CN103753116B - 森吉米尔轧机工作辊的制造方法 - Google Patents

森吉米尔轧机工作辊的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种森吉米尔轧机工作辊的制造方法，包括：电炉冶炼→真空脱气→炉外精炼→浇注成锭→锻打成坯→预备热处理→辊面粗车→粗加工→最终热处理→精加工→成品，炉外精炼之后进行真空浇注。所述用于森吉米尔轧机的工作辊，其材质中的化学组分及各组分的重量百分含量为C1.40-1.60%，Si≤0.60%，Mn≤0.60%，Cr11.00-13.00%，Mo0.80-1.20%，V0.70-1.00%，Co0.30-0.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过反复墩拔锻造及热处理工艺的改进，使轧辊抗疲劳强度增加，硬度提高，提高了使用寿命。

Description

森吉米尔轧机工作辊的制造方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种森吉米尔轧机工作辊的制造方法，特别是涉及一种抗辊印森基米尔轧机工作辊。
背景技术
森吉米尔轧机属多辊可逆轧机，一般用于冷轧硅钢、不锈钢或低碳钢薄带，以前主要依赖进口，我国于1978年开始研发，目前已基本实现国产化。现在轧钢行业发展迅速，高速轧制和高强度板材的出现对森吉米尔轧机工作辊的要求越来越高。
目前，森吉米尔轧机工作辊基本采用高碳高铬钢(Cr12MoVCo、Cr12Mo1V1)及高速钢(W6Mo5Cr4V2)，经“电炉冶炼→真空脱气→浇注成锭→电渣重熔成锭→锻打成坯→预备热处理→辊面粗车→检验(UT、低倍、高倍、尺寸、外观)→粗加工→超声波探伤→最终热处理→检验→精加工→成品检验→入库、防锈、包装”的工艺流程制造，其中预备热处理包括正火、扩氢退火和球化退火，球化退火工艺为：≤400℃入炉→升温至850～860℃保温→炉冷至700～740℃等温→炉冷至≤300℃出炉空冷；高碳高铬钢的最终热处理为可控气氛炉1060℃淬火、520℃高温回火2次，高速钢的最终热处理为盐炉或真空炉1240℃淬火、560℃高温回火3次。目前，高碳高铬钢及高速钢作为生产森吉米尔轧机工作辊的轧辊材质，按照传统工艺制得的辊坯的组织为：辊坯碳化物为：网状、半网状分布的粗大的块状碳化物、粒状碳化物；淬火组织为回火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物颗粒+块状碳化物；表面应力为表面拉应力。
现有Cr系森辊暴露出的主要问题是硬度提不上去，组织不均匀，易于出现微小裂纹和小颗粒剥落，特别是轧制高强度板材时会产生辊印，使产品质量大不到要求。而耐磨性能、硬度等性能指标与材料的微观组织有着紧密的联系，通过对轧辊材质的改进和热处理工艺的优化，能够改善材料的微观组织，提高轧辊的耐磨性能并实现强度和韧性的更好匹配。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种森吉米尔轧机工作辊的制造方法，以满足高速轧制和高强度板材对森吉米尔轧机工作辊的要求，提升工作辊的硬度、耐磨性能和使用寿命，提高生产效率。
一种森吉米尔轧机工作辊的制造方法，包括：电炉冶炼→真空脱气→炉外精炼→浇注成锭→锻打成坯→预备热处理→辊面粗车→粗加工→最终热处理→精加工→成品，其特征在于，炉外精炼之后进行真空浇注。
上述制造方法中，辊面粗车后对工件的UT、低倍、高倍、尺寸、外观进行检验；粗加工后对工作辊进行超声波探伤；最终热处理后对工作辊进行硬度检验；精加工后对工作辊进行超声表面波检测。
上述制造方法中，所述锻打成型为反复镦粗和拔长的过程，每次镦粗和拔长的锻造比均为6～7，保证碳化物彻底破碎，均匀分布。锻造比是指坯料锻前和锻后的横截面面积之比。
所述预先热处理包括球化退火和高温调质；所述球化退火工艺为：≤400℃入炉→升温至850～860℃保温→炉冷至700～740℃进行等温→炉冷至≤500℃出炉空冷。
所述高温调质处理工艺为：600～650℃预热→1080～1100℃盐炉高温加热50～80min后油淬→700～730℃高温回火。
所述最终热处理包括盐炉快速加热淬火和高温回火，所述盐炉快速加热淬火的温度为1080～1120℃，加热系数为2min/mm；所述高温回火为500～550℃高温回火3次。
优选的，所述盐炉快速加热淬火的温度为1100℃，所述高温回火的温度为520℃。
所述用于森吉米尔轧机的工作辊，其材质中的化学组分及各组分的重量百分含量为C：1.40-1.60％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，Cr：11.00-13.00％，Mo：0.80-1.20％，V：0.70-1.00％，Co：0.30-0.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
通过深层次反复墩拔锻造及热处理工艺的改进，改变了辊坯的碳化物形态，得到的是细颗粒均匀分布的碳化物，无明显网状。消除了原来轧辊组织中的大块状碳化物，使碳化物细化，分布均匀。淬火后细粒状碳化物均匀弥散分布，脆性降低；量更多的细小碳化物颗粒提高了材质的耐磨性能。通过热处理工艺改进，改变了轧辊的表面应力，由之前的表面拉应力变为表面压应力，使组织和应力分布更为合理，使轧辊抗疲劳强度增加，硬度提高，提高了使用寿命。
经本发明方法生产的Cr12MoVCo工作辊，其硬度基本接近W6Mo5Cr4V2高速钢工作辊，但价格大大低于高速钢工作辊，为森基米尔轧机工作辊的发展开辟了新路，适合推广使用。
具体实施方式
现按表1所示化学成份分别实施本发明的森吉米尔轧机工作辊，对照例1、2分别为高碳高铬钢(Cr12MoVCo)及高速钢(W6Mo5Cr4V2)材质，经传统工艺“电炉冶炼→真空脱气→浇注成锭→电渣重熔成锭→锻打成坯→预备热处理→辊面粗车→粗加工→最终热处理→精加工→成品”的工艺流程制造。
表1本发明森吉米尔轧机工作辊的化学成份
C Si Mn Cr Mo V Co W P S
对照例1 1.43 0.75 0.85 11.50 0.45 1.35 0.35 - 0.015 0.019
对照例2 0.80 0.40 0.30 3.80 5.50 1.85 - 6.60 0.023 0.016
实施例1 1.48 0.55 0.55 11.50 0.88 0.82 0.35 - 0.015 0.019
实施例2 1.52 0.60 0.53 11.24 1.02 0.73 0.42 - 0.013 0.018
实施例3 1.49 0.53 0.60 12.30 0.97 0.79 0.45 - 0.016 0.012
制造方法路线如下：电炉冶炼→真空脱气→炉外精炼→真空浇注→浇注成锭→电渣重熔→锻打成坯→预备热处理→辊面粗车→检验(UT、低倍、高倍、尺寸、外观)→粗加工→超声波探伤→最终热处理→检验(硬度)→精加工→超声表面波检测→成品。
所述锻打成坯为反复镦粗和拔长的过程，每次镦粗和拔长的锻造比均为6～7。
预先热处理包括球化退火和高温调质；所述球化退火工艺为：≤400℃入炉→升温至850～860℃保温→炉冷至700～740℃进行等温→炉冷至≤500℃出炉空冷；所述高温调质处理工艺为：600～650℃预热→1080～1100℃盐炉高温加热50～80min后油淬→700～730℃高温回火。
最终热处理包括盐炉快速加热淬火和高温回火，所述盐炉快速加热淬火的温度为1080～1120℃，加热系数为2min/mm；所述高温回火为500～550℃高温回火3次。
在实施例1-3中，高温调质处理、最终热处理的工艺参数如表2所示。
表2调质及最终热处理的工艺参数
温度℃/时间h 高温回火℃ 淬火℃ 高温回火℃/次数
对照例1 - - 可控气氛炉1060℃ 520℃/2
对照例2 - - 盐炉1240℃ 560℃/3
实施例1 1100℃/60min 730℃ 盐炉1100℃ 520℃/3
实施例2 1080℃/80min 725℃ 盐炉1100℃ 525℃/3
实施例3 1090℃/60min 730℃ 盐炉1095℃ 540℃/3
在实施例1-3中，按上述材质和制造方法制造森吉米尔轧机工作辊，工艺稳定性和加工性能均能够满足要求。成品检验实施例1-3森吉米尔轧机工作辊硬度在87～91HSD之间，耐磨性能优于经传统工艺制备的高碳高铬钢Cr12MoVCo工作辊，基本接近高速W6Mo5Cr4V2工作辊。
实施例1-3森吉米尔轧机工作辊成品的辊面硬度和价格比如表3所示。
表3实施例1-3工作辊成品的硬度(HSD)
硬度(HSD) 硬度均匀性 价格比
对照例1 85 ≤2HSD 1
对照例2 90 ≤2HSD 1.8
实施例1 91 ≤2HSD 1.1
实施例2 90 ≤2HSD 1.1
实施例3 87 ≤2HSD 1.1
从表3可以看出，通过改进锻造及热处理工艺，消除了原来轧辊组织中的大块状碳化物，使碳化物细化，分布均匀；淬火后细粒状碳化物均匀弥散分布，脆性降低；量更多的细小碳化物颗粒提高了材质的耐磨性能。通过热处理工艺改进，改变了轧辊的表面应力，使组织和应力分布更为合理，使轧辊抗疲劳强度增加，硬度提高，提高了使用寿命。

