軋制鈦板用的熱軋輥及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種軋制鈦板用的熱軋輥及其制造方法，所述熱軋輥中的化學(xué)組分及重量百分含量為：C0.30～0.50%，Si0.60～2.00%，Mn0.20～1.00%，Cr4.50～6.00%，Ni0.05～0.65%，Mo1.00～2.00%，V0.50～1.50%，P≤0.025%，S≤0.020%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述的軋制鈦板用的熱軋輥的制造方法，包含煉制鋼錠、鍛造輥坯、調(diào)質(zhì)處理、感應(yīng)淬火處理和回火處理等工藝步驟。本發(fā)明生產(chǎn)的熱軋輥與傳統(tǒng)Cr3材質(zhì)制成的熱軋輥相比，耐磨性好，耐蝕性強(qiáng)，抗熱裂性能強(qiáng)，熱軋輥的使用壽命可提高70%以上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】軋制鈦板用的熱軋輥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軋輥及其制造方法，具體的說(shuō)是一種軋制鈦板用的熱軋輥及其制
造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦具有一系列優(yōu)異特性，被廣泛用于航天、航空、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦艇和日常生活器具等領(lǐng)域。鈦板具有高強(qiáng)度低密度，機(jī)械性能好，韌性和抗腐蝕性能好等特點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)鈦及其合金的需求量愈來(lái)愈多，對(duì)鈦板的表面質(zhì)量及尺寸精度要求也越來(lái)越高，因此對(duì)于軋制鈦板用的熱軋輥的性能要求也越來(lái)越高。
[0003]當(dāng)前用來(lái)軋制鈦板的熱軋輥的材質(zhì)有部分Cr2材質(zhì)，主要材質(zhì)為Cr3系列材質(zhì)，隨著對(duì)鈦板質(zhì)量要求的提高，此類(lèi)材質(zhì)的熱軋輥已經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求和產(chǎn)品表面高質(zhì)量要求，原因包括以下幾點(diǎn):
[0004](1)此系列材質(zhì)制造的熱軋輥耐磨性差，粗糙度保持能力差，換輥周期短，頻繁的更換熱軋輥嚴(yán)重制約了軋制設(shè)備的生產(chǎn)效率，加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)由于熱軋輥的磨損使得輥型保持能力差，導(dǎo)致軋制得到的鈦板板型和尺寸精度難以保證，產(chǎn)品質(zhì)量下降；
[0005](2)軋制過(guò)程中，由于熱軋輥為鋼鐵材質(zhì)，與鈦板的電極電位不同，所以熱軋輥、鈦板和軋制潤(rùn)滑液組成的加工體系也就成了一個(gè)化學(xué)原電池體系。在軋制生產(chǎn)過(guò)程中，熱軋輥同時(shí)經(jīng)受軋制應(yīng)力條件下的電化學(xué)腐蝕和腐蝕條件下的應(yīng)力疲勞作用，輥身表面很容易出現(xiàn)熱裂紋，下機(jī)磨削量大，進(jìn)一步加劇了輥耗，縮短了軋輥壽命；
[0006](3)熱軋輥表面的熱裂紋很容易印到鈦板板材上，導(dǎo)致鈦板的板面質(zhì)量差,廢品率聞。
[0007]因此，隨著對(duì)鈦板需求量的增加，亟須一種新的性能優(yōu)異的熱軋輥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種軋制鈦板用的熱軋輥及其制造方法，該熱軋輥具有高耐磨性、高粗糙度保持能力和良好的耐蝕性。
[0009]為達(dá)到上述性能要求，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0010]軋制鈦板用的熱軋輥，所述熱軋輥中的化學(xué)組分及重量百分含量為:C0.30?0.50%, Si0.60 ?2.00%, Mn0.20 ?1.00%, Cr4.50 ?6.00%, Ni0.05 ?0.65%, Mol.00 ? 2.00%, V0.50?1.50%, P≤0.025%, S≤0.020%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述的軋制鈦板用的熱軋輥的制造方法包含以下工藝步驟:
[0012]A、煉制鋼錠:在將生產(chǎn)所需原料在電弧爐中熔煉成鋼水，將鋼水置于LF精煉爐完成精煉，
[0013]鋼水精煉完成后，模鑄成電極錠，之后利用電渣重熔方法熔鑄成鋼錠；[0014]B、鍛造輥坯:將鋼錠經(jīng)過(guò)保溫、鐓粗和拔長(zhǎng)等鍛造工序制成鍛坯后，進(jìn)行退火處理，退火溫度620-720°C，之后通過(guò)車(chē)削粗加工得到輥坯；
[0015]C、調(diào)質(zhì)處理:對(duì)步驟B得到的輥坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理:淬火溫度為900-960°C，之后進(jìn)行回火處理，回火溫度為500-550°C ；
