一種中厚板熱矯直輥的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熱乳中厚板鋼板生產(chǎn)線熱矯直機領(lǐng)域，具體涉及一種中厚板熱矯直輥 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱乳鋼板經(jīng)終乳機后，在熱狀態(tài)下通過熱矯直機組矯直，使鋼板的尺寸精度、板型 和平直度等外形質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到成品鋼板的要求。熱矯直輥用于各大型鋼廠熱乳鋼板生產(chǎn)線 熱矯直機組，是熱矯直機組的核心關(guān)鍵部件。
[0003] 國內(nèi)熱乳鋼板生產(chǎn)線，特別是中厚鋼板熱乳生產(chǎn)線上熱矯直工作段工況惡劣，矯 直鋼板時的矯直力達(dá)到30000kN~40000kN，熱矯直輥承受著較大的彎曲應(yīng)力、交變熱應(yīng)力， 故容易導(dǎo)致熱矯直輥失效。熱矯直輥失效的主要現(xiàn)象為：磨損、表面粘著、沖擊和疲勞引起 的掉塊、麻點、冷卻介質(zhì)腐蝕與磨損共同作用引起腐蝕磨損等。現(xiàn)有熱矯直輥材料主要有 60CrMoV、60CrMnMo、X40CrMoV5-l (H13、H13改進(jìn)型)等，各種材料的特性如下：
[0004] 60CrMoV、60CrMnMo表面硬度較高，可達(dá)到HRC 60及以上，但有效淬硬層內(nèi)硬度降 低梯度相對較大，且回火穩(wěn)定性差，在熱矯直時硬度的穩(wěn)定性不足，表面硬度變化較大。
[0005] X40CrM〇V5-l及改進(jìn)型的表面硬度較低，一般在52~56HRC，在矯直鋼板溫度低或 高強度板時，易產(chǎn)生撞痕，存在不足。其制備工藝中，采用電渣重熔，成本較高。
[0006] 此外，上述60CrMoV、60CrMnMo、X40CrMoV5-l (HI 3、H13改進(jìn)型）等鋼種在有外冷水 的條件下，且在冷卻液及磨損條件下，均易產(chǎn)生腐蝕磨損，影響使用壽命。
[0007] 在承受高溫鋼板沖擊及磨損、高溫?zé)峤蛔兗皯?yīng)力交變疲勞作用、水汽腐蝕以及輥 表面氧化造成腐蝕磨損及氧化粘著等都極易造成熱矯直輥失效，從而影響被矯鋼板的表面 質(zhì)量。使其矯直輥使用壽命較短，工作1到2月就得換輥下線修磨;新輥使用達(dá)到極限尺寸 后，一般采用對外圓加工后以堆焊的方式修復(fù)，堆焊材料以Crl3型鋼為主。不論哪一種，堆 焊層均存在組織缺陷，易存在不均勻性，使用效果更差，有的10天左右就出現(xiàn)失效。因此，熱 乳鋼板生產(chǎn)線熱矯直機組熱矯直輥的質(zhì)量壽命，嚴(yán)重制約了中厚板生產(chǎn)效率，制約了生產(chǎn) 線成本的降低。
[0008] 隨著乳鋼技術(shù)的發(fā)展，乳制生產(chǎn)線速度和自動化程度，以及乳機板材乳制力，鋼板 表面質(zhì)量要求的不斷提高，對乳制生產(chǎn)線熱矯直機矯直輥質(zhì)量特別是輥的耐磨性、強度及 韌性、輥面光潔提出了更高的要求。因此，發(fā)展高質(zhì)優(yōu)質(zhì)熱矯直輥材料對促進(jìn)國內(nèi)乳制行業(yè) 技術(shù)進(jìn)步，矯直輥材料產(chǎn)品的競爭力，提高生產(chǎn)效率均具有十分重大的經(jīng)濟(jì)意義和社會效 益。
[0009] 基于此，申請人考慮設(shè)計一種能夠承受高溫沖擊及磨損，高溫?zé)峤蛔兗皯?yīng)力交變 疲勞，耐水汽腐蝕以避免因表面氧化造成的氧化粘著及腐蝕磨損對被矯鋼板的表面質(zhì)量造 成影響的中厚板熱矯直輥的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種能夠承 受高溫沖擊及磨損，高溫?zé)峤蛔兗皯?yīng)力交變疲勞，耐水汽腐蝕以避免因表面氧化造成的氧 化粘著及腐蝕磨損對被矯鋼板的表面質(zhì)量造成影響的中厚板熱矯直輥的制備方法。
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0012] -種中厚板熱矯直輥的制備方法，包括以下步驟：
