CN106825053A - 一种高速钢型钢成品轧辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速钢型钢成品轧辊及其制备方法。本发明先在产品外层、中层、心部的化学成分分别采用配置1、配置2和配置3；再将熔炼好且符合要求的钢水离心复合浇入高速钢型钢轧辊铸型中，然后通过特殊热处理，获得产品的工作层厚度、工作层硬度、工作层抗拉强度和工作层基体组织。本发明与普通型钢轧辊相比，其耐磨性(均匀性)、冲击韧性、抗热疲劳性和抗拉强度都得到了提高，并且提高了高速钢型钢轧辊的使用寿命和高速钢型钢轧辊的表面质量。

Description

一种高速钢型钢成品轧辊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高速钢型钢成品轧辊及其制备方法。
背景技术
传统珠光体、贝氏体球铁轧辊轧制大中型槽钢、角钢、球扁钢、矿用U型孔型槽底底角往上的侧壁部位部分区段因挤压载荷大磨损快，出现微凹压痕现象，导致孔型提前失效和型钢表面质量的问题。因此，需研发采用特殊碳化物元素钒、钨、钼、铬和强韧性元素铌、镍优化配置的方法，离心复合浇注制造的轧辊。
发明内容
本发明的针对现有技术存在的不足，首先提供一种高速钢型钢成品轧辊的技术方案。
一种高速钢型钢成品轧辊，其特征在于：该高速钢型钢轧辊的各层化学成分为：配置1C：1.40-1.60％；Si：1.40-1.60％；Mn：0.30-0.50％；Cr：1.80-2.20％；Ni：2.80-3.20％；Mo：4.20-4.60％；V：2.80-3.20％；W：0.80-1.20％；Nb：0.10-0.30％；P≤0.03％；S≤0.025％；配置2C：3.00-3.40％；Si：1.50-2.00％；Mn：0.40-0.80％；P≤0.030％；S≤0.025％；配置3C：3.00-3.40％；Si：2.00-2.40％；Mn：0.20-0.40％；Cr≤0.15％；Ni≤0.025％；Mg：0.05-0.08％；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
所述高速钢型钢轧辊工作层厚度，经特殊热处理为：轧辊直径的60％÷2(单边)。
所述高速钢型钢轧辊工作层硬度，经特殊热处理为：70-80HSD，辊面至孔型槽底的硬度落差≤1.5HSD；所述高速钢型钢轧辊工作层抗拉强度，经特殊热处理为：≥480MPa；心部抗拉强度≥450MPa。
所述高速钢型钢轧辊工作层基体组织，经特殊热处理为：Cr23C6、Mo2C6、NbC、V4C3细共晶粒状碳化物+贝氏体+马氏体。
其次，提供一种高速钢型钢成品轧辊的制备方法的技术方案。
一种高速钢型钢成品轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、确定化学成分：该高速钢型钢轧辊的化学成分分为外层、中层、心部三部分，其化学成分分别采用配置1、配置2和配置3：配置1C：1.40-1.60％；Si：1.40-1.60％；Mn：0.30-0.50％；Cr：1.80-2.20％；Ni：2.80-3.20％；Mo：4.20-4.60％；V：2.80-3.20％；W：0.80-1.20％；Nb：0.10-0.30％；P≤0.03％；S≤0.025％；配置2C：3.00-3.40％；Si：1.50-2.00％；Mn：0.40-0.80％；P≤0.030％；S≤0.025％；配置3C：3.00-3.40％；Si：2.00-2.40％；Mn：0.20-0.40％；Cr≤0.15％；Ni≤0.025％；Mg：0.05-0.08％；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
步骤二、浇注：通过随流孕育，将熔炼好且符合要求的钢水离心复合浇入高速钢型钢轧辊铸型中；
步骤三、然后通过特殊热处理，获得相应符合工作层厚度、工作层硬度、工作层抗拉强度和工作层基体组织等要求的产品。
所述步骤二为，将步骤一将配置好的外层、中层和心部的不同元素钢液通过离心复合浇注到高速钢型钢轧辊铸型中。
所述步骤三为，轧辊浇注后缓慢冷却至常温时开箱，期间常温开箱后装炉热处理扩散退火，该工艺程序结束后粗开孔型，单边留7-8mm余量，再进行多次正火回火处理，热处理温度为Acm+60-80℃。
最后，提供一种轧辊的组件的技术方案。
