CN105420613A

CN105420613A - 具有高粗糙度表面的冷轧辊及其制造方法

Info

Publication number: CN105420613A
Application number: CN201510873057.7A
Authority: CN
Inventors: 崔聪聪; 韩维国; 党坤会; 刘飞
Original assignee: Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roll Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Xingtai Machinery and Mill Roll Co Ltd
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: CN105420613B

Abstract

本发明涉及一种具有高粗糙度表面的冷轧辊，冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量为：C0.80%~0.90%，Si0.20%~0.80%，Mn0.20%~0.80%，Cr4.50%~5.50%，Mo0.10%~0.80%，V≤0.20%，P≤0.015%；S≤0.015%；其余为Fe和不可避免的杂质，本发明的冷轧辊兼有较高粗糙度和良好表面质量的辊面，用户使用效果良好，提高了生产效率，降低了作业成本。

Description

具有高粗糙度表面的冷轧辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其是一种具有高粗糙度表面的冷轧辊及其制造方法。

背景技术

随着冷轧轧制技术不断发展以及产品质量要求的提高，对冷轧辊性能的要求越来越高。目前，在冷轧特殊钢板带材、薄板带材领域，对冷轧辊的辊表面质量要求极其严格，必须使用粒度更高的砂轮磨削，如此辊身粗糙度值容易偏低；但是，辊面粗糙度必须达到较高数值，才能保证轧制中不易打滑、提高轧制速度等轧制要求，同时才能保证产品进行镀锌等二次加工的需求。

目前生产的Cr5冷轧辊，磨削后辊身粗糙度值偏低，有一定比例轧辊需要反复磨削才能达到粗糙度要求。磨削效率较低，磨削量增加。通过改变磨削参数，辊面质量降低或甚至不能达到上机要求，给轧辊磨削带来很大困扰。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有高粗糙度表面的冷轧辊及其制造方法，以解决现有冷轧辊的辊表面粗糙度低的问题，提高冷轧辊的轧制效率和产品的轧制质量，同时降低冷轧辊的重复磨削量，提高了磨削效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：具有高粗糙度表面的冷轧辊，所述冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量为：

C0.80％～0.90％，Si0.20％～0.80％，Mn0.20％～0.80％，Cr4.50％～5.50％，Mo0.10％～0.80％，V≤0.20％，P≤0.015％；S≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量为：

C0.88％～0.90％，Si0.33％～0.38％，Mn0.35％～0.38％，Cr5.00％～5.20％，Mo0.30％～0.40％，V0.10～0.15％，P≤0.015％；S≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明的技术方案还公开了：具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，所述冷轧辊的制造方法包括下列工艺步骤，

1)按照冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照辊坯生产工艺制得辊坯；

2)对辊坯进行粗车和预备热处理；

3)对辊坯进行感应淬火热处理；

4)按照一定的磨削工艺参数进行磨削，得到辊面粗糙度满足要求的冷轧辊。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1)中辊坯生产工艺的具体过程为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤2)中预备热处理的具体过程为，将粗车后的辊坯加热至920～960℃，保温时间10～15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至620～680℃进行高温回火，高温回火时间为24～36h。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤3)中感应淬火热处理的具体过程为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至980～1030℃，加热后的辊坯进入-90～-150℃的液氮槽进行深冷，深冷时间为4～6h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至80～180℃进行低温回火，低温回火时间为80～150h。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤4)中的磨削工艺中砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为80目。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤4)中的磨削工艺参数具体为，砂轮的横向进给量是0～0.014mm/min，纵向进给量是800～2500mm/min，砂轮的转速是250～640rps，冷轧辊的转速是38rpm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷轧辊的辊面硬度为93～98HSD。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述冷轧辊在磨削后的辊面粗糙度为Ra0.400～0.500μm。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明通过对冷轧辊材质和制造方法的改进，获得了一种具有高粗糙度表面的冷轧辊，兼有较高粗糙度和良好表面质量的辊面，用户使用效果良好，提高了生产效率，降低了作业成本。

本发明在冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量上做了较大改进，与传统Cr5材质相比较，本发明对冷轧辊材质中的C及Cr、Si、Mn、Mo、V合金元素进行合理配比，降低Si非碳化物形成元素含量，改善轧辊辊身组织及其碳化物的种类、粒度大小，提高Cr、Mo、V含量，增加淬透性，同时增加合金碳化物数量，提高轧辊耐磨性，提高在机使用的粗糙度保持能力；提高Mn含量，增加淬透性，适当提高晶粒度级别，与析出的合金碳化物共同作用改善磨削性能。