[0013] 第一步、熔煉輥坯用鋼：
[0014] 所述輥坯用鋼中各組分的重量百分比為： G (), 45%~0. 56%, Si 1.50%~2. 20%, Mn sSO. 15%, Cr 8. 00%~13. 50%,
[0015] Mo 1.50%~2. 50%, ￥ 0. 80%~丨.80%， W (). 20%~().30%, Nb 0. 10%~0. 4:0%， S 彡 0.020%， Ρ ?^Ο. 025%,
[0016] Ni ^0.50%, Cu ^0.20%, Fe 余量；
[0017] 第二步、鋼包精煉：
[0018] 采用鋼包精煉爐對第一步產(chǎn)生的鋼水進(jìn)行精煉，在真空條件下對鋼水進(jìn)行脫氣處 理；
[0019] 第三步、鑄錠：
[0020] 在真空或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行鑄錠；
[0021] 第四步、鍛造輥坯：
[0022] 輥坯采用上步制得的鑄錠經(jīng)鍛造工藝制造，鍛造壓縮比大于4;所述鍛造工藝為： 1100 °C~1160 °C加熱，始鍛溫度為1050 °C~1100 °C，終鍛溫度2 820 °C ;
[0023] 鍛造后退火；
[0024] 第五步、表面熱處理：
[0025] 經(jīng)1000HZ，1020~110(TC中頻淬火處理以及550?；鼗鹛幚怼?br>[0026] 作為優(yōu)選，上述第一步在電弧爐中進(jìn)行。
[0027]作為優(yōu)選，鍛造后輥坯在經(jīng)球化退火工藝處理前先緩冷。
[0028] 作為優(yōu)選，所述緩冷工藝為:鍛造后輥坯進(jìn)入緩冷坑埋砂緩冷72h以上，且當(dāng)輥坯 溫度低于l〇〇°C出坑，出坑后再緩冷不超過8h。
[0029] 本發(fā)明的中厚板熱矯直輥的制備方法的原理說明：
[0030] 1、（熔煉輥坯用鋼)合理的合金化：
[0031] 輥子本體采用調(diào)制處理，其中，化學(xué)成分(輥坯用鋼的組分)是保證輥子具有良好 的強韌性、表面工作層足夠深度內(nèi)的淬硬性、耐磨性、耐疲勞性能的基礎(chǔ)。
[0032] ①碳(C)含量是鋼中的重要強化元素，是通過固溶在鋼的基體中，起到對鋼的強化 作用，同時部分碳和鋼中的碳化物形成元素形成碳化物，起到強化和增加耐磨性的作用。碳 含量越低，鋼的強度與耐磨性能越差，但過高，輥子的沖擊韌性降低，易斷裂。根據(jù)計算和實 驗，本發(fā)明的制備方法中輥坯用鋼中的碳含量〇. 45 %~0.55 %較為適宜。
[0033] ②鉻(Cr)含量的增加能提高鋼的淬透性和鋼的抗氧化能力，既提高鋼的淬硬層深 度，又解決例行檢修停機階段銹蝕問題。在實驗的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的制備方法中輥坯用鋼中 Cr含量8.50%~13.50%最為適宜。
[0034] ③熔煉輥坯用鋼具有適量的鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、鈮(Nb)，其都是強碳化物形成 元素，在鋼中形成M7C3、M2C、和M(C、N)型碳化物，提高耐磨性，Mo、V還起到增加回火穩(wěn)定性 的重要作用，使輥子表面在500~600°C時還具有高的硬度。V、Nb形成細(xì)小彌散的MC、M(C、N) 型碳化物，細(xì)化晶粒，增加了鋼的強韌性，提高耐磨性和抗疲勞性能。在實驗的基礎(chǔ)上，本發(fā) 明的制備方法中輥坯用鋼中鉬1.50%~2.50%、釩0.80%~1.80%最為適宜。
[0035]④加入適量的鈮(Nb)，形成的碳化物分解溫度高，在高溫淬火時防止晶粒粗大。本 發(fā)明的制備方法中輥坯用鋼中含鈮〇. 1 〇 %~〇. 40 %最為適宜。
[0036] 2、經(jīng)濟(jì)效益
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法中熔煉輥坯用鋼的組分，采用電弧爐+爐外精煉(LF)+真空 處理的工序，減少了電渣重熔冶煉工序，故能降低熱矯直輥的制造成本。
[0038] 3、球化退火工序
