CN102703822A - 一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法，其特征在于该高速钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：1.3％～1.7％，V：1.5％～2.5％，Cr：6.5％～7.5％，Mo：2.0％～4.0％，W：4.0％～6.0％，Nb：3.0％～5.0％，Co：8.0％～9.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.25％～0.45％，Ti：0.3％～0.5％，Mg：0.15％～0.25％，Te：0.15％～0.25％，B：0.3％～0.5％，余量为Fe；所述高速钢的制备方法为：熔炼、脱氧、变质、离心浇注和热处理，所述热处理包括淬火和两次回火处理。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法。
背景技术
热轧是钢铁工业中的重要工艺过程，热轧辊是热轧生产的关键工具，必须能够承受相当强烈的力与热的作用。除了要有良好的抗断裂性能外，表面还应具有良好的耐磨、耐热性能，这不仅因为轧辊与产品的成本密切相关，而且直接决定热轧产品质量和热轧机的作业率。由于轧辊表面磨损造成的轧制中途停机，往往引起很大的经济损失，因此，提高热轧辊表面耐磨性的研究不断引起重视，热轧辊材料和热轧辊制造工艺不断地得到改进和发展，轧辊制造工艺从普通整体铸造，发展到冲洗浇注，离心复合铸造，到轧辊由总体式改为组合式，即由辊环和芯轴套装而成，可提高辊颈强度，芯轴可重复使用，还可降低轧辊成本。目前线材轧机和棒材轧机辊环主要使用合金铸铁辊环和硬质合金辊环，合金铸铁辊环强度高，韧性好，但硬度低，红硬性差，耐磨性低。硬质合金辊环具有硬度高和耐磨性好等优点，但脆性大，使用中极易发生剥落和脆裂。中国专利文献CN1174764，给出了一种耐磨性好的金属陶瓷辊环，但这种辊环必须经过热压烧结成型，生产工艺复杂，而且辊环中加入非金属陶瓷，将损害辊环的韧性，导致辊环使用中出现脆裂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法。本发明采用高速钢中加入Y、Ti、Mg、B和Te等微合金元素，细化凝固组织，改善碳化物形态和分布，提高高速钢强韧性和热疲劳抗力，从而延长高速钢轧辊的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法，其特征在于，该高速钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：1.3％～1.7％，V：1.5％～2.5％，Cr：6.5％～7.5％，Mo：2.0％～4.0％，W：4.0％～6.0％，Nb：3.0％～5.0％，Co：8.0％～9.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.25％～0.45％，Ti：0.3％～0.5％，Mg：0.15％～0.25％，Te：0.15％～0.25％，B：0.3％～0.5％，余量为Fe；所述高速钢的制备方法为：
①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按化学成分要求混合，放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，出炉前加入钒铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1510℃～1540℃左右，加入占钢水重量0.30％～0.5％的Al和0.05％～0.15％的Si-Ca合金，复合脱氧后出炉；
③将钇基镁稀土、钛铁、硼铁和碲铁破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④将出炉钢水用离心机浇铸，钢水浇铸温度为1480℃～1520℃左右，获得辊环坯料；
⑤将坯料机械加工和热处理，所述热处理包括淬火和回火处理，淬火加热温度1130℃～1160℃左右，保温时间2～4小时；然后风冷淬火，风冷时间50～60分钟，空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火升温速度60～90℃/h，回火加热温度580℃～620℃左右，保温3～4小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火升温速度90～120℃/h，回火加热温度550℃～570℃左右，保温5～7小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉。
本发明复合轧辊辊环用高速钢具有如下有益效果：
①本发明通过对高速钢的成分进行优化设计，除了重新调整高速钢中的常规碳化物形成元素V、Cr、Mo、W、Co等的含量外，向其中加入Y、Ti、Mg、B和Te等微合金元素，细化了凝固组织，改善了碳化物形态和分布，提高了高速钢轧辊强度和韧性，特别是B元素的加入，使得其力学性能大大提高，其抗拉强度达到1050MPa～1150MPa，冲击韧性达到17J/cm2～20J/cm2。
②用本发明制造高速钢轧辊辊环生产工艺简单，配合合理的热处理工艺设计，使得制备的辊环金相组织中含有16～20％高硬度碳化物，导致轧辊硬度高，达到63～67HRC，耐磨性好。
具体实施方式
实施例一
一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法，其特征在于该高速钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：1.3％，V：2.5％，Cr：6.5％，Mo：4.0％，W：4.0％，Nb：5.0％，Co：8.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.45％，Ti：0.3％，Mg：0.25％，Te：0.15％，B：0.5％，余量为Fe；所述高速钢的制备方法为：
①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按化学成分要求混合，放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，出炉前加入钒铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1510℃，加入占钢水重量0.5％的Al和0.05％的Si-Ca合金，复合脱氧后出炉；
③将钇基镁稀土、钛铁、硼铁和碲铁破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④将出炉钢水用离心机浇铸，钢水浇铸温度为1480℃，获得辊环坯料；
