CN102108469B - 适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的是一种适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊及其制备方法，其所述热矫直辊材料各组分元素的重量百分含量是(％)：Cr 4.5～6.0，Mo1.0～2.0，Si 0.6～1.5，Ni0.8～1.2，V0.8～2.0，C0.35～0.6，P≤0.02，S≤0.01，余量为Fe和不可避免的杂质；其制备方法依次按照制备坯辊，调质处理，机械加工，表面淬火处理，回火处理，精加工步骤进行，且所述表面淬火温度为1130～1170℃，回火温度为520～580℃，回火时间为≥10h，在回火时进行重物压校高点的辊体校直处理。本发明具有制品热矫直辊基体强度高，综合性能好，表面硬度高，耐磨性能好，抗冷热疲劳性能好等特点，而其制备方法具有方法简便可靠，工艺成本较低，制成品质量好等特点。

Description

适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫辊及其制备方法，具体涉及一种辊身长度在3～6m范围内，长径比在10～20范围内的宽厚钢板热轧热矫直辊，属于冶金热轧钢板装备技术。

背景技术

本发明所涉及的热轧热矫直辊，是热轧钢板的多辊矫直机的重要部件。由于其工作环境特殊，需长期处于600～900℃温度条件下工作(辊面温度常常会升高到500℃)，既要令钢板的表面不会出现凹坑等缺陷，确保钢板的质量，又要避免辊面产生不均匀磨损和损伤，以减少频繁换辊的次数，确保矫直机工作效率，因而要求所述矫直辊应当在中温条件下(500～600℃)具备基体强度高，综合性能好，表面硬度高，耐磨性能好和良好的抗冷热疲劳性能以及较好的热导率。

已有技术的所述热轧热矫直辊，诸如中国专利授权公告号CN100494460C所公开的“矫直辊及其制造工艺”所公开的技术方案，重点提供的是矫直辊的材料成份以及与所用材料相适应的制造工艺，由于其材质组分元素含量不尽合理，因而其中温条件下(500℃)的综合性能，表面硬度和耐磨性能等，仍然不能充分满足所述热轧热矫直辊的工况要求。

根据相关信息资料可见，目前所述热矫直辊所用材料，大多倾向采用H13热作模具钢。而H13是美国牌号，相当于国标中的4CrSMOSiV1。虽然H13具备良好的抗冷热疲劳性能，但在中高温条件下的强度和韧性，热稳定性，耐磨性等仍存在不足之处。基于以上原因，有必要对已有所述热矫直辊的所用材料在H13热作模具钢的基础上，进行必要的组分元素含量的调整，以进一步满足本发明热矫直辊的技术要求。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种基体强度高，综合性能好，表面硬度高，耐磨性能好，抗冷热疲劳性能好的适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊。

本发明的第二个目的是提供一种如上所述的热轧热矫直辊的制备方法。

实现本发明目的的技术构想：一是所用材料是H13热作模具钢的基础上对其组分元素含量作适当调整的改性H13热作模具钢，其中增加Ni含量，并对C、Mo、Cr、V等元素的重量百分含量进行调整，以增强工件基体强度和韧性，以及高温强度、热稳定性和耐磨性等；并控制C含量在一个稳定的水平，以保证热处理工艺稳定性；二是适当提高热处理温度，其淬火采用中频快速加热和快速冷却，使表面具有细晶粒金相组织，使更多的碳化物(Mo₂C、V₄C₃等)融入工件基体，以提高表面淬火的硬度以及耐磨性能，三是采用回火重物压校高点的校直方法，避免出现淬硬层裂纹风险和反弹现象，以控制辊身全长变形量达到工艺要求。

基于上述技术构想，本发明实现其第一个目的的技术方案是：

一种适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊，其创新点在于，其材料是改性H13热作模具钢，其各组分元素的重量百分含量是：

Cr                 4.5～6.0％，

Mo                 1.0～2.0％，

Si                 0.6～1.5％，

Ni                 0.8～1.2％，

V                  0.8～2.0％，

C                  0.35～0.6％，

P                     ≤0.02％，

S                     ≤0.01％，

Fe和不可避免的杂质    余量。

如以上所述材料制作的本发明热轧热矫直辊，制品辊表面硬度在HRC56～63范围内，表面硬度差≤2HRC，有效淬硬层在10～15mm范围。

如以上所述材料制作的本发明热轧热矫直辊，辊面淬火层的金相组织为回火马氏体和弥散分布的点粒状碳化物的8级以上细晶粒结构。

如以上所述材料制作的本发明热轧热矫直辊的屈服强度在920～970Mpa范围内，抗拉强度在1100～1200Mpa范围内，屈服比≥80％，延伸率在12～15％范围内。