[0039] 鍛造后的緩冷是在輥坯鍛后不能立即安排球化退火時，為避免輥坯在冷卻過程中 產(chǎn)生的應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋甚至開裂而采取的工藝措施；如能及時球化退火，可不需要緩 冷工序。如不能及時球化退火時，則該緩冷工序為必須。
[0040] 球化退火的作用是改善輥坯微觀組織中的碳化物形態(tài)，使輥坯具有一定的韌性， 是為調(diào)制熱處理提供微觀組織準(zhǔn)備。球化退火，可以是鍛后熱狀態(tài)下也可以是室溫狀態(tài)下 開始加熱進(jìn)行。
[0041 ] 4、成品熱處理工藝
[0042] 淬火、回火工藝要求控制硬度32~37HRC，表面熱處理工藝控制有效淬硬層大于 12mm，表面硬度按達(dá)到61HRC控制。其中：
[0043] 1)淬火+回火工藝要求控制硬度32~37HRC，其作用是使輥體具有足夠的強韌性， 既不能太硬，又不能太軟，過硬則輥體韌性差，太軟則強度不夠，工作時易變形；
[0044] 2)有效催硬層是表示經(jīng)調(diào)制熱處理后再進(jìn)行表面淬火，其加熱方式是中頻感應(yīng)加 熱，速度快，加熱層深小。但為保證輥子使用性能，必須保證加熱層速度以保證淬硬層速度； 太淺，輥子從表面到輥體的硬度下降曲線斜率太大，輥子工作時易在淺層產(chǎn)生疲勞裂紋，導(dǎo) 致表面剝落破壞。因此須要求淬硬層深度。
[0045] 3)表面硬度大于61HRC，是控制指標(biāo)，實際應(yīng)為58-61HRC。
[0046]本發(fā)明的中厚板熱矯直輥的制備方法具有以下有益技術(shù)效果：
[0047] 1、輥坯用鋼的組分設(shè)計保證矯直輥材質(zhì)具有高淬透性，經(jīng)1000HZ 1020 °C~1100 °C中頻淬火及550°C回火，使輥身工作層在12mm以內(nèi)具有晶粒細(xì)化、組織均勻、高強度和一 定韌性、高硬度和耐磨性、抗疲勞性能、一定的抗水汽腐蝕的能力，保證工作輥在矯直熱鋼 板時均勻耐磨;避免表層開裂、掉塊;保證輥子承受熱鋼板沖擊而不產(chǎn)生沖擊坑及斷裂。
[0048] 2、本發(fā)明的制備方法采用電弧爐(EAF)結(jié)合鋼包精煉(LF)與真空脫氣(VD)的工藝 流程，減少了電渣重熔工序，優(yōu)化了矯直輥制備過程中的熱處理條件，有效降低了制備能耗 和成本。
[0049] 3、采用本發(fā)明制備方法制得的中厚板熱矯直輥使用壽命比通用60CrM〇V新輥提高 2倍，比表面堆焊輥提高5倍;矯直鋼板的表面質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。高性能中厚板熱矯直輥價 格方面與60CrM〇V新輥相當(dāng)，具有較高的性價比。因此特別適用于在國內(nèi)同類型鋼板生產(chǎn)線 上推廣使用。
[0050] 4、能夠保證熱矯直輥組織均勻性、保證了矯直輥本體的強韌性，表面硬度高，有效 淬硬層深，硬度均勻，保證輥子耐磨、耐水汽腐蝕、耐交變在荷及冷熱疲勞疲勞，避免表層開 裂、掉塊。經(jīng)本發(fā)明制備方法制得的熱矯直輥不僅制造成本降低，且制得的熱矯直輥更為經(jīng) 久耐用，故也能夠提高生產(chǎn)效率，降低使用成本。
[0051] 5、矯直輥的工作層深度及硬度、均勻性，保證輥子均勻耐磨;在保證了矯直輥本體 的強韌性條件下，具有足夠的有效淬硬深度，避免表層開裂、掉塊，保證輥子承受鋼板沖擊 而不產(chǎn)生沖擊坑及斷裂;具有一定的耐水汽腐蝕性能，與支承輥配合，減少腐蝕磨損。
【具體實施方式】
[0052]下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0053] 實施例1:
[0054] 一種中厚板熱矯直輥的制備方法，包括以下步驟：
[0055]第一步、熔煉輥坯用鋼：
[0056] 所述輥坯用鋼中各組分的重量百分比為： C 0.45% Si 1.5:0% Μη 0. 1:5%, Cr 8.00% Mo 1.50% ￥ 0. 80%
[0057] W 0. 20% Nb 0. 10% S 0. 020%, P 0. 0