[0016]D、感應(yīng)淬火處理:對(duì)輥坯進(jìn)行表面感應(yīng)淬火處理，淬火加熱時(shí)的升溫速度為 100-2000C /min，最終加熱溫度為1000-1050°C ；
[0017]E、回火處理:將完成表面感應(yīng)淬火處理的輥坯進(jìn)行回火處理，回火溫度為520- 650°C，保溫時(shí)間為50-80h ；
[0018]回火處理完成后，按照熱軋輥的要求尺寸對(duì)輥坯進(jìn)行精加工，得到熱軋輥成品，對(duì)成品進(jìn)行超聲波檢測(cè)、硬度測(cè)試、金相組織檢驗(yàn)。
[0019]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于:
[0020]本發(fā)明的熱軋輥的材質(zhì)成分中，Cr可增加熱軋輥的淬硬層深度，提高了熱軋輥強(qiáng)度和耐磨性，降低了熱沖擊引起的拉應(yīng)力，且不會(huì)使鋼變脆。Si可以提高材質(zhì)的熱沖擊抗力和提高淬透性，還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；Mo含量和軋輥工作層的耐熱裂性能有一定關(guān)系，Mo含量較低時(shí)增加含量可提高耐熱裂性，Mo含量高時(shí)增加含量耐熱裂性反而降低…是最有助于提高耐磨損性碳化物的元素，可以細(xì)化鋼的組織和晶粒，增加淬火后鋼的回火穩(wěn)定性。添加Cr、Ni作為耐腐蝕性的成分，提高了熱軋輥的耐蝕性，減小了軋制過(guò)程中對(duì)熱軋輥的電化學(xué)腐蝕。
[0021]調(diào)質(zhì)處理保證了熱軋輥的整體韌性。對(duì)熱軋輥進(jìn)行表面感應(yīng)淬火熱處理，加熱速度為每分鐘升高100-200°C，淬火溫度為1000-1050°C，高于普通材質(zhì)的淬火溫度，控制冷卻速度和移動(dòng)速度，降低了淬火過(guò)程后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。淬火處理之后通過(guò)回火處理大幅度降低熱裂紋的產(chǎn)生幾率，進(jìn)而提升抗事故能力，延長(zhǎng)熱軋輥的使用周期。
[0022]本發(fā)明提高了合金Cr含量，調(diào)整了 S1、Mo、V等合金元素的含量，并通過(guò)特定的熱處理方式，細(xì)化了鋼的晶粒，保證熱軋輥的內(nèi)部組織均勻致密，增強(qiáng)了熱軋輥的耐蝕性，確保熱軋輥具有高粗糙度保持能力和抗熱裂性。采用本發(fā)明材質(zhì)和性能制得的熱軋輥，具有高粗糙度保持能力及抗熱裂性，在同樣的使用條件下，具有高耐磨及抗熱裂性。與傳統(tǒng)Cr3 材質(zhì)制成的熱軋輥相比，耐磨性好，耐蝕性強(qiáng)，抗熱裂性能強(qiáng)，熱軋輥的使用壽命可提高70% 以上。
【具體實(shí)施方式】
[0023]軋制鈦板用的熱軋輥，所述熱軋輥中的化學(xué)組分及重量百分含量為:C0.30-0.50%, Si0.60 -2.00%, Mn0.20 -1.00%, Cr4.50 -6.00%, Ni0.05 -0.65%, Mol.00 - 2.00%, V0.50-1.50%, P≤0.025%, S≤0.020% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0024]上述軋制鈦板用的熱軋輥的化學(xué)成分及其重量百分含量?jī)?yōu)選為:C0.35-0.45%， Si0.80 -1.50%, Mn0.60 -0.80%, Cr4.80 -5.50%, Ni0.25 -0.50%, Mol.20-1.50%, V0.70-1.00%, P≤0.020%, S≤0.015% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0026]實(shí)施例1
[0027]軋制鈦板用的熱軋輥，所述熱軋輥中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:C0.30 ?0.35%, Si0.80 ?0.90%, Mn0.70 ?0.80%, Cr4.50 ?5.00%, Ni0.35 ?0.45%, Mol.40?1.50%, V0.80?0.90%, P≤0.025%, S≤0.020% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0028]所述熱軋鈦工作輥的制造方法包括以下工藝步驟:
[0029]A、煉制鋼錠:按照上述化學(xué)組分及其重量百分含量配制好生產(chǎn)原料，在電弧爐中進(jìn)行初步熔煉為鋼水，熔煉完成后在LF精煉爐對(duì)鋼水進(jìn)行精煉、真空除氣,精煉后的鋼水進(jìn)行澆注、模鑄成電極錠；
[0030]將得到的電極錠進(jìn)行退火處理后，利用電渣重熔方法將電極錠熔鑄成鋼錠。
[0031]經(jīng)過(guò)對(duì)得到的鋼錠進(jìn)行化學(xué)成分分析，鋼錠中的化學(xué)組分及重量百分含量為: C0.35%, Si0.90%, Mn0.80%, Cr5.00%, Ni0.35%, Mol.50%, V0.90%, P0.025%, S0.02%。
[0032]B、鍛造輥坯:加熱鋼錠進(jìn)行鍛造，經(jīng)過(guò)保溫、鐓粗和拔長(zhǎng)等生產(chǎn)工序鍛造制成鍛坯，鍛造過(guò)程中加熱為1230?1300°C，鍛造比不小于2.5 ；
