專利名稱：一種具有粗糙度保持能力的支承輥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金軋輥制造領(lǐng)域，特別涉及一種用于板帶冷軋機(jī)的支承輥及其制造方法。
背景技術(shù)：
大型板帶軋機(jī)是現(xiàn)代化冶金企業(yè)的關(guān)鍵工藝設(shè)備，而支承輥是軋機(jī)中的關(guān)鍵核心部件，用來(lái)支承工作輥或中間輥，增強(qiáng)其剛度。支承輥的使用性能直接決定著軋機(jī)穩(wěn)定、產(chǎn)線順行、生產(chǎn)消耗及產(chǎn)品質(zhì)量。目前，各大鋼廠冷軋產(chǎn)線的高等級(jí)支承輥主要采用5%Cr鍛鋼系列，C含量在 O. 4 O. 6wt. %之間，Cr含量在2. O 5. Owt. %，此外含有少量的Mo、V等合金元素。5%Cr鍛鋼支承輥能夠滿足普通板材的生產(chǎn)需要，但在匹配高耐磨工作輥(或中間輥)生產(chǎn)汽車外板、家電面板等高表面質(zhì)量板材時(shí)，暴露出了粗糙度快速衰減的問(wèn)題，當(dāng)粗糙度Ra值衰減到低于O. I μ m(針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)某機(jī)組而言)時(shí)將導(dǎo)致支承輥與工作輥(或中間輥)之間產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，被迫停機(jī)提前更換支承輥。針對(duì)這一問(wèn)題，現(xiàn)有的專利、文獻(xiàn)中無(wú)相關(guān)解決方案，現(xiàn)場(chǎng)采取的方案是修磨過(guò)程中將輥面粗糙度Ra值提升到I. Oym以上并控制此種情況下支承輥的換輥軋制公里數(shù)，從而避免打滑現(xiàn)象的發(fā)生。但是此方案并沒(méi)有從根本上解決軋制過(guò)程中輥面粗糙度快速衰減的問(wèn)題，且在生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品時(shí)控制換輥軋制公里數(shù)將降低生產(chǎn)效率,從而提高了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有粗糙度保持能力的支承輥及其制造方法，通過(guò)添加Nb,Ti等強(qiáng)碳化物形成元素，形成立方顆粒狀碳化物，軋制磨損時(shí)脫落在支承輥輥面形成摩擦劃痕，從而使輥面能夠保持一定的粗糙度水平。按照此方法制造的支承輥粗糙度保持能力優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的支承輥。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種用于板帶冷軋機(jī)、具有粗糙度保持能力的支承輥，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分配比為C 0. 40 O. 70 % ；Si 0. 40 O. 80 % ；Mn :0. 50 O. 80 % ；Cr :4. 5 5. 5 % ；Mo O. 40 I. 00 % ；V 0. 30 O. 50 % ；Ni :0. 40 O. 60 %，還含有 Nb 0. 05 O. 30 % ；Ti O. 05 O. 30%的一種或兩種，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其中，Nb和Ti的質(zhì)量百分比優(yōu)選為符合下式關(guān)系O. 10 ( Nb+Ti ( O. 30(I)下面對(duì)本發(fā)明中合金元素含量的限定理由以及對(duì)Nb和Ti的含量質(zhì)量百分比的優(yōu)選關(guān)系式進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于C :0· 40 O. 70%C在支承輥材料中的作用包含兩個(gè)方面，一方面形成馬氏體或貝氏體基體，提供軋輥的基本性能；另一方面與Cr、Mo、V等合金元素形成碳化物第二相，提高耐磨性能，因此C的含量不宜過(guò)低，但過(guò)高則會(huì)形成高碳含量的基體，影響塑性和韌性，綜合考慮控制在O. 