CN103436805A - 一种合金钢轧辊的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合金钢轧辊的制备方法，包括冶炼工艺、锻造工艺和热处理工艺，上述工艺的工艺步骤为：1）、冶炼工艺，所述冶炼工艺采用中频炉进行电渣重熔工艺冶炼，将废钢、生铁、铬铁、海绵铁，以及上述原料总质量1—1.5％熔炼添加剂加入到中频炉中混合加热熔化，所述熔炼添加剂是由氧化钠10-15份、氧化铝3.5-4.5份、氧化钾3-5份、碳酸钠6-8份、二氧化硅4-6份、氧化铁11-15份、二氧化钛0.5-2份、无水硼砂5-10份配制而成，克服现有技术中的缺陷，设计一种用于提高冷轧辊材质性能的合金钢材料，同时在使用上述合金钢材料的基础上，还提供了用于提高冷轧辊表面硬度和硬度层深度的冷轧辊的制造工艺。

Description

一种合金钢轧辊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属冷轧和或热轧的轧辊，具体涉及一种合金钢轧辊。
背景技术
现有技术在金属冷轧生产过程中，轧辊是轧机的主要变形工具，由于轧辊自身材质的问题，及其所处的恶劣工作环境，导致轧辊经常发生失效乃至报废。如：轧辊的过快磨损、表面粗糙化(桔皮状)、格坑、勒痕、开裂和剥落等。但归纳起来，不外三个方面的问题：一是耐磨性(包括耐粗糙性)的高低，二是有效淬硬层的深浅，三是抗裂能力(包括抗剥落性)的大小。因此，为了提高冷轧辊的使用寿命，首先轧辊必须具有较高耐磨性的合适的材质，其二轧辊表面的硬度要硬，并要具有较深的淬硬层深度，其三轧辊表面又必须具有高的耐裂性。然而，用现有技术制造出的轧辊很难满足上述要求。因此，有必要对现有的轧辊材质及加工制造工艺进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种合金钢轧辊的制备方法，克服现有技术中的缺陷，设计一种用于提高冷轧辊材质性能的合金钢材料，同时在使用上述合金钢材料的基础上，还提供了用于提高冷轧辊表面硬度和硬度层深度的冷轧辊的制造工艺。
本发明的技术方案如下：
一种合金钢轧辊的制备方法，包括冶炼工艺、锻造工艺和热处理工艺，上述工艺的工艺步骤为：
1）、冶炼工艺，所述冶炼工艺采用中频炉进行电渣重熔工艺冶炼，将废钢、生铁、铬铁、海绵铁，以及上述原料总质量1—1.5％熔炼添加剂加入到中频炉中混合加热熔化，所述熔炼添加剂是由氧化钠10-15份、氧化铝3.5-4.5份、氧化钾3-5份、碳酸钠6-8份、二氧化硅4-6份、氧化铁11-15份、二氧化钛0.5-2份、无水硼砂5-10份配制而成，当温度达到900℃-1200℃时向中频炉内通入1-2L/min氩气和氦气的混合惰性气体；控制各合金成分至符合以下范围：按重量百分比计，碳的含量为0.45～0.58％、硅的含量为1.2～1.5％、锰的含量为0.85～1.25％、铬的含量为0.45～1.2％、钼的含量为0.45～0.65％、镍的含量为0.25～0.45％、钒的含量为0.06～0.12％、铌的含量为0.06～0.08％、铝的含量为≤0.030％、铜的含量为≤0.020％，硫和磷的含量≤0.025％；钢水温度在1550-1600℃出钢，将钢水重量的1.0～2.0%复合变质剂置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理，反应温度为1400～1500℃，所述复合变质剂的化学成分重量百分比为：FeV5050～55%、FeSiRe2120～25%、FeBa5Si6020～25%、钇基稀土5～10%，钢水温度在1560-1565℃时开始浇铸成轧辊铸件；
2）、锻造工艺，将所述轧辊铸件加热到1100-1200℃，然后用锻压机进行锻造处理，在所述锻造处理中将锻件的终锻温度控制在890℃，将锻造处理后的轧辊进行第一次回火处理；回火温度控制在400-500℃，将第一次回火处理后的轧辊装入加热炉内，在加热炉内将轧辊分段逐步加热到900℃±10℃进行保温，淬入40-80℃油中，冷至50℃然后进炉进行第二次回火处理；
3）、淬火热处理工艺，第一次淬火处理是将铸件加热到650-700保温1-2小时，即用淬火液冷却，第一次淬火处理的淬火液由质量百分数为20-30%BaCl2、4-8%NaCl、3-6%KCl，余量水组成，第一次淬火后将铸件继续加热到700-800℃进行第二次淬火处理，进行第二次淬火处理的淬火液由质量百分数为20-30%KCl、10-20%NaNO3、4-8%CaCl2,余量水组成；
4）、最终回火工艺，将淬火处理后的轧辊再进行回火消应力处理。
本发明的优点和有益效果在于，采用在本发明的合金钢材质中设有较高的碳含量，这样就可以保证轧辊用钢具有较高的硬度及耐磨性，同时使奥氏体中有足够的碳含量以维持其在快速冷却过程中奥氏体的稳定性。
另外，在本发明的合金钢材质中设有较高硅锰含量，这样在热处理中易得到无碳贝氏体组织，而硅可以强烈的仰制碳化物析出，确保富碳奥氏体具有较高稳定性。通过透射电镜(TEM)分析表明，当硅含量达到1.6％时形成无碳贝氏体和薄膜状残余奥氏体当含量达到2.0％硬度有下降迹象，硅含量达到2.4％时其硬度明显下降，这与增加铸钢的支状偏析和块状残余奥氏体有关，因此硅含量控制在1.6％-1.8％是比较合适的。
具体实施方式
一种合金钢轧辊的制备方法，包括冶炼工艺、锻造工艺和热处理工艺，上述工艺的工艺步骤为：
1）、冶炼工艺，所述冶炼工艺采用中频炉进行电渣重熔工艺冶炼，将废钢、生铁、铬铁、海绵铁，以及上述原料总质量1—1.5％熔炼添加剂加入到中频炉中混合加热熔化，所述熔炼添加剂是由氧化钠10-15份、氧化铝3.5-4.5份、氧化钾3-5份、碳酸钠6-8份、二氧化硅4-6份、氧化铁11-15份、二氧化钛0.5-2份、无水硼砂5-10份配制而成，当温度达到900℃-1200℃时向中频炉内通入1-2L/min氩气和氦气的混合惰性气体；控制各合金成分至符合以下范围：按重量百分比计，碳的含量为0.45～0.58％、硅的含量为1.2～1.5％、锰的含量为0.85～1.25％、铬的含量为0.45～1.2％、钼的含量为0.45～0.65％、镍的含量为0.25～0.45％、钒的含量为0.06～0.12％、铌的含量为0.06～0.08％、铝的含量为≤0.030％、铜的含量为≤0.020％，硫和磷的含量≤0.025％；钢水温度在1550-1600℃出钢，将钢水重量的1.0～2.0%复合变质剂置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理，反应温度为1400～1500℃，所述复合变质剂的化学成分重量百分比为：FeV5050～55%、FeSiRe2120～25%、FeBa5Si6020～25%、钇基稀土5～10%，钢水温度在1560-1565℃时开始浇铸成轧辊铸件；
2）、锻造工艺，将所述轧辊铸件加热到1100-1200℃，然后用锻压机进行锻造处理，在所述锻造处理中将锻件的终锻温度控制在890℃，将锻造处理后的轧辊进行第一次回火处理；回火温度控制在400-500℃，将第一次回火处理后的轧辊装入加热炉内，在加热炉内将轧辊分段逐步加热到900℃±10℃进行保温，淬入40-80℃油中，冷至50℃然后进炉进行第二次回火处理；
3）、淬火热处理工艺，第一次淬火处理是将铸件加热到650-700保温1-2小时，即用淬火液冷却，第一次淬火处理的淬火液由质量百分数为20-30%BaCl2、4-8%NaCl、3-6%KCl，余量水组成，第一次淬火后将铸件继续加热到700-800℃进行第二次淬火处理，进行第二次淬火处理的淬火液由质量百分数为20-30%KCl、10-20%NaNO3、4-8%CaCl2,余量水组成；
4）、最终回火工艺，将淬火处理后的轧辊再进行回火消应力处理。