⑤将坯料机械加工和热处理，所述热处理包括淬火和回火处理，淬火加热温度1130℃，保温时间4小时；然后风冷淬火，风冷时间50分钟，空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火升温速度90℃/h，回火加热温度580℃，保温4小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火升温速度90℃/h，回火加热温度570℃，保温5小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉。
实施例二
一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法，其特征在于该高速钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：1.7％，V：1.5％，Cr：7.5％，Mo：2.0％，W：6.0％，Nb：3.0％，Co：9.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.25％，Ti：0.5％，Mg：0.15％，Te：0.25％，B：0.3％，余量为Fe；
所述高速钢的制备方法为：
①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按化学成分要求混合，放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，出炉前加入钒铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1540℃，加入占钢水重量0.30％的Al和0.15％的Si-Ca合金，复合脱氧后出炉；
③将钇基镁稀土、钛铁、硼铁和碲铁破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④将出炉钢水用离心机浇铸，钢水浇铸温度为1520℃，获得辊环坯料；
⑤将坯料机械加工和热处理，所述热处理包括淬火和回火处理，淬火加热温度1160℃，保温时间2小时；然后风冷淬火，风冷时间60分钟，空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火升温速度60℃/h，回火加热温度620℃，保温3小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火升温速度120℃/h，回火加热温度550℃，保温7小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉。
实施例三
一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法，其特征在于该高速钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：1.5％，V：2.0％，Cr：7.0％，Mo：3.0％，W：5.0％，Nb：4.0％，Co：8.5％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.35％，Ti：0.4％，Mg：0.20％，Te：0.20％，B：0.4％，余量为Fe；
所述高速钢的制备方法为：
①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按化学成分要求混合，放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，出炉前加入钒铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1525℃，加入占钢水重量0.4％的Al和0.10％的Si-Ca合金，复合脱氧后出炉；
③将钇基镁稀土、钛铁、硼铁和碲铁破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④将出炉钢水用离心机浇铸，钢水浇铸温度为1500℃，获得辊环坯料；
⑤将坯料机械加工和热处理，所述热处理包括淬火和回火处理，淬火加热温度1145℃，保温时间3小时；然后风冷淬火，风冷时间60分钟，空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火升温速度75℃/h，回火加热温度600℃，保温3.5小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火升温速度105℃/h，回火加热温度560℃，保温6小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (1)
1.一种复合轧辊辊环用高速钢的制备方法，其特征在于，该高速钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：1.3％～1.7％，V：1.5％～2.5％，Cr：6.5％～7.5％，Mo：2.0％～4.0％，W：4.0％～6.0％，Nb：3.0％～5.0％，Co：8.0％～9.0％，Si＜1.0％，Mn＜1.5％，P＜0.04％，S＜0.04％，Y：0.25％～0.45％，Ti：0.3％～0.5％，Mg：0.15％～0.25％，Te：0.15％～0.25％，B：0.3％～0.5％，余量为Fe；所述高速钢的制备方法为：
①将普通废钢、生铁或增碳剂、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁和金属钴按化学成分要求混合，放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，出炉前加入钒铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1510℃～1540℃左右，加入占钢水重量0.30％～0.5％的Al和0.05％～0.15％的Si-Ca合金，复合脱氧后出炉；
③将钇基镁稀土、钛铁、硼铁和碲铁破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④将出炉钢水用离心机浇铸，钢水浇铸温度为1480℃～1520℃左右，获得辊环坯料；
⑤将坯料机械加工和热处理，所述热处理包括淬火和回火处理，淬火加热温度1130℃～1160℃左右，保温时间2～4小时；然后风冷淬火，风冷时间50～60分钟，空冷至辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第一次回火处理，回火升温速度60～90℃/h，回火加热温度580℃～620℃左右，保温3～4小时后空冷，当辊面温度低于200℃时，入加热炉进行第二次回火处理，回火升温速度90～120℃/h，回火加热温度550℃～570℃左右，保温5～7小时后炉冷，当炉温低于200℃后出炉。
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