中板軋機工作輥及其製造方法與流程
2023-10-17 17:13:49 2
本發明涉及中厚板軋輥領域，尤其是一種中板軋機工作輥及其製造方法。
背景技術：
：中板軋機的軋制力較大,尤其是大型中厚板軋機工作輥，必須保證板面質量,要求工作輥需要具備較大的抗拉強度和疲勞強度；中板軋機工作輥在軋制過程中與被軋制鋼板間存在相對滑動現象，造成軋輥的磨損及板型不良，要求軋輥具有高的硬度和耐磨性；在軋制過程中工作輥是在高壓、高溫和冷卻水和交變負荷下工作，工作輥反覆呈現的壓應力和拉應力會誘發生成熱裂紋，要求工作輥具有較高的熱傳導率、較小的熱膨脹係數和彈性係數；另外，工作輥在高溫下承受較大的疲勞強度，所以在高溫下軋輥的組織要穩定。目前中板軋機選用高鎳鉻材質的情況較為廣泛，如中國發明專利CN105568136A公布的中板高鉻鋼及其製造方法，其高鎳鉻材質的金相組織為：貝氏體+少量馬氏體及殘餘奧氏體+碳化物+少量石墨，這種以貝氏體為主的基體軋輥，穩定性相對較差，抗熱裂性也較低，當軋輥輥面溫度大於70℃時，軋輥的外層組織會發生相變，同時產生附加的相變應力。另外由於軋輥材料中的碳含量較高，其碳化物的形態也傾向於形成明顯取向的大塊及魚骨狀碳化物，石墨的形態為短片狀，這些形態的組織都弱化了軋輥的止裂能力，會使得工作輥表面產生龜裂而導致鋼材的表面質量變差。因此，中板軋機工作輥應具備高耐磨、抵抗熱衝擊、承受高溫、耐熱龜裂以及足夠的強度和剛度等綜合性能，隨著我國鋼鐵企業的迅速發展和日益激烈的競爭，對鋼鐵產品的要求越來越高，需要開發出一種新的中板軋機工作輥，以適應實際生產的需要。技術實現要素：本發明需要解決的技術問題是提供一種中板軋機工作輥及其製造方法。為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：中板軋機工作輥，包括外層和芯部，其特徵在於,所述外層材質的化學組分及重量百分含量為：C：0.60～1.20％，Si：0.40～1.20％，Mn：0.40～1.20％，P≤0.08％，S≤0.03％，Cr：4.00～12.00％，Ni：0.40～1.20％，Mo：1.00～5.00％，V：1.00～5.00％，W：1.00～5.00％，其餘為Fe和不可避免的雜質。本發明技術方案的進一步改進在於：所述外層材質的化學組分及重量百分含量為：C：0.81～1.09％，Si：0.71～0.99％，Mn：0.61～0.89％，P≤0.05％，S≤0.03％，Cr：5.65～5.95％，Ni：0.81～1.09％，Mo：2.75～3.05％，V：3.05～3.35％，W：1.81～2.09％，其餘為Fe和不可避免的雜質。本發明技術方案的進一步改進在於：所述外層材質的化學組分及重量百分含量為：C：0.91～0.99％，Si：0.81～0.89％，Mn：0.71～0.79％，P≤0.05％，S≤0.03％，Cr：5.75～5.85％，Ni：0.91～0.99％，Mo：2.85～2.95％，V：3.15～3.25％，W：1.91～1.99％，其餘為Fe和不可避免的雜質。中板軋機工作輥的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟：步驟A、熔煉，將按照外層材質設計目標的各合金元素的含量配比原料放入感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1450℃～1550℃；步驟B、離心澆注，將步驟A熔煉的外層鋼水澆注到高速旋轉的離心機鑄型內，待外層鋼水凝固後，離心機停止轉動進行合箱後，澆注球磨鑄鐵材質內層鐵水；步驟C、預熱處理，將步驟B的鑄件開箱後進行預熱處理，預熱溫度為800～900℃；步驟D、淬火處理，預熱後進行淬火處理，淬火溫度為1100℃～1200℃，冷卻方式採用風冷+空冷的冷卻方式；步驟E、；回火處理，淬火結束後進行回火處理，回火溫度為500℃～550℃，回火時間為200～300小時。本發明技術方案的進一步改進在於：所述步驟E的回火次數為2～3次，回火時間共計200～300小時。由於採用了上述技術方案，本發明取得的技術進步是：本發明通過降低中板軋機工作輥材質中C、Cr、Ni並增加了Mo、V、W等合金元素的質量百分比含量，從而提高中板軋機工作輥的硬度、耐磨性、疲勞強度，使其具備高強度、良好的抗熱裂性能和耐磨性及抗熱衝擊等綜合性能，能夠適應中板軋機嚴苛的軋制條件。本發明材質中加入了Mo、V、W等合金元素，形成M2C、MC等多種高硬度碳化物，提高軋輥耐磨性。