CN102699313B - 一种高速冷轧辊的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速冷轧辊的制造方法，通过提高含碳量并且适度地降低镍的含量，在制造过程中通过三次回火进行处理，以此得到耐磨性更高的冷轧辊，其中冷轧辊的化学成分为：2.25-2.55％的碳、3.8-4.2％的铬、0.08-0.1％的硅、0.2-0.4％的锰、2.88-3.22％的钼、0.06-0.08％的镍、0.1-0.15％的铜、8.5-9％的钒、不大于0.06％的硫、余量为铁。
Description
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种高速冷轧辊的制造方法。
背景技术
冷轧辊是冷轧机的主要消耗部件，由于冷轧辊属于复杂构件，其有非常坚硬的表层，并且在实际工作过程中，由于被挤压材料的变形抗力比较大，因此冷轧辊承受着很大的应力，冷轧辊在工作中受到强烈的摩擦和挤压，其质量的好坏对冷轧板材的质量、成本、产量起着非常重要的作用，故冷轧辊应具有高强度、硬度和耐磨性。随着现代冷轧机向大型化和高速化方向发展，冷轧辊用钢从传统的铬钢系向高铬铸铁和高速钢转变，冷轧辊的性能有了大幅度的提高。为了提高冷轧辊的耐磨性，延长其使用寿命，目前用于制造冷轧辊的高速钢中都添加了碳成分。例如目前冷轧辊材料中碳的含量在1.95％(重量百分比，为了叙述的方便，下文中提及的百分比含量都为重量百分比)，这种钢经浇铸、精加工、滚压、低温回火油浸后制成的冷轧辊比传统材质制成的同类产品寿命提高3倍以上。但这种材料中含有较多价格昂贵的镍，导致生产成本增加。同时，这种冷轧辊的耐磨性虽然已经有了一定程度的提高，但是对于高速冷轧辊的使用环境来说，这种冷轧辊的耐磨性还有待提高。
发明内容
为了获得高耐磨性的冷轧辊，本发明的发明人经过多次的实验，在现有制造冷轧辊方法的基础上，提出了一种含碳量更高的冷轧辊制造方法，并且适度地降低镍的含量，并且在制造过程中通过两次回火进行处理，以此得到耐磨性更高的冷轧辊。由于高速冷轧辊的合金材料中一般都含有较高含量的钒，加入碳主要是为了使其与钒结合，从而生成高硬度的碳化物，并以此来提高冷轧辊的耐磨性。但是目前高速冷轧辊的碳含量一般都在2％以下，这是为了保证冷轧辊的冲击韧度。本发明通过提高碳的含量，并结合适量的钒，从而既能提高冷轧辊的耐磨性，也能保证其韧度。
本发明提出的高速冷轧辊的制造方法包括以下步骤：
步骤1：在电炉内加入钢材，并将电炉升温至大约1600至1650摄氏度左右，使得钢材熔化成钢水，所述钢水的化学成分(重量％)大致为：2.25-2.55％的碳、3.8-4.2％的铬、0.08-0.1％的硅、0.2-0.4％的锰、2.88-3.22％的钼、0.06-0.08％的镍、0.1-0.15％的铜、8.5-9％的钒、不大于0.06％的硫、余量为铁；
步骤2：采用灰铸铁或球墨铸铁作为芯部，在立式或卧式离心机中将步骤1中得到的钢水浇注到芯部，从而形成以灰铸铁或球墨铸铁为芯部的轧辊外层；可选的是，在钢水浇注和钢水凝固的过程中还可以加入电磁场，电磁场的磁感应强度大约为0.18T。在离心铸造过程中加入电磁场，可以抑制钢水中的元素的重力偏析，这可以保证轧辊在离心机铸造中获得更致密的结构，从而可以提高耐磨性。
步骤3：将步骤2中浇注完成的轧辊冷却凝固，待轧辊温度小于100摄氏度时，对凝固的轧辊进行机械粗加工处理；
步骤4：将步骤3中机械粗加工处理后的轧辊进行淬火热处理，淬火热处理采用电炉加热，加热至温度1050至1100摄氏度，并保持该温度2至3个小时，随后对轧辊进行喷雾冷却；
步骤5：对淬火完毕的轧辊进行三次回火处理，其中第一次回火处理是在电炉中对轧辊进行加热，加热至温度560摄氏度后，保持该温度3小时；第二次回火处理是在同样的温度下，保持该温度2小时，第三次回火处理是将电炉中的温度保持在500摄氏度，并保持该温度3小时。
步骤6：对三次回火处理完毕的轧辊进行机械精加工，从而得到高耐磨性的高速冷轧辊。
附图说明
图1为本发明优选实施例与对比例的耐磨性对比图；
具体实施方式
首先，步骤1：在电炉内加入钢材，并将电炉升温至大约1600至1650摄氏度左右，使得钢材熔化成钢水，所述钢水的化学成分(重量％)大致为：2.25-2.55％的碳、3.8-4.2％的铬、0.08-0.1％的硅、0.2-0.4％的锰、2.88-3.22％的钼、0.06-0.08％的镍、0.1-0.15％的铜、8.5-9％的钒、不大于0.06％的硫、余量为铁；
然后，步骤2：采用灰铸铁或球墨铸铁作为芯部，在立式或卧式离心机中将步骤1中得到的钢水浇注到芯部，从而形成以灰铸铁或球墨铸铁为芯部的轧辊外层；此外，在钢水浇注和钢水凝固的过程中还可以加入磁感应强度大约为0.18T的电磁场。在离心铸造过程中加入电磁场，可以抑制钢水中的元素的重力偏析，这可以保证轧辊在离心机铸造中获得更致密的结构，从而可以提高耐磨性。