本发明获得了一种具有高粗糙度表面的冷轧辊，使轧辊更好发适应冷轧板带的轧制要求，解决了磨削效率低的难题，同时降低了轧辊磨削量消耗。

本发明对冷轧辊的制造工艺步骤进行较大的改进，辊坯生产工艺能够保证降低钢中气体和非金属夹杂物含量，提高钢水纯净度，获得晶粒细小均匀，力学性能优良的辊坯。通过对辊坯进行预备热处理，使得辊坯组织转变为球状珠光体，晶粒度适中，组织均匀，碳化物呈颗粒状析出。通过对辊坯进行感应淬火处理，使得辊身组织均匀，硬度、耐磨性提高，冷处理后残奥降低，对回火后金相组织进行检测，碳化物颗粒的种类、大小、数量明显改善。限定了辊坯磨削工艺参数，使得轧辊获得良好的辊面质量，获得理想的粗糙度，同时便于对比该工作辊的磨削性能。

具体实施方式

本发明公开了一种具有高粗糙度表面的冷轧辊，冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量为：C0.80％～0.90％，Si0.20％～0.80％，Mn0.20％～0.80％，Cr4.50％～5.50％，Mo0.10％～0.80％，V≤0.20％，P≤0.015％；S≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。

冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量进一步优选为：C0.88％～0.90％，Si0.33％～0.38％，Mn0.35％～0.38％，Cr5.00％～5.20％，Mo0.30％～0.40％，V0.10～0.15％，P≤0.015％；S≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明还公开了具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，冷轧辊的制造方法包括下列工艺步骤，

1)按照冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照辊坯生产工艺制得辊坯。

步骤1)中辊坯生产工艺的具体过程为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

其中，退火处理的具体过程为，将电极锭加热至650～750℃，加热时间5～15h，将加热后的电极锭炉冷到室温。

锻后热处理的具体过程为，将锻坯加热至850～950℃，加热时间5～15h，进行正火处理，正火处理后空冷至300℃，再回火加热至650～750℃，加热时间24～72h，再进行退火处理。

2)对辊坯进行粗车和预备热处理。

步骤2)中预备热处理的具体过程为，将粗车后的辊坯加热至920～960℃，保温时间10～15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至620～680℃进行高温回火，高温回火时间为24～36h。

3)对辊坯进行感应淬火热处理。

步骤3)中感应淬火热处理的具体过程为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至980～1030℃，加热后的辊坯进入-90～-150℃的液氮槽进行深冷，深冷时间为4～6h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至80～180℃进行低温回火，低温回火时间为80～150h。

步骤4)中的磨削工艺中砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为120目。

步骤4)中的磨削工艺参数具体为，砂轮的横向进给量是0～0.014mm/min，纵向进给量是800～2500mm/min，砂轮的转速是250-640rps，冷轧辊的转速是38rpm。

对本发明的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法得到的冷轧辊进行表面硬度测试和辊面粗糙度测试。

冷轧辊表面硬度的测试方法为：采用D型机械式肖氏硬度计现场检测，测试结果数值单位HSD。冷轧辊的辊面硬度为93～98HSD。

冷轧辊辊面粗糙度的测试方法为：采用粗糙度检测仪现场检测，测试结果采用Ra表示，数值单位μm。Ra意义为表面轮廓的算术平均偏差，数值指在一个取样长度内纵坐标值绝对值的算术平均值。冷轧辊在磨削后的辊面粗糙度为Ra0.400～0.500μm。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，包括下列工艺步骤：

1)按照冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照一定的生产工艺制得辊坯。

具体为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

本实施例的冷轧辊材质中的主要化学组分的重量百分含量测试结果参见表1中实施例1列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

2)对辊坯进行粗车和预备热处理。

具体为，将粗车后的辊坯加热至950℃，保温时间15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至680℃进行高温回火，高温回火时间为24h。

3)对辊坯进行感应淬火热处理。

具体为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至990℃，加热后的辊坯进入-150℃的液氮槽进行深冷，深冷时间为6h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至180℃进行低温回火，低温回火时间为120h。

4)按照一定的磨削工艺参数进行磨削。

具体为，磨削工艺中选用的砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为80目。磨削工艺参数具体为，横向进给量是0～0.014mm/min，纵向进给量是800～2500mm/min，砂轮的转速是250～640rps，冷轧辊的转速是38rpm。

