CN105624565A - 一种免镀铬冷轧辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免镀铬冷轧辊，属于冶金轧辊制造领域，所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量为：C0.85～0.95%，Mn0.50～0.80%，Cr8.00～9.00%，Mo2.00～3.50%，V1.00～2.20%，W1.10～1.80%，Si≤0.35%，Ni≤0.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质，本发明在合金配比上进一步优化，在保证极高耐磨性和粗糙度保持能力的基础上，使轧辊磨削性能得到改善，通过调整磨削参数，能够达到冷轧机各种粗糙度要求，轧辊表面质量良好，从轧制周期、板面清洁度、轧制板材质量上达到镀铬轧辊同等水平，可完全替代镀铬轧辊在冷轧机上使用。

Description

一种免镀铬冷轧辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶金轧辊制造领域，尤其是一种免镀铬冷轧辊及其制造方法。

背景技术

随着汽车板、高端家电板等高品质冷轧板材需求量增加，市场对冷轧带钢表面质量的要求也日益提高，汽车厂要求冷轧板喷漆后要有很高的反光能力已成为一个主要技术条件，经深入研究表面微观组织对反光能力的影响，要求表面组织粗糙度低，相应的冷轧板喷漆后才具有很高的反光能力，由此，轧辊开发目标是提高耐磨性使轧辊表面粗糙度在较低范围保持长久；为延长轧辊寿命提高轧板表面光洁度，采用镀铬轧辊已有35～50年的历史，镀铬主要是提高轧板表面质量和组织均匀性；电镀镀铬层的硬度比锻钢辊面高几倍，可延长轧辊寿命，轧辊表层镀铬处理技术，逐步在国内冷轧带钢行业推广应用。

但是镀铬轧辊存在镀层易脱落、环境污染、镀铬成本高等问题，随着国家和行业对环保要求的日益严格，实施轧辊镀铬工艺时带来的环境污染和成本压力，成为钢铁企业希望迫切解决的技术难题，专利号为CN201310290009.6的中国专利文献公开了大型锻造高速钢冷轧辊及其制造方法，此轧辊具有高耐磨性、高粗糙度保持能力和高组织稳定性，在实际应用中抗热冲击性能明显优于常规冷轧辊，其硬度标准达到了免去镀铬的工艺步骤；但是，此专利制得的冷轧辊磨削性能较差，在精加工磨削步骤需消耗大量人力物力才能达到镀铬冷轧辊表面粗糙度的程度，才能使轧制的轧板表面质量符合要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种免镀铬冷轧辊及其制造方法，在保证冷轧辊具有较高耐磨性和粗糙度保持能力的基础上，使冷轧辊磨削性能得到改善，缩减精加工磨削步骤所需耗能，使冷轧辊更经济的达到镀铬冷轧辊表面粗糙度的要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种免镀铬冷轧辊，其特征在于：所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量为：C0.85～0.95%，Mn0.50～0.80%，Cr8.00～9.00%，Mo2.00～3.50%，V1.00～2.20%，W1.10～1.80%，Si≤0.35%，Ni≤0.20%，P≤0.015%，S≤0.010%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：所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量为：C0.91～0.95%，Mn0.65～0.75%，Cr8.30～8.50%，Mo2.30～2.70%，V1.50～1.90%，W1.25～1.45%，Si≤0.25%，Ni≤0.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质

一种免镀铬冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺步骤：

A、炼制钢锭：将原料在电弧炉中进行初步熔炼，熔炼完成后将钢水置于钢包精炼炉中对钢水精炼并进行真空除气，钢水精炼完成后，模铸成电极锭，之后利用电渣重熔方法制成电渣钢锭；

