CN103898415B

CN103898415B - 一种改进型Cr8钢轧辊及其制备方法

Info

Publication number: CN103898415B
Application number: CN201410156354.5A
Authority: CN
Inventors: 赵爱民; 张岩; 尹鸿祥; 唐荻; 米振莉; 赵征志
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: CN103898415A

Abstract

本发明公开了一种改进型Cr8钢轧辊的制备方法。该钢在Cr5钢基础上加入微合金化Nb和RE元素。其中加入Nb主要作用是细化晶粒，加入RE主要作用是净化钢液，其成分范围：C0.50～0.65%；Si≤1.0%；Mn≤0.60%；S≤0.020%；P≤0.020%；Cr7.5～8.5%；Mo0.70～1.40；V≤0.50；Nb0.005～0.20%；RE0.003～0.02%；其余为Fe和杂质。本发明发挥凝固细化、形变再结晶细化和热处理细化综合技术，细化高铬莱氏体模具钢的组织，得到细小片状马氏体，其长度小于30微米，宽度小于0.5微米。通过稀土元素的变质处理，减少碳化物偏析，改善夹杂物和共晶碳化物形态。采用合适的热处理工艺，使本发明与Cr5钢相比，不仅具有更高的韧性，且耐磨性增强，从而使使用寿命大大提高。

Description

一种改进型Cr8钢轧辊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改进型Cr8钢轧辊的制备方法，属于轧辊钢制造工艺技术领域。

背景技术

目前锻造轧辊用钢的铬含量越来越高，其中Cr8是这类轧辊材料的发展方向。该类轧辊在国外已经开始常规生产，国内对高铬材料轧辊的各项性能指标尚不是很清楚，制定生产工艺参数理论根据还存在不足，难以确定最佳的生产工艺，所以仍处于试生产阶段。

冷轧辊是轧制板带材的最基本工具，因此冷轧辊的轧役寿命对轧制产品的成本有很大影响。冷轧厂和轧辊制造厂均大力提高冷轧辊的耐磨性和抗事故性能，这被看作是降低板材成本的一个质量问题。

Cr8型钢以其高韧性、高耐磨性兼备的优势在国内外得到广泛应用，这类钢一般含碳量小于1%，含铬8%，加入Mo、V、Si等合金元素，其碳化物细小、分布均匀，韧性远高于Cr12类型钢，而耐磨性则与之相近。它们的硬度、抗弯强度、疲劳强度和抗回火稳定性也高于Cr12型钢，适合于高效、高速、高精度和自动化方向发展的高速冲床和多工位冲床。因此加强对Cr8钢的研究有重要意义。

对于我国来说，目前广泛使用的轧辊钢仍是Cr5型钢，对具有优越强韧性配合的Cr8型钢的使用量不大。国内尤其要加大Cr8型钢的使用和研发力度，重视其韧性和耐磨性的提高，并将Cr8型钢系列化。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进型Cr8钢轧辊及其制备方法。通过添加铌和稀土元素，改善钢的韧性和耐磨性，提高其使用寿命。

本发明的技术方案如下：

该钢的化学成分及重量百分比为：C0.50～0.65%；Si≤1.0%；Mn≤0.60%；S≤0.020%；P≤0.020%；Cr7.5～8.5%；Mo0.70～1.40；V≤0.50；Nb0.005～0.20%；RE0.003～0.02%；其余为Fe和杂质。

上述改进型Cr8钢轧辊，其特征在于以下工艺过程和步骤：

（1）冶炼：将废钢原料加入真空感应炉或电弧炉内熔炼，熔炼温度为1500～1600℃，熔炼过程中适时加入合金和脱氧剂。将电炉炼钢通过钢包精炼炉和真空脱气炉，进行二次精炼。