本發明中板軋機工作輥中，由於降低了C的含量，使組織中的碳化物細小、彌散分布，是軋輥具有優異的抗熱疲勞性能，防止軋輥表面產生嚴重的熱龜裂。本發明中板軋機工作輥中，由於降低了鎳鉻含量，並加入了大量的合金元素，使馬氏體基體在組織中的合金元素含量增高，增加了軋輥的疲勞強度。本發明感應電爐存在電磁攪拌力，使鐵液成分十分均勻；熔煉噸位、熔煉溫度易掌握，添加合金的收得率很高。本發明澆注採用離心複合鑄造，外層採用高速鋼材質，實現順序凝固，細化軋輥組織，部採用球磨鑄鐵材質。本發明芯部為球磨鑄鐵材質，不易形成縮孔、縮松等缺陷，組織比一般鑄件緻密。附圖說明圖1是本發明軋輥的金相組織圖。具體實施方式如圖1所示，本發明的金相組織為：馬氏體+少量殘餘奧氏體+碳化物+少量石墨，這種以馬氏體為主的基體軋輥，穩定性相對較好，抗熱裂性較高。本發明外層合金成分及重量百分含量的設計目標為：C：0.60～1.20％，Si：0.40～1.20％，Mn：0.40～1.20％，P≤0.08％，S≤0.03％，Cr：4.00～12.00％，Ni：0.40～1.20％，Mo：1.00～5.00％，V：1.00～5.00％，W：1.00～5.00％，其餘為Fe和不可避免的雜質。優選為C：0.81～1.09％，Si：0.71～0.99％，Mn：0.61～0.89％，P≤0.05％，S≤0.03％，Cr：5.65～5.95％，Ni：0.81～1.09％，Mo：2.75～3.05％，V：3.05～3.35％，W：1.81～2.09％，其餘為Fe和不可避免的雜質。更進一步的優選為C：0.91～0.99％，Si：0.81～0.89％，Mn：0.71～0.79％，P≤0.05％，S≤0.03％，Cr：5.75～5.85％，Ni：0.91～0.99％，Mo：2.85～2.95％，V：3.15～3.25％，W：1.91～1.99％，其餘為Fe和不可避免的雜質。下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明：實施例1將外層材質各合金元素的含量配比C：0.95％，Si：0.85％，Mn：0.78％，P：0.05％，S：0.03％，Cr：5.80％，Ni：0.95％，Mo：2.90％，V：3.20％，W：1.95％，其餘為Fe和不可避免的雜質。步驟A、熔煉，將上述各合金元素原料放入感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1450℃～1550℃；步驟B、離心澆注，將步驟A熔煉的外層鋼水澆注到高速旋轉的離心機鑄型內，待外層鋼水凝固後，離心機停止轉動進行合箱後，澆注球磨鑄鐵材質內層鐵水；步驟C、預熱處理，將步驟B的鑄件開箱後進行預熱處理，預熱溫度為800～900℃；步驟D、淬火處理，預熱後進行淬火處理，淬火溫度為1100℃～1200℃，冷卻方式採用風冷+空冷的冷卻方式；步驟E、；回火處理，淬火結束後進行回火處理，回火溫度為500℃～550℃，回火次數為2～3次，回火時間共計200～300小時。得到中板軋機工作輥，經檢測其工作層硬度為79-82HSC。實施例2～7與實施例1的方法相同，不同之處如表1：表1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7C0.60％0.81％0.91％0.99％1.09％1.20％Si0.40％0.71％0.81％0.89％0.99％1.20％Mn0.40％0.61％0.71％0.79％0.89％1.20％Cr4.00％5.65％5.75％5.85％5.95％12.00％Ni0.40％0.81％0.91％0.99％1.09％1.20％Mo1.00％2.75％2.85％2.95％3.05％5.00％V1.00％3.05％3.15％3.25％3.35％5.00％W1.00％1.81％1.91％1.99％2.09％5.00％P0.05％0.03％0.02％0.01％0.04％0.08％S0.03％0.01％0.02％0.03％0.02％0.03％預熱溫度800℃820℃840℃860℃880℃900℃淬火溫度1100℃1120℃1140℃1160℃1180℃1200℃回火溫度500℃510℃520℃530℃540℃550℃回火次數123221回火時間200h220h240h260h280h300h工作層硬度79HSC81HSC82HSC81HSC80HSC79HSC當前第1頁1 2 3