火马氏体组织、贝氏体组织的充分转变，基体
的充分转变可以使轧辊在使用过程中具备了良好的抗热裂纹性能以及耐磨性，同时轧辊的
回火时间为250～350小时，为MC、M7C3型等碳化物的二次析出提供了充足的时间，碳化物在
辊身工作层起到弥散强化的作用，也提高了辊身工作层的硬度和耐磨性，提高了轧辊寿命。
具体实施方式
实施例：
（1）冶炼：轧辊辊身工作层以优质废钢加相应合金材料为原料，在中频炉中进行冶炼，
冶炼温度为1560℃～1640℃；出炉前用1.0%～2.0%的铝对钢水进行脱氧，反应温度为1560
℃～1640℃，工作层钢水出炉包底加入0.2～0.4%的硅钙进行脱氧，出钢温度为1560～1600
℃；轧辊芯部为球墨铸铁，以废钢、生铁为主要原料，在中频炉中冶炼，冶炼温度为1380℃
～1460℃，出炉前在铁水包内加入孕育剂和球化剂，孕育剂为75硅铁，添加量为 0.5%～
1.0%，球化剂为稀土镁合金，添加量为1.2%～1.6%，出铁温度为1380℃～1440℃；
（2）立式离心浇注；首先浇注辊身工作层，钢水的浇注温度为1520℃～1580℃，浇铸时
离心机转速为300～500转/分钟，直到浇注的外层钢水温度冷却到1200℃～1300℃，进行浇
注中间层球墨铸铁铁水，中间层铁水浇注温度为1340～1400℃，浇注外层铁水重量的1/2～
2/3完毕后，再浇注芯部铁水，浇注芯部铁水温度为1320～1370℃，直至铁水浇注完毕；
（3）开箱清砂：浇注完毕后铸件在模具中辊身工作层部位覆盖一层保温棉，缓冷200小
时～250小时后，打开模具取出铸件，清理铸件表面附着的残砂残；
（4）热处理：将开箱后的铸件进行去应力退火，退火温度在600℃～750℃，保温时间250
～350小时，保温结束后随炉冷却；然后铸件进行机械加工到需要的尺寸和精度。采用整体
加热后进行淬火，淬火温度为900 ℃～1100℃，淬火保温时间6小时～12小时，采用喷水或
者吹风的冷却方式；回火温度400℃～550℃，通过三次回火，每次回火温度根据实际硬度要
求来控制，回火时间共计250～350小时，热处理结束后按照图纸尺寸进行精加工，并进行
UT、硬度、和金相检测；
（5）所得的热轧开坯用高合金工具钢轧辊，由以下质量百分比的成分：C0.40～1.00，Si
0.60～1.20，Mn 0.60～1.20，Ni 0.60～2.00，Cr 5.00～10.00，Mo 1.50～3.00，V0.30～
1.00，S≤0.03，P≤0.04，其余为Fe及不可避免的杂质。