[0033]對(duì)鍛坯進(jìn)行鍛后退火處理，退火溫度620?720°C，最后進(jìn)行車(chē)削粗加工，制得輥坯。
[0034]C、調(diào)質(zhì)處理:對(duì)步驟B得到的輥坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理:淬火處理的加熱溫度為900? 960°C，淬火后水冷降溫；之后進(jìn)行回火處理，回火溫度為500?550°C。
[0035]D、感應(yīng)淬火處理:采用雙頻或工頻感應(yīng)圈感應(yīng)加熱方式對(duì)輥坯進(jìn)行表面感應(yīng)淬火處理，淬火加熱時(shí)的升溫速度為100?200°C /min,最終溫度為1000?1050°C，之后噴水冷
卻降溫。
[0036]E、回火處理:將完成表面感應(yīng)淬火處理的輥坯進(jìn)行回火處理，回火溫度為520? 650°C，保溫時(shí)間為50?80h，之后空冷至室溫。
[0037]回火處理完成后，按照熱軋輥的要求尺寸對(duì)輥坯進(jìn)行精加工，得到熱軋輥成品，對(duì)成品進(jìn)行超聲波檢測(cè)、硬度測(cè)試、金相組織檢驗(yàn)。
[0038]通過(guò)專(zhuān)用的軋輥肖氏硬度計(jì)測(cè)定，測(cè)得本實(shí)施例的熱軋工作輥的表面硬度為 72?75HSD。本實(shí)施例生產(chǎn)的熱軋輥，金相組織和冶金性能好，在同等軋制溫度和軋制負(fù)載下，熱軋輥的耐腐蝕性能提高，產(chǎn)生熱裂紋的幾率降低80%，軋輥壽命提高了 80%以上。
[0039]實(shí)施例2
[0040]實(shí)施例2中工藝步驟與實(shí)施例1中相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0041]本實(shí)施例中所述熱軋輥的化學(xué)組分及其重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:C0.40?
0.45%, Si0.60 ?0.70%, Mn0.90 ?1.00%, Cr4.50 ?5.00%, Ni0.05 ?0.10%, Mol.60 ?
2.00%, V0.50?0.60%, P≤0.025%, S≤0.020% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0042]對(duì)步驟A得到的鋼錠進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的鋼錠中的化學(xué)組分及其重量百分含量為:C0.45%, Si0.60%, Mnl.00%, Cr4.50%,Ni0.05%, Mo2.00%, V0.50%, P0.019%, S0.015%。
[0043]通過(guò)專(zhuān)用的軋輥肖氏硬度計(jì)測(cè)定，測(cè)得本實(shí)施例的熱軋工作輥的表面硬度為 73?75HSD。本實(shí)施例生產(chǎn)的熱軋輥，金相組織和冶金性能好，在同等軋制溫度和軋制負(fù)載下，熱軋輥的耐腐蝕性能提高，產(chǎn)生熱裂紋的幾率降低80%，軋輥壽命提高了 80%以上。
[0044]實(shí)施例3
[0045]實(shí)施例3中工藝步驟與實(shí)施例1中相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0046]本實(shí)施例中所述熱軋輥的化學(xué)組分及其重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:C0.30?
0.35%, Si0.80 ?0.90%, Mn0.60 ?0.70%, Cr4.80 ?5.50%, Ni0.55 ?0.65%, Mol.00 ?1.10%, V0.60?0.70%, P≤0.020%, S≤0.010% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0047]對(duì)步驟A得到的鋼錠進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的鋼錠中的化學(xué)組分及其重量百分含量為:C0.30%, Si0.80%, Mn0.60%, Cr5.50%,Ni0.65%, Mol.00%, V0.70%, P0.017%, S0.007%。
[0048]通過(guò)專(zhuān)用的軋輥肖氏硬度計(jì)測(cè)定，測(cè)得本實(shí)施例的熱軋工作輥的表面硬度為 72?74HSD。本實(shí)施例生產(chǎn)的熱軋輥，金相組織和冶金性能好，在同等軋制溫度和軋制負(fù)載下，熱軋輥的耐腐蝕性能提高，產(chǎn)生熱裂紋的幾率降低75%，軋輥壽命提高了 75%以上。
[0049]實(shí)施例4
[0050]實(shí)施例4中工藝步驟與實(shí)施例1中相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0051]本實(shí)施例中所述熱軋輥的化學(xué)組分及其重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:C0.30?