40 O. 70%。關(guān)于Cr :4· 5 5. 5%支承輥材料中Cr元素具有很重要的作用，一方面部分融入基體起到固溶強(qiáng)化的作用，提高材料的淬透性能和抗回火性能；另一方面形成M7C3型碳化物，有效提高材料的耐磨性能，綜合考慮控制在4. 5 5. 5%。關(guān)于Mo :0· 40 I. 00%Mo在支承輥材料中的作用與Cr類似，一方面融入基體起到固溶強(qiáng)化的作用，提高材料的抗回火性能，另一方面形成M2C型碳化物，有效提高材料的耐磨性能，但是由于Mo元素較為昂貴，且添加量過(guò)多會(huì)提高材料的制造難度，綜合考慮控制在O. 40 I. 00%。關(guān)于V :0· 30 O. 50%V在支承輥材料中的作用主要是形成MC型碳化物，細(xì)化晶粒并有效提高材料的耐磨性能，同樣由于V元素較為昂貴，且添加量過(guò)多會(huì)提高材料的制造難度，綜合考慮控制在O. 30 O. 50%。關(guān)于Si、Mn、Ni上述3種合金元素在支承輥材料中的主要作用是強(qiáng)化基體和提高材料的淬透性，添加量過(guò)多則會(huì)影響材料的塑性和韌性，綜合考慮控制在Si :0. 40 O. 80% ；Mn :0. 50
O.80% ；Ni 0. 40 O. 60%。關(guān)于Nb和Ti含量質(zhì)量百分比的優(yōu)選關(guān)系式Nb和Ti均為強(qiáng)碳化物形成元素，添加在支承輥材料中形成硬度非常高、立方體形態(tài)的MC型碳化物，添加量如果過(guò)少，對(duì)提高材料的粗糙度保持能力沒(méi)有顯著效果，若添加量過(guò)多，則易聚集形成粗大的塊狀碳化物，大量脫落后惡化支承輥表面，且對(duì)支承輥的綜合性能不利。綜合考慮控制在O. 10 ( Nb+Ti ^ O. 30ο另外，本發(fā)明還提供一種支承輥的制造方法，上述百分配比的支承輥按照如下工藝流程制造冶煉一鍛造一鍛后熱處理一粗加工一超聲波探傷一預(yù)備熱處理一半精加工一最終熱處理一精加工一成品。其中冶煉采用電爐+爐外真空精煉+真空吹氬鑄錠雙真空工藝保證鋼液的純凈度，鍛造采用寬砧強(qiáng)力壓下鍛造工藝，經(jīng)預(yù)拔長(zhǎng)+墩粗+再拔長(zhǎng)三火鍛造而成，墩粗比和拔長(zhǎng)比均在2 3左右，輥坯整體長(zhǎng)度上得到充分壓實(shí)，打碎粗大的碳化物，細(xì)化晶粒。鍛后熱處理采用900 1000°C正火+球化退火工藝，以獲得細(xì)晶粒的球狀珠光體組織。預(yù)備熱處理采用臺(tái)式車爐加熱+980 1020°C油淬+650 700°C高溫回火工藝，以獲得細(xì)晶粒的回火索氏體組織。特別在最終熱處理，包括差溫爐加熱、噴霧淬火和高溫回火，所述最終熱處理工藝參數(shù)為差溫爐加熱溫度為1020 1080°C，保溫時(shí)間為3 6小時(shí)，噴霧冷卻5 30小時(shí)，所述高溫回火溫度為480 520°C、保溫時(shí)間為10 20小時(shí)。Nb、Ti碳化物的存在提高了軋輥材料的晶粒粗化溫度，最終熱處理可以采用相對(duì)較高的奧氏體溫度，并通過(guò)高溫回火得到大量的析出碳化物。本發(fā)明在5% Cr系列支承輥材料基礎(chǔ)上添加了 Nb、Ti等強(qiáng)碳化物形成元素，并控制兩種合金元素的總量范圍，結(jié)合優(yōu)化的熱處理方法，制造的支承輥取得如下技術(shù)進(jìn)步
(I) Nb和Ti均為強(qiáng)碳化物形成元素，在鋼中優(yōu)先形成MC類型碳化物，形態(tài)多為立
方顆粒狀，尺寸在I 2μ ，分布彌散。此類碳化物熔點(diǎn)高，自液相析出后在后續(xù)的熱處理
過(guò)程中均不會(huì)發(fā)生熔解，同時(shí)其硬度也很高，在軋制磨損時(shí)易發(fā)生脫落并在支承輥輥面形
成摩擦劃痕，從而使輥面能夠保持一定的粗糙度水平；
(2)由于Nb、Ti碳化物的存在提高了軋輥材料的晶粒粗化溫度，最終熱處理采用
較高的奧氏體溫度，并通過(guò)高溫回火得到大量的析出碳化物，保證了支承輥的耐磨性能。采用本發(fā)明的材料和制造方法生產(chǎn)的支承輥，能夠有效的提高粗糙度保持能力，