具体磨削参数为：

本实施例制得的冷轧辊，辊面硬度为93～95HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.432～0.456μm。

实施例2

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊，其材质中的各种化学组分的重量百分含量经测试，主要成分的含量参见表1中实施例2列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其工艺步骤与实施例1相近，与实施例1相差别的具体热处理参数参见表2中实施例2列所示，具体磨削处理参数与实施例1相同。

本实施例制得的冷轧辊，辊面硬度为94～96HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.435～0.467μm。

实施例3

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊，其材质中的各种化学组分的重量百分含量经测试，主要成分的含量参见表1中实施例3列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其工艺步骤与实施例1相近，与实施例1相差别的具体热处理参数参见表2中实施例3列所示，具体磨削处理参数与实施例1相同。

本实施例制得的冷轧辊，辊面硬度为95～96HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.441～0.482μm。

实施例4

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊，其材质中的各种化学组分的重量百分含量经测试，主要成分的含量参见表1中实施例4列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其工艺步骤与实施例1相近，与实施例1相差别的具体热处理参数参见表2中实施例4列所示，具体磨削处理参数与实施例1相同。

本实施例制得的冷轧辊，辊面硬度为96～97HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.459～0.493μm。

表1实施例1～4冷轧辊主要化学组分及重量百分含量对照表

表2实施例1～4冷轧辊热处理工艺参数对照表

表3实施例1～4冷轧辊性能参数对照表

由表3可以看出，本发明的具有高粗糙度表面的冷轧辊，兼有较适宜的辊面粗糙度和良好的表面硬度，用户使用效果良好，提高了生产效率，降低了作业成本。

本发明解决现有冷轧辊的辊表面粗糙度低的问题，提高冷轧辊的轧制效率和产品的轧制质量。该发明的冷轧工作辊降低磨削量是指由于原冷轧辊在修磨过程中存在一定比例的重复磨削而增加磨削量以及原冷轧辊耐磨性略低，相同磨削参数下磨削量略大，而该发明的冷轧辊可一次磨削成功，兼有耐磨性较好，因此降低了磨削量。提高磨削效率是指一次磨削成功，避免了重复磨削，因而提高了效率。

Claims

1.具有高粗糙度表面的冷轧辊，其特征在于：所述冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量为：

C0.80%~0.90%，Si0.20%~0.80%，Mn0.20%~0.80%，Cr4.50%~5.50%，Mo0.10%~0.80%，V≤0.20%，P≤0.015%；S≤0.015%；其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊，其特征在于：所述冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量为：

C0.88%~0.90%，Si0.33%~0.38%，Mn0.35%~0.38%，Cr5.00%~5.20%，Mo0.30%~0.40%，V0.10~0.15%，P≤0.015%；S≤0.015%；其余为Fe和不可避免的杂质。

3.具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述冷轧辊的制造方法包括下列工艺步骤，

1）按照冷轧辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照辊坯生产工艺制得辊坯；

2）对辊坯进行粗车和预备热处理；

3）对辊坯进行感应淬火热处理；

4）按照一定的磨削工艺参数进行磨削，得到辊面粗糙度满足要求的冷轧辊。

4.根据权利要求3所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述步骤1）中辊坯生产工艺的具体过程为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

5.根据权利要求3所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述步骤2）中预备热处理的具体过程为，将粗车后的辊坯加热至920~960℃，保温时间10~15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至620~680℃进行高温回火，高温回火时间为24~36h。

6.根据权利要求3所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述步骤3）中感应淬火热处理的具体过程为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至980~1030℃，加热后的辊坯进入-90~-150℃的液氮槽进行深冷，深冷时间为4~6h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至80~180℃进行低温回火，低温回火时间为80~150h。

7.根据权利要求4所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述步骤4）中的磨削工艺中砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为80目。

8.根据权利要求7所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述步骤4）中的磨削工艺参数具体为，砂轮的横向进给量是0~0.014mm/min，纵向进给量是800~2500mm/min，砂轮的转速是250~640rps，冷轧辊的转速是38rpm。

9.根据权利要求8所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述冷轧辊的辊面硬度为93~98HSD。

10.根据权利要求8所述的具有高粗糙度表面的冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述冷轧辊在磨削后的辊面粗糙度为Ra0.400~0.500μm。