0.40%, Sil.80 ?2.00%, Mn0.70 ?0.80%, Cr4.50 ?5.00%, Ni0.25 ?0.30%, Mol.10 ?
1.20%, V1.30?1.50%, P≤0.020%, S≤0.015% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0052]對(duì)步驟A得到的鋼錠進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的鋼錠中的化學(xué)組分及其重量百分含量為:C0.40%，Si2.00%, Mn0.70%, Cr4.80%,Ni0.25%,Mol.20%, V1.50%, P0.015%, S0.011%。
[0053]通過(guò)專(zhuān)用的軋輥肖氏硬度計(jì)測(cè)定，測(cè)得本實(shí)施例的熱軋工作輥的表面硬度為 71?73HSD。本實(shí)施例生產(chǎn)的熱軋輥，金相組織和冶金性能好，在同等軋制溫度和軋制負(fù)載下，熱軋輥的耐腐蝕性能提高，產(chǎn)生熱裂紋的幾率降低70%，軋輥壽命提高了 70%以上。
[0054]實(shí)施例5
[0055]實(shí)施例4中工藝步驟與實(shí)施例1中相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0056]本實(shí)施例中所述熱軋輥的化學(xué)組分及其重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:C0.40?
0.50%, Sil.40 ?1.50%, Mn0.20 ?0.30%, Cr5.50 ?6.00%, Ni0.45 ?0.50%, Mol.40 ?
1.45%, V0.90?1.00%, P≤0.020%, S≤0.015% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0057]對(duì)步驟A得到的鋼錠進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的鋼錠中的化學(xué)組分及其重量百分含量為:C0.50%, Sil.50%, Mn0.20%, Cr6.00%, Ni0.50%, Mol.45%, V1.00%, P0.02%, S0.009%。
[0058]通過(guò)專(zhuān)用的軋輥肖氏硬度計(jì)測(cè)定，測(cè)得本實(shí)施例的熱軋工作輥的表面硬度為 70?72HSD。本實(shí)施例生產(chǎn)的熱軋輥，金相組織和冶金性能好，在同等軋制溫度和軋制負(fù)載下，熱軋輥的耐腐蝕性能提高，產(chǎn)生熱裂紋的幾率降低70%，軋輥壽命提高了 70%以上。
【權(quán)利要求】
1.軋制鈦板用的熱軋輥，其特征在于所述熱軋輥中的化學(xué)組分及重量百分含量為: C0.30 -0.50%, Si0.60 -2.00%, Mn0.20 -1.00%, Cr4.50 -6.00%, Ni0.05 -0.65%, Mol.00-2.00%, V0.50-1.50%, P≤0.025%, S≤0.020%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述的軋制鈦板用的熱軋輥的制造方法，其特征在于包含以下工藝步驟:A、煉制鋼錠:在將生產(chǎn)所需原料在電弧爐中熔煉成鋼水，將鋼水置于LF精煉爐完成精煉，鋼水精煉完成后，模鑄成電極錠，之后利用電渣重熔方法熔鑄成鋼錠；B、鍛造輥坯:將鋼錠經(jīng)過(guò)保溫、鐓粗和拔長(zhǎng)等鍛造工序制成鍛坯后，進(jìn)行退火處理，退火溫度620-720°C，之后通過(guò)車(chē)削粗加工得到輥坯；C、調(diào)質(zhì)處理:對(duì)步驟B得到的輥坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理:淬火溫度為900-960°C，之后進(jìn)行回火處理，回火溫度為500-550°C ；D、感應(yīng)淬火處理:對(duì)輥坯進(jìn)行表面感應(yīng)淬火處理，淬火加熱時(shí)的升溫速度為100- 2000C /min，最終加熱溫度為1000-1050°C ；E、回火處理:將完成表面感應(yīng)淬火處理的輥坯進(jìn)行回火處理，回火溫度為520- 650°C，保溫時(shí)間為50-80h ；回火處理完成后，按照熱軋輥的要求尺寸對(duì)輥坯進(jìn)行精加工，得到熱軋輥成品，對(duì)成品進(jìn)行超聲波檢測(cè)、硬度測(cè)試、金相組織檢驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】B21B27/00GK103436802SQ201310328831
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】楊昱東, 高新生 申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司