由以上所给出的技术方案的热轧热矫直辊，具有基体强度高，综合性能好，表面硬度高，耐磨性能好，抗冷热疲劳性能好等诸多特点，能够满足所述热矫直辊工况的技术要求。

本发明实现其第二个目的技术方案是：

一种制备如以上所述的热轧热矫直辊的方法，依次按照制备坯辊，调质处理，机械加工，表面淬火处理，回火处理，精加工步骤进行制得热轧热矫直辊，其创新点在于：

a、所采用的辊体材料是所述的改性H13热作模具钢；

b、所述表面淬火处理是采用立式2500～3000HZ中频感应快速加热和压力喷水快速冷却的方式，其淬火温度控制在1130～1170℃范围内；

c、所述回火处理是在回火炉中历经2次回火处理，回火温度控制在520℃～580℃范围内，每次回火处理时间≥10h；

d、在所述回火处理时还包括辊体校直处理；所述校直处理采用重物压校高点的方式，在校直的同时消除校直应力，以避免校直断裂风险和反弹现象的发生。

在上述制备方法的技术方案中，本发明还主张所述调质处理采用高温调质处理，其淬火温度控制在1030～1050℃温度范围内，其回火温度控制在620～650℃温度范围内，且先后经历2次回火，每次回火时间≥10h。

在上述制备方法的技术方案中，本发明还主张表面淬火处理前工件单边留1.5～2mm余量；在表面淬火处理前还包括对辊体作预热处理，所述预热处理的温度控制在500～550℃温度范围内，以改变残余应力的分布减小产生辊体淬火层裂纹倾向。

在上述制备方法的技术方案中，本发明还主张所述表面淬火处理的中频感应加热的感应圈与工件辊体的间距控制在20～30mm范围内，工件辊体的行走速度控制在0.8～1mm/s范围内，淬火时冷却喷水线与加热区间距控制在70～80mm范围内，喷水压力为≥0.15Mpa。

在上述制备方法的技术方案中，本发明还主张所述制备坯辊是锻造坯辊，其锻造比为≥4；在所述调质处理之前还依次包括锻造坯辊球化退火或正火处理和坯辊内圆加工；所述精加工包括粗磨和精磨，磨削使用配位架支撑，且在粗磨后经回火除应力处理，然后，精磨加工各尺寸至成品。所述粗磨后回火处理参数是低温回火，温度控制在260～300℃范围内，回火处理时间为≥10h。

在上述制备方法的技术方案中，本发明还主张所述表面淬火处理后的回火处理，也可以是采用120～130℃低温回火处理，回火处理的时间为≥10h。

上述制备方法得以实施后，本发明制备方法所具有的制备方法简便可靠，工艺成本较低，制成品质量好等特点，是显而易见的。

附图说明

图1是本发明制备方法一种工艺流程图；

图2是本发明制备方法另一种工艺流程图；由附图2可见，本发明制备工艺更加完善，制成品质量更好。

具体实施方式

实施例1，

一种适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊，其材料是改性H13热作模具钢，其各组分元素的重量百分含量是：

Cr                  4.5～6.0％，

Mo                  1.0～2.0％，

Si                  0.6～1.5％，

Ni                  0.8～1.2％，

V                   0.8～2.0％，

C                   0.35～0.6％，

P                     ≤0.02％，

S                     ≤0.01％，

Fe和不可避免的杂质    余量。

制品辊表面硬度在HRC56～63范围内，表面硬度差≤2HRC，有效淬硬层在10～15mm范围。所述成品热轧热矫直辊辊面淬火层的金相组织为回火马氏体和弥散分布的点粒状碳化物的8级以上细晶粒结构。成品热轧热矫直辊的屈服强度在920～970Mpa范围内，抗拉强度在1100～1200Mpa范围内，屈服比≥80％，延伸率在12～15％范围内。

实施例2，如附图2所示。

一种制备如实施例1所述的热轧热矫直辊的方法，依次按照制备坯辊，调质处理，机械加工，表面淬火处理，回火处理，精加工步骤进行制得热轧热矫直辊，而其：

所采用的辊体材料是所述的改性H13热作模具钢；

所述表面淬火处理是采用立式2500～3000HZ中频感应快速加热和压力喷水快速冷却的方式，其淬火温度控制在1130～1170℃范围内；

所述回火处理是在回火炉中历经2次回火处理，回火温度控制在520℃～580℃范围内，每次回火处理时间≥10h；

在所述回火处理时还包括辊体校直处理；所述校直处理采用重物压校高点的方式，在校直的同时消除校直应力，以避免校直断裂风险和反弹现象的发生。通过所述校直后，对于辊长3～6m长径比为10～20的热矫直辊的全长变形量可达到1～2mm。

所述调质处理采用高温调质处理，其淬火温度控制在1030～1050℃温度范围内，其回火温度控制在620～650℃温度范围内，且先后经历2次回火，每次回火时间≥10h。