生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品時(shí)達(dá)到正常的換輥軋制公里數(shù)，提高生產(chǎn)效率，從而降低了生產(chǎn)成本。


圖I表示出NbC或TiC碳化物顆粒在軋制過(guò)程中的脫落示意圖。圖2表示出NbC或TiC碳化物顆粒脫落對(duì)棍面的劃擦示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。各實(shí)施例的制造方法工藝步驟與實(shí)施例I基本相同，不同之處見(jiàn)表I。表I
實(shí)施例實(shí)施例實(shí)施例對(duì)比例對(duì)比例
__I__2__3__I__2_
C (wt%)__O. 61 O. 45 O. 67 O. 55 O. 48
Si Cwt %)__O. 69 O. 78 O. 42 O. 50 O. 38
Mn Cwt %)__O. 63 O. 70 O. 55 O. 51 O. 46
Cr Cwt %)__5. 12 4. 70 5. 21 4. 49 4. 82
Mo Cwt %)__O. 83 O. 54 O. 97 O. 48 O. 35
Y (wt%)__O. 36 O. 33 O. 44 O. 13 O. 11
Ni (wt%)__O. 45 O. 49 O. 42 -__-_
Nb (wt%)__0. 28__0. 16 0. 03 0. 35
Ti (wt%)__-__0. 22 0. 12 0. 02 0. 29
差溫爐加熱溫度 rc) 1020/6 1060/4 1080/3 950/3/ 1060/3/保溫時(shí)間(h) /噴霧 j/10 j/20 j/25 I 10 j/20
權(quán)利要求
1.一種具有粗糙度保持能力的支承輥，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分配比為C :0. 40 .0.70% ；Si 0. 40 0. 80% ；Mn :0. 50 0. 80% ；Cr :4. 5 5. 5% ；Mo :0. 40 I. 00% ；V .0.30 0. 50% ；Ni :0. 40 0. 60%，還含有 Nb :0. 05 0. 30% ;Ti :0. 05 0. 30% 的一種或兩種，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的具有粗糙度保持能力的支承輥，其特征在于，Nb和Ti的質(zhì)量百分比優(yōu)選為符合下式關(guān)系 .0. 10≤Nb+Ti≤ 0. 30。
3.如權(quán)利要求I所述的具有高耐磨性能的支承輥的制造方法，其特征在于包括以下步驟 (1)冶煉； (2)鍛造； (3)鍛后熱處理； (4)粗加工； (5)超聲波探傷； (6)預(yù)備熱處理； (7)半精加工； (8)最終熱處理差溫爐加熱、噴霧淬火和高溫回火，所述最終熱處理工藝參數(shù)為差溫爐加熱溫度為1020 1080°C，保溫時(shí)間為3 6小時(shí)，噴霧冷卻5 30小時(shí)，所述高溫回火溫度為480 520°C、保溫時(shí)間為10 20小時(shí)； (9)精加工。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有粗糙度保持能力的支承輥，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分配比為C0.40～0.70％；Si0.40～0.80％；Mn0.50～0.80％；Cr4.5～5.5％；Mo0.40～1.00％；V0.30～0.50％；Ni0.40～0.60％，還含有Nb0.05～0.30％；Ti0.05～0.30％的一種或兩種，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還公開(kāi)了上述支承輥的制造方法，生產(chǎn)出的支承輥的粗糙度保持能力上有很大的提升。
文檔編號(hào)C22C38/48GK102634738SQ20121008697
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者吳瓊, 孫大樂(lè), 李文霄, 溫宏權(quán) 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司