步骤3：将步骤2中浇注完成的轧辊冷却凝固，待轧辊温度小于100摄氏度时，对凝固的轧辊进行机械粗加工处理；
步骤4：将步骤3中机械粗加工处理后的轧辊进行淬火热处理，淬火热处理采用电炉加热，加热至温度1050至1100摄氏度，并保持该温度2至3个小时，随后对轧辊进行喷雾冷却；
步骤5：对淬火完毕的轧辊进行三次回火处理，其中第一次回火处理是在电炉中对轧辊进行加热，加热至温度560摄氏度后，保持该温度3小时；第二次回火处理是在同样的温度下，保持该温度2小时，第三次回火处理是将电炉中的温度保持在500摄氏度，并保持该温度3小时。
步骤6：对三次回火处理完毕的轧辊进行机械精加工，从而得到高耐磨性的高速冷轧辊。
下面，发明人给出本发明的一个优选实施例；
步骤1：在电炉内加入钢材，并将电炉升温至1630摄氏度左右，使得钢材熔化成钢水，所述钢水的化学成分(重量％)见下表1：
表1
步骤2：采用灰铸铁或球墨铸铁作为芯部，在立式或卧式离心机中将步骤1中得到的钢水浇注到芯部，从而形成以灰铸铁或球墨铸铁为芯部的轧辊外层，并且在钢水浇注和钢水凝固的过程中加入电磁场，电磁场的磁感应强度为0.18T。
步骤3：将步骤2中浇注完成的轧辊冷却凝固，待轧辊温度小于100摄氏度时，对凝固的轧辊进行机械粗加工处理；
步骤4：将步骤3中机械粗加工处理后的轧辊进行淬火热处理，淬火热处理采用电炉加热，加热至温度1100摄氏度，并保持该温度2.5个小时，随后对轧辊进行喷雾冷却；
步骤5：对淬火完毕的轧辊进行三次回火处理，其中第一次回火处理是在电炉中对轧辊进行加热，加热至温度560摄氏度后，保持该温度3小时；第二次回火处理是在同样的温度下，保持该温度2小时，第三次回火处理是将电炉中的温度保持在500摄氏度，并保持该温度3小时。
步骤6：对三次回火处理完毕的轧辊进行机械精加工，从而得到高耐磨性的高速冷轧辊。
为了验证通过本发明方法制造的冷轧辊其耐磨性的提高状况，下面给出一个对比例，需要说明的是，该对比例与上文的优选实施例除了碳含量不同以外，其余化学成分含量都相同，并且制造的方法和过程也相同；
优选实施例：碳含量：2.5重量％；
对比例：碳含量：1.9重量％；
对上述优选实施例和对比例所得的冷轧辊进行磨损量的测试，其测试条件为分别采用优选实施例和对比例的冷轧辊在同一冷轧机上对同种材料进行相同时间的生产，然后测试生产前后两个冷轧辊的磨损量；
如图1所示，A为优选实施例所得的冷轧辊的磨损量，而B为对比例所得的冷轧辊的磨损量；由图1可见，采用碳含量为2.5％，并采用本发明制造方法得到的冷轧辊的磨损量要比碳含量为1.9％的冷轧辊的磨损量小一倍多，可见其耐磨性更好。
虽然已经描述了本发明的一些具体实施例，但是其并非用于限定本发明，本发明的保护范围由所附的权利要求来限定，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求保护范围的情况下，可以对本发明做出各种修改。
Claims (2)
1.一种高速冷轧辊的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：在电炉内加入钢材，并将电炉升温至1600至1650摄氏度，使得钢材熔化成钢水，所述钢水的化学成分(重量％)为：2.25-2.55％的碳、3.8-4.2％的铬、0.08-0.1％的硅、0.2-0.4％的锰、2.88-3.22％的钼、0.06-0.08％的镍、0.1-0.15％的铜、8.5-9％的钒、不大于0.06％的硫、余量为铁；
步骤2：采用灰铸铁或球墨铸铁作为芯部，在立式或卧式离心机中将步骤1中得到的钢水浇注到芯部，从而形成以灰铸铁或球墨铸铁为芯部的轧辊外层；
步骤3：将步骤2中浇注完成的轧辊冷却凝固，待轧辊温度小于100摄氏度时，对凝固的轧辊进行机械粗加工处理；
步骤4：将步骤3中机械粗加工处理后的轧辊进行淬火热处理，淬火热处理采用电炉加热，加热至温度1050至1100摄氏度，并保持该温度2至3个小时，随后对轧辊进行喷雾冷却；
步骤5：对淬火完毕的轧辊进行三次回火处理，其中第一次回火处理是在电炉中对轧辊进行加热，加热至温度560摄氏度后，保持该温度3小时；第二次回火处理是在同样的温度下，保持该温度2小时，第三次回火处理是将电炉中的温度保持在500摄氏度，并保持该温度3小时；
步骤6；对三次回火处理完毕的轧辊进行机械精加工，从而得到高耐磨性的高速冷轧辊。
2.如权利要求1所述的高速冷轧辊的制造方法，其特征在于：在钢水浇注和钢水凝固的过程中加入电磁场，电磁场的磁感应强度为0.18T。
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