Claims (1)

1.一种合金钢轧辊的制备方法，其特征在于，包括冶炼工艺、锻造工艺和热处理工艺，上述工艺的工艺步骤为：
1）、冶炼工艺，所述冶炼工艺采用中频炉进行电渣重熔工艺冶炼，将废钢、生铁、铬铁、海绵铁，以及上述原料总质量1—1.5％熔炼添加剂加入到中频炉中混合加热熔化，所述熔炼添加剂是由氧化钠10-15份、氧化铝3.5-4.5份、氧化钾3-5份、碳酸钠6-8份、二氧化硅4-6份、氧化铁11-15份、二氧化钛0.5-2份、无水硼砂5-10份配制而成，当温度达到900℃-1200℃时向中频炉内通入1-2L/min氩气和氦气的混合惰性气体；控制各合金成分至符合以下范围：按重量百分比计，碳的含量为0.45～0.58％、硅的含量为1.2～1.5％、锰的含量为0.85～1.25％、铬的含量为0.45～1.2％、钼的含量为0.45～0.65％、镍的含量为0.25～0.45％、钒的含量为0.06～0.12％、铌的含量为0.06～0.08％、铝的含量为≤0.030％、铜的含量为≤0.020％，硫和磷的含量≤0.025％；钢水温度在1550-1600℃出钢，将钢水重量的1.0～2.0%复合变质剂置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理，反应温度为1400～1500℃，所述复合变质剂的化学成分重量百分比为：FeV5050～55%、FeSiRe2120～25%、FeBa5Si6020～25%、钇基稀土5～10%，钢水温度在1560-1565℃时开始浇铸成轧辊铸件；
2）、锻造工艺，将所述轧辊铸件加热到1100-1200℃，然后用锻压机进行锻造处理，在所述锻造处理中将锻件的终锻温度控制在890℃，将锻造处理后的轧辊进行第一次回火处理；回火温度控制在400-500℃，将第一次回火处理后的轧辊装入加热炉内，在加热炉内将轧辊分段逐步加热到900℃±10℃进行保温，淬入40-80℃油中，冷至50℃然后进炉进行第二次回火处理；
3）、淬火热处理工艺，第一次淬火处理是将铸件加热到650-700保温1-2小时，即用淬火液冷却，第一次淬火处理的淬火液由质量百分数为20-30%BaCl2、4-8%NaCl、3-6%KCl，余量水组成，第一次淬火后将铸件继续加热到700-800℃进行第二次淬火处理，进行第二次淬火处理的淬火液由质量百分数为20-30%KCl、10-20%NaNO3、4-8%CaCl2,余量水组成；
4）、最终回火工艺，将淬火处理后的轧辊再进行回火消应力处理。
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