B、锻造钢坯：将步骤A制得的电渣钢锭经过加热、保温、镦粗和拔长制成钢坯；

C、预备热处理：将步骤B制得的钢坯先加热至980℃保温后吹风冷却，再加热至820℃保温后空冷，最后进行回火处理，回火温度为650℃；

D、机加工和最终热处理：将经过步骤C预备热处理后的钢坯进行粗加工；经超声波探伤检验合格之后，对钢坯的表层进行连续感应淬火，淬火温度为1050～1150℃，之后将钢坯进行回火处理，回火温度为450～550℃，保温后空冷至室温；回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成冷轧辊。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明在合金配比上进一步优化，在保证极高耐磨性和粗糙度保持能力的基础上，使轧辊磨削性能得到改善，通过调整磨削参数，能够达到冷轧机各种粗糙度要求，轧辊表面质量良好，从轧制周期、板面清洁度、轧制板材质量上达到镀铬轧辊同等水平，可完全替代镀铬轧辊在冷轧机上使用。

本发明的钢材成分中，碳化物形成元素合金总量达到15%左右，通过提高C、Mo、W、V元素百分比含量，形成细小弥散分布的高硬度碳化物Mo2C、VC、WC，赋予了冷轧辊基体在高温回火下得到高硬度并具有极高的组织稳定性，这些碳化物与普通轧辊的M3C型碳化物相比具有更高的显微硬度，保证了冷轧辊具有优异的耐磨性、高粗糙度保持能力，考虑到轧辊每次上机使用前需要磨削达到一定的粗糙度要求，严格控制Cr和Si等元素的质量百分比范围，在保证轧辊具有高耐磨性的同时提高轧辊的磨削性能，既保证轧辊表面质量又满足粗糙度要求，适用于各种轧制条件需求，缩减轧辊的精加工磨削步骤的消耗，降低轧辊生产成本。

本发明采用电炉、精炼真空除气、电渣重熔法等三联熔炼工艺生产钢锭，钢水洁净度高，结晶组织均匀致密；通过充分的加热、锻造变形进一步提高辊坯内部组织均匀化水平，经过特殊的多段热处理工艺达到具有理想使用性能的工作层组织，从而保证轧辊在整个工作期间都具有良好一致的耐磨性。

具体实施方式

一种免镀铬冷轧辊，其特征在于：所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量为：C0.85～0.95%，Mn0.50～0.80%，Cr8.00～9.00%，Mo2.00～3.50%，V1.00～2.20%，W1.10～1.80%，Si≤0.35%，Ni≤0.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质。

上述化学组分及其质量百分含量可以进一步优选为：C0.91～0.95%，Mn0.65～0.75%，Cr8.30～8.50%，Mo2.30～2.70%，V1.50～1.90%，W1.25～1.45%，Si≤0.25%，Ni≤0.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

一种免镀铬冷轧辊及其制造方法，所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量设计目标为：C0.85～0.95%，Mn0.50～0.80%，Cr8.00～9.00%，Mo2.00～3.50%，V1.00～2.20%，W1.10～1.80%，Si≤0.35%，Ni≤0.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述冷轧辊的制作方法包括以下工艺步骤：

A、炼制钢锭：将所需原料在电弧炉中进行初步冶炼，之后将钢水置于钢包精炼炉中，开始对钢水进行精炼：钢包精炼温度为1600～1800℃，在0～67Pa的真空度下保持15～25min进行真空除气。当钢水精炼完毕后，进行浇注，模铸成电极锭。

将电极锭加热至720℃进行等温退火后，对电极锭用电渣重熔法制成电渣钢锭：将熔化电极和电极锭均浸在水冷铸模的渣池中，通入电流，电流通过电极并加热将电极锭熔化成金属液，熔化后的金属液到达水冷铸模的底部逐渐凝固成新的钢锭，重新凝固成的钢锭即为最终得到的电渣钢锭。

对钢锭进行化学组分分析，得到钢锭的化学组分及其质量百分含量为：C0.0.85%，Mn0.50%，Cr8.10%，Mo2.10%，V1.10%，W1.10%，Ni0.20%，Si0.35%，P0.015%，S0.01%，其余为Fe。