所述表面淬火处理前工件单边留1.5～2mm余量；在表面淬火处理前还包括对辊体作预热处理，所述预热处理的温度控制在500～550℃温度范围内，以改变残余应力的分布减小产生辊体淬火层裂纹倾向。

所述表面淬火处理的中频感应加热的感应圈与工件辊体的间距控制在20～30mm范围内，工件辊体的行走速度控制在0.8～1mm/s范围内，淬火时冷却喷水线与加热区间距控制在70～80mm范围内，喷水压力为≥0.15Mpa。

而所述制备坯辊是锻造坯辊，其锻造比为≥4；在所述调质处理之前还依次包括锻造坯辊球化退火处理和坯辊内圆镗加工；所述精加工包括粗磨和精磨，磨削使用配位架支撑，且在粗磨后经260～300℃保温≥10h的低温回火除应力处理，然后，精磨加工各尺寸至成品。

而所述回火处理，也可以是采用120～130℃低温回火处理，回火处理的时间为≥10h。

采用本发明制备的热轧热矫直辊初样上机使用效果显示，完全能够用于60mm以内的厚板矫直，新辊下机修磨前一次过钢量在30万吨以上，经其工作处理的钢板质量符合产品要求，呈现出很高的使用性能和很长的使用寿命，实现了本发明的初衷。

Claims (10)

1.一种适用于≤60mm厚钢板的热轧热矫直辊，其特征在于，其材料是改性H13热作模具钢，其各组分元素的重量百分含量是：

Cr                 4.5～6.0％，

Mo                 1.0～2.0％，

Si                 0.6～1.5％，

Ni                 0.8～1.2％，

V                  0.8～2.0％，

C                  0.35～0.6％，

P                  ≤0.02％，

S                  ≤0.01％，

Fe和不可避免的杂质  余量。

2.根据权利要求1所述的热轧热矫直辊，其特征在于，制品辊表面硬度在HRC56～63范围内，表面硬度差≤2HRC，有效淬硬层在10～15mm范围。

3.根据权利要求1所述的热轧热矫直辊，其特征在于，所述成品热轧热矫直辊辊面淬火层的金相组织为回火马氏体和弥散分布的点粒状碳化物的8级以上细晶粒结构。

4.根据权利要求1所述的热轧热矫直辊，其特征在于，成品热轧热矫直辊的屈服强度在920～970Mpa范围内，抗拉强度在1100～1200Mpa范围内，屈服比≥80％，延伸率在12～15％范围内。

5.一种制备如权利要求1至4之一所述的热轧热矫直辊的方法，依次按照制备坯辊，调质处理，机械加工，表面淬火处理，回火处理，精加工步骤进行制得热轧热矫直辊，其特征在于：

a、所采用的辊体材料是所述的改性H13热作模具钢；

b、所述表面淬火处理是采用立式2500～3000HZ中频感应快速加热和压力喷水快速冷却的方式，其淬火温度控制在1130～1170℃范围内；

c、所述回火处理是在回火炉中历经2次回火处理，回火温度控制在520℃～580℃范围内，每次回火处理时间≥10h；

d、在所述回火处理时还包括辊体校直处理；所述校直处理采用重物压校高点的方式，在校直的同时消除校直应力。

6.根据权利要求5所述的制备热轧热矫直辊的方法，所述调质处理采用高温调质处理，其淬火温度控制在1030～1050℃温度范围内，其回火温度控制在620～650℃温度范围内，且先后经历2次回火，每次回火时间≥10h。

7.根据权利要求5所述的制备热轧热矫直辊的方法，其特征在于，表面淬火处理前工件单边留1.5～2mm余量；在表面淬火处理前还包括对辊体作预热处理，所述预热处理的温度控制在500～550℃温度范围内。

8.根据权利要求5所述的制备热轧热矫直辊的方法，其特征在于，所述表面淬火处理的中频感应加热的感应圈与工件辊体的间距控制在20～30mm范围内，工件辊体的行走速度控制在0.8～1mm/s范围内，淬火时冷却喷水线与加热区间距控制在70～80mm范围内，喷水压力为≥0.15Mpa。

9.根据权利要求5所述的制备热轧热矫直辊的方法，其特征在于，所述制备坯辊是锻造坯辊，其锻造比为≥4；在所述调质处理之前还依次包括锻造坯辊球化退火或正火处理和坯辊内圆加工；所述精加工包括粗磨和精磨，磨削使用配位架支撑，且在粗磨后经回火除应力处理，然后，精磨加工各尺寸至成品。

10.根据权利要求5所述的制备热轧热矫直辊的方法，其特征在于，所述回火处理，也可以是采用120～130℃低温回火处理，回火处理的时间为≥10h。

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