一种轧辊的组件，包括两根基体组织为Cr23C6、Mo2C6、NbC、V4C3细共晶粒状碳化物+贝氏体+马氏体的高速钢型钢成品轧辊，其中一根作为主轴，另一根作为副轴，两者相互啮合；主轴包括位于中部的辊身和位于辊身两端的辊颈、轴承挡辊颈；副轴包括位于中部的辊身和位于辊身(2-1)两端的辊颈、轴承挡辊颈。
所述轧辊的组件的主轴辊身包括环绕辊身的5个凸起，副轴辊身包括环绕辊身的4个凸起；副轴环绕辊身的4个凸起与主轴环绕辊身的5个凸起之间的凹槽相啮合。
所述轧辊的组件的主轴辊颈位于所述辊身两端，通过轴承挡辊颈与辊身相连；轴承挡辊颈与辊身有个25％弧度角相连；所述轧辊的组件的副轴辊颈位于所述辊身两端，通过轴承挡辊颈与辊身相连；轴承挡辊颈与辊身有个25％弧度角相连。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的优点：
(1)本发明采用特殊碳化物元素钒、钨、钼、铬和强韧性元素铌、镍等优化配置的方法(细化晶是能够同时提高钢的强度、韧性和延展性的重要措施，而铌是最有效的细化晶粒微合金元素，铌细化晶粒的作用主要是在热加工过程中，它可延迟或阻止奥氏体的再结晶，热加工过程的大变形，可使扁平化的高位错密度的奥氏体具有较高的铁素体形核率，同时固溶铌可降低γ、α转变温度，降低晶粒长大速度，促进低温转变产物生成，这种复合作用可导致曲型的细晶粒状组织转变)，以及外层、中层、心部配置，使产品元素偏析轻，辊面和辊心结合好，利于产品的复合结合。
(2)本发明采用离心浇注(第一层浇注温度(外层)1450℃±5℃，待10-11分钟浇中间层，浇注温度1330±5℃，待第二层在型腔的温度测得在1080±5℃时吊起型模，装配在底箱模型上，再配上冒口型模，然后浇注心部高强度球墨铁水，浇温控制在1380-1390℃，外层出钢前加0.03％钢水变质剂和0.15％钒铁微粒)，大大简化了生产过程；提高了钢水充填能力；改善了补缩条件，使产品组织较致密，缺陷较少；消除或节省金属消耗。
(3)本发明通过特殊热处理(普通的轧辊热处理就1,2次，现在的轧辊热处理3-5次)，使产品的耐磨性(均匀性)、冲击韧性、抗热疲劳性和抗拉强度都得到了提高，并且提高了产品的使用寿命和产品的表面质量。
附图说明
为了使发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为发明高速钢型钢成品轧辊的结构示意图。
附图中的标号为：
主轴1、主轴辊身1-1、主轴辊颈1-2、主轴轴承挡辊颈1-3、副轴2、副轴辊身2-1、副轴辊颈2-2、副轴轴承挡辊颈2-3。
具体实施方式
【实施例1】本实施例的高速钢型钢成品轧辊的结构如图1所示：本实施例的一种高速钢型钢成品轧辊的组件：包括两根工作层基体组织为：Cr23C6、Mo2C6、NbC、V4C3细共晶粒状碳化物+贝氏体+马氏体的高速钢型钢成品轧辊，其中一根作为主轴1，另一根作为副轴2，两者相互啮合；主轴包括位于中部的辊身1-1和位于辊身1-1两端的辊颈1-2、轴承挡辊颈1-3；副轴包括位于中部的辊身2-1和位于辊身2-1两端的辊颈2-2、轴承挡辊颈2-3。
所述轧辊的组件的主轴1辊身1-1包括环绕辊身1-1的5个凸起，副轴2辊身2-1包括环绕辊身1-1的4个凸起；副轴2环绕辊身2-1的4个凸起与主轴1环绕辊身1-1的5个凸起之间的凹槽相啮合。
所述轧辊的组件的主轴1辊颈1-2位于所述辊身1-1两端，通过轴承挡辊颈1-3与辊身1-1相连；轴承挡辊颈1-3与辊身1-1有个25％弧度角相连；所述轧辊的组件的副轴2辊颈2-2位于所述辊身2-1两端，通过轴承挡辊颈2-3与辊身2-1相连；轴承挡辊颈2-3与辊身2-1有个25％弧度角相连。
该高速钢型钢轧辊的各层化学成分为：配置1C：1.40％；Si：1.40％；Mn：0.30％；Cr：2.20％；Ni：3.20％；Mo：4.40％；V：3.15％；W：0.85％；Nb：0.15％；P：0.03％；S：0.025％；配置2C：3.00％；Si：1.50％；Mn：0.46％；P：0.021％；S：0.025％；配置3C：3.32％；Si：2.20％；Mn：0.25％；Cr：0.10％；Ni：0.005％；Mg：0.07％；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
高速钢型钢轧辊工作层厚度，经特殊热处理为：轧辊直径的60％÷2(单边)。