Claims (2)

1.一种森吉米尔轧机工作辊的制造方法，包括：电炉冶炼→炉外精炼→真空脱气→浇注成锭→电渣重熔→锻打成型→预先热处理→辊面粗车→粗加工→最终热处理→精加工→成品，其特征在于，炉外精炼之后进行真空浇注；
所述锻打成型为反复镦粗和拔长的过程，每次镦粗和拔长的锻造比均为6～7；
所述预先热处理包括球化退火和高温调质；所述球化退火工艺为：≤400℃入炉→升温至850～860℃保温→炉冷至700～740℃进行等温→炉冷至≤500℃出炉空冷；所述高温调质处理工艺为：600～650℃预热→1080～1100℃盐炉高温加热50～80min后油淬→700～730℃高温回火；
所述最终热处理包括盐炉快速加热淬火和高温回火，所述盐炉快速加热淬火的温度为1080～1120℃，加热系数为2min/mm；所述高温回火为500～550℃高温回火3次；
所述用于森吉米尔轧机的工作辊，其材质中的化学组分及各组分的重量百分含量为C：1.40-1.60％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，Cr：11.00-13.00％，Mo：0.80-1.20％，V：0.70-1.00％，Co：0.30-0.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的森吉米尔轧机工作辊的制造方法，其特征在于：辊面粗车后对工件的UT、低倍、高倍、尺寸、外观进行检验；精加工后对工作辊进行超声表面波检测。
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