B、锻造钢坯：将步骤A制得的钢锭经过加热、保温、镦粗和拔长制成钢坯；

和不可避免的杂质。

C、预备热处理：将步骤B制得的钢坯先加热至980℃保温后吹风冷却，再加热至820℃保温后空冷，最后进行回火处理，回火温度为650℃。

D、机加工和最终热处理：将经过步骤C预备热处理后的钢坯进行粗加工；经超声波探伤检验合格之后，对钢坯的表层进行连续感应淬火，淬火温度为1100℃。

淬火完成后将钢坯进行回火处理，回火温度为至450℃，回火处理需要重复进行三次，三次回火保温时间共80h，保温30h后空冷至室温。

回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成表面粗糙度符合要求的冷轧辊，在精加工的磨削步骤中本发明冷轧辊相比一般Cr8冷轧辊的磨削性能更好，减少磨削耗能、增加磨削效率，磨削温度方便控制，在磨削过程中不易在轧辊表面产生烧伤和残余应力等缺陷。

最后对冷轧辊进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验，测试得到冷轧辊的辊身表层肖氏硬度为89～92HSD，超声波检测及金相组织均达到要求。

应用于此冷轧辊在连轧机成品机架上使用，与同期镀铬轧辊达到相同换辊周期即3000t以上。

实施例2

实施例2中工艺步骤与实施例1中的工艺步骤相同，与实施例1的区别在于：所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量设计目标为C0.91～0.95%，Mn0.65～0.75%，Cr8.30～8.50%，Mo2.30～2.70%，V1.50～1.90%，W1.25～1.45%，Si≤0.25%，Ni≤0.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。

经过对电渣钢锭进行化学组分分析，电渣钢锭中化学组分及其质量百分含量为：C0.91%，Mn0.65%，Cr8.30%，Mo2.30%，V1.50%，W1.25%，Si0.25%，Ni0.15%，P0.013%，S0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质。

步骤D中的淬火温度为1180℃；回火温度为550℃。

回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成表面粗糙度符合要求的冷轧辊，在精加工的磨削步骤中本发明冷轧辊相比一般Cr8冷轧辊的磨削性能更好，减少磨削耗能、增加磨削效率，磨削温度方便控制，在磨削过程中不易在轧辊表面产生烧伤和残余应力等缺陷。

最后对冷轧辊进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验，测试得到冷轧辊的辊身表层肖氏硬度为89～92HSD，超声波检测及金相组织均达到要求。

应用于此冷轧辊在连轧机成品机架上使用，与同期镀铬轧辊达到相同换辊周期即3000t以上。

实施例3

实施例3中工艺步骤与实施例1中的工艺步骤相同，与实施例1的区别在于：

所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量设计目标为C0.91～0.95%，Mn0.65～0.75%，Cr8.30～8.50%，Mo2.30～2.70%，V1.50～1.90%，W1.25～1.45%，Si≤0.25%，Ni≤0.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质

经过对电渣钢锭进行化学组分分析，电渣钢锭中化学组分及其质量百分含量为：C0.93%，Mn0.70%，Cr8.50%，Mo2.70%，V1.90%，W1.45%，Si0.23%，Ni0.13%，P0.011%，S0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。

步骤D中的淬火温度为1150℃；回火温度为500℃。

回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成表面粗糙度符合要求的冷轧辊，在精加工的磨削步骤中本发明冷轧辊相比一般Cr8冷轧辊的磨削性能更好，减少磨削耗能、增加磨削效率，磨削温度方便控制，在磨削过程中不易在轧辊表面产生烧伤和残余应力等缺陷。

最后对冷轧辊进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验，测试得到冷轧辊的辊身表层肖氏硬度为89～92HSD，超声波检测及金相组织均达到要求。

应用于此冷轧辊在连轧机成品机架上使用，与同期镀铬轧辊达到相同换辊周期即3000t以上。

实施例4

实施例4中工艺步骤与实施例1中的工艺步骤相同，与实施例1的区别在于：

所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量设计目标为C0.91～0.95%，Mn0.65～0.75%，Cr8.30～8.50%，Mo2.30～2.70%，V1.50～1.90%，W1.25～1.45%，Si≤0.25%，Ni≤0.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质