（2）钢水铸造成型钢锭：将钢锭模预热两次250～300℃，浇铸温度为1460～1510℃，保温50min后脱模保温缓冷，48h后出炉。

（3）将钢锭作为自耗电极放入电渣重熔装置中进行二次精炼，降低气体和夹杂物含量，获得成分均匀、组织致密、质量高的铸锭。

（4）锻造：预热温度650～705℃，加热温度为1120～1140℃，始锻温度为1050～1100℃，终锻温度为850～900℃,锻比≥3，得到锻钢件。

（5）等温球化退火：850～890℃保温2h，炉冷至700～720℃等温3h，炉冷至550℃以下出炉空冷。

（6）淬火回火：工件缓慢升温到550℃，保温20min进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30min进行第二次预热，最后升温到1050℃，保温25～40min，出炉空冷。回火温度，520～550℃保温2h。三次回火后空冷。

本发明的有益效果

本发明是一种含Nb和RE改进型Cr8钢轧辊，发挥凝固细化、形变再结晶细化和热处理细化综合技术，细化高铬莱氏体模具钢的组织，得到细小片状马氏体，其长度小于30微米，厚度小于0.5微米。通过加入铌和稀土，形成高温的碳化物或碳氮化物，可以作为高铬莱氏体模具钢凝固时奥氏体核心，起到凝固细化作用；通过Nb微合金化，控制形变再结晶过程，得到锻造状态细小的晶粒；通过优化热处理，并且奥氏体保温过程中（包括锻前和淬火前加热）NbC析出阻止奥氏体晶粒长大，获得细化的使用组织。通过稀土元素的变质处理，减少碳化物偏析，改善夹杂物和共晶碳化物形态。使材料的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。由于本发明综合性能优良，可替代Cr5钢类等轧辊钢，提高轧辊韧性和耐磨性，使用寿命大大提高，从而降低使用成本，扩大使用范围，可有效解决寿命短和不耐磨等问题。

具体实施方式

实施例改进型Cr8钢轧辊成分设计重量百分数，如表1所示。

表1改进型Cr8钢轧辊试制成分(wt%)

改进新型Cr8钢轧辊加工工艺包括以下步骤：

（4）锻造：预热温度650～705℃，加热温度为1120～1140℃，始锻温度为1050～1100℃，终锻温度为850～900℃，锻比≥3，得到锻钢件。

采用与上述工艺相同的冶炼和热处理工艺处理Cr5钢，对实施例钢与Cr5钢取样进行硬度、冲击弯曲和磨损试验，结果如表2示。

从下表可以看出，实施例钢随着铌含量的增加，各项力学性能升高。加入合适铌含量（≤0.1%），实施例钢与Cr5钢相比，耐磨性和冲击韧性显著高。

表2实施例钢与Cr5钢力学性能

Claims

1.一种改进型Cr8钢轧辊的制备方法，其特征在于该钢的化学成分及重量百分比为：C 0.50～0.65％；Si≤1.0％；Mn≤0.60％；S≤0.020％；P≤0.020％；Cr 7.5～8.5％；Mo 0.70～1.40；V≤0.50；Nb 0.005～0.20％；RE 0.003～0.02％；Ni≤0.25％；其余为Fe和杂质；具体步骤如下：

(1)冶炼：将废钢原料加入真空感应炉或电弧炉内熔炼，熔炼温度为1500～1600℃，将电炉炼钢通过钢包精炼炉和真空脱气炉，进行二次精炼；

(2)钢水铸造成型钢锭：将钢锭模预热两次250～300℃，浇铸温度为1460～1510℃，保温50min后脱模保温缓冷，48h后出炉；

(3)将钢锭作为自耗电极放入电渣重熔装置中进行二次精炼，降低气体和夹杂物含量，获得成分均匀、组织致密、质量高的铸锭；

(4)锻造：预热温度650～705℃，加热温度为1120～1140℃，始锻温度为1050～1100℃，终锻温度为850～900℃，锻比≥3，得到锻钢件；

(5)等温球化退火：850～890℃保温2h，炉冷至700～720℃等温2-4h，炉冷至550℃以下出炉空冷；

(6)淬火回火：工件缓慢升温到550℃，保温20min进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30min进行第二次预热，最后升温到1050℃，保温25～40min，出炉空冷；回火温度，520～550℃保温2h，三次回火后空冷。

2.根据权利要求1所述一种改进型Cr8钢轧辊的制备方法，其特征在于其组织特征为细小片状马氏体，长度小于30微米，宽度小于0.5微米。