经过对电渣钢锭进行化学组分分析，电渣钢锭中化学组分及其质量百分含量为：C0.95%，Mn0.75%，Cr8.90%，Mo3.50%，V2.10%，W1.80%，Si0.20%，Ni0.10%，P0.010%，S0.003%，其余为Fe和不可避免的杂质。

步骤D中的淬火温度为1150℃；回火温度为500℃。

回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成表面粗糙度符合要求的冷轧辊，在精加工的磨削步骤中本发明冷轧辊相比一般Cr8冷轧辊的磨削性能更好，减少磨削耗能、增加磨削效率，磨削温度方便控制，在磨削过程中不易在轧辊表面产生烧伤和残余应力等缺陷。

最后对冷轧辊进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验，测试得到冷轧辊的辊身表层肖氏硬度为89～92HSD，超声波检测及金相组织均达到要求。

应用于此冷轧辊在连轧机成品机架上使用，与同期镀铬轧辊达到相同换辊周期即3000t以上。

采用本发明材料制得的冷轧辊，其冷轧辊的辊身表层硬度为88～96HSD，硬度达到镀铬工艺后的标准，免去镀铬工艺大大降低了生产成本，也免去了镀铬造成的环境污染，在事故率较高的轧机上应用，冷轧辊综合使用性能明显提高，工作过程中，冷轧辊的抗热冲击性能好，使用寿命延长，不用再频繁更换冷轧辊，加快了生产进度。

采用本发明材料制得的冷轧辊在高等级汽车板冷连轧机上机使用考核，实现了免镀铬，使用正常，无辊印、划伤等异常现象，粗糙度保持能力较普通轧辊提高3-4倍，并明显提高板面光洁度，达到同期使用的镀铬轧辊轧制量水平，大大减少了轧辊更换次数，提高了机组生产效率。

实践证明，本发明制造的冷轧辊具有极高的耐磨性和粗糙度保持能力，使轧制周期大幅度延长，能够满足高等级汽车板、电工钢、高强钢等各类现代化冷轧机使用要求，在轧辊生产消耗指标上显著降低，并可取代镀铬，可为钢铁企业节省大量的镀铬设备投资，并且符合节能环保低碳经济的发展方向，必将成为现代化轧机高等级冷轧板用辊的最佳选择。

Claims (3)

1.一种免镀铬冷轧辊，其特征在于：所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量为：C0.85～0.95%，Mn0.50～0.80%，Cr8.00～9.00%，Mo2.00～3.50%，V1.00～2.20%，W1.10～1.80%，Si≤0.35%，Ni≤0.20%，P≤0.015%，S≤0.010%其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种免镀铬冷轧辊，其特征在于：所述冷轧辊的化学组分及其质量百分含量为：C0.91～0.95%，Mn0.65～0.75%，Cr8.30～8.50%，Mo2.30～2.70%，V1.50～1.90%，W1.25～1.45%，Si≤0.25%，Ni≤0.15%，P≤0.01%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.权利要求1或2任一项所述的一种免镀铬冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺步骤：

A、炼制钢锭：将原料在电弧炉中进行初步熔炼，熔炼完成后将钢水置于钢包精炼炉中对钢水精炼并进行真空除气，钢水精炼完成后，模铸成电极锭，之后利用电渣重熔方法制成电渣钢锭；

B、锻造钢坯：将步骤A制得的电渣钢锭经过加热、保温、镦粗和拔长制成钢坯；

C、预备热处理：将步骤B制得的钢坯先加热至980℃保温后吹风冷却，再加热至820℃保温后空冷，最后进行回火处理，回火温度为650℃；

D、机加工和最终热处理：将经过步骤C预备热处理后的钢坯进行粗加工；经超声波探伤检验合格之后，对钢坯的表层进行连续感应淬火，淬火温度为1050～1150℃，之后将钢坯进行回火处理，回火温度为450～550℃，保温后空冷至室温；回火完成后，按所需尺寸对钢坯进行精加工，制成冷轧辊。