高速钢型钢轧辊工作层硬度设计值为：70-80HSD，实物产品实测为75.5HSD；辊面至孔型槽底的硬度落差设计值为：≤1.5HSD，实物产品实测为1.3HSD；所述高速钢型钢轧辊工作层抗拉强度设计值为：≥480MPa，实物产品实测为520MPa；心部抗拉强度设计值为≥450MPa，实物产品实测为470MPa。
高速钢型钢轧辊工作层基体组织为Cr23C6、Mo2C6、NbC、V4C3细共晶粒状碳化物+贝氏体+马氏体。
高速钢型钢成品轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、确定化学成分：该高速钢型钢轧辊的化学成分分为外层、中层、心部三部分，其化学成分分别采用配置1、配置2和配置3，配置1：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、W、Nb、P、S；配置2：C、Si、Mn、P、S；配置3：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mg；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
步骤二、浇注：通过随流孕育，将熔炼好且符合要求的钢水离心复合浇入高速钢型钢轧辊铸型中；
步骤三、然后通过特殊热处理，获得相应符合工作层厚度、工作层硬度、工作层抗拉强度和工作层基体组织等要求的产品。
所述步骤二为，将步骤一将配置好的外层、中层和心部的不同元素钢液通过离心复合浇注到高速钢型钢轧辊铸型中。
所述步骤三为，轧辊浇注后缓慢冷却至常温时开箱，期间常温开箱后装炉热处理扩散退火，该工艺程序结束后粗开孔型，单边留7mm余量，再进行多次正火回火处理，热处理温度为Acm+60℃。
【实施例2】该高速钢型钢轧辊的各层化学成分为：配置1C：1.50；Si：1.40；Mn：0.35％；Cr：1.95％；Ni：3.10％；Mo：4.30％；V：2.85％；W：1.10％；Nb：0.20％；P：0.02％；S：0.02％；配置2C：3.30％；Si：1.70％；Mn：0.50％；P：0.020％；S：0.015％；配置3C：3.10％；Si：2.25％；Mn：0.33％；Cr：0.12％；Ni：0.021％；Mg：0.06％；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
高速钢型钢轧辊工作层硬度设计值为：70-80HSD，实物产品实测为77.5HSD；辊面至孔型槽底的硬度落差设计值为：≤1.5HSD，实物产品实测为1.1HSD；所述高速钢型钢轧辊工作层抗拉强度设计值为：≥480MPa，实物产品实测为510MPa；心部抗拉强度设计值为≥450MPa，实物产品实测为480MPa。
所述步骤三为，轧辊浇注后缓慢冷却至常温时开箱，期间常温开箱后装炉热处理扩散退火，该工艺程序结束后粗开孔型，单边留8mm余量，再进行多次正火回火处理，热处理温度为Acm+70℃。
【实施例3】该高速钢型钢轧辊的各层化学成分为：配置1C：1.60％；Si：1.60％；Mn：0.50％；Cr：1.90％；Ni：3.00％；Mo：4.30％；V：2.90％；W：0.85％；Nb：0.20％；P：0.01％；S：0.015％；配置2C：3.40％；Si：1.70％；Mn：0.80％；P：0.030％；S：0.025％；配置3C：3.40％；Si：2.20％；Mn：0.35％；Cr：0.15％；Ni：0.025％；Mg：0.06％；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
高速钢型钢轧辊工作层硬度设计值为：70-80HSD，实物产品实测为77.3HSD；辊面至孔型槽底的硬度落差设计值为：≤1.5HSD，实物产品实测为1.32HSD；所述高速钢型钢轧辊工作层抗拉强度设计值为：≥480MPa，实物产品实测为525MPa；心部抗拉强度设计值为≥450MPa，实物产品实测为468MPa。
所述步骤三为，轧辊浇注后缓慢冷却至常温时开箱，期间常温开箱后装炉热处理扩散退火，该工艺程序结束后粗开孔型，单边留8mm余量，再进行多次正火回火处理，热处理温度为Acm+80℃。
采用本发明制备的高速钢型钢成品轧辊，使用特殊碳化物元素钒、钨、钼、铬和强韧性元素铌、镍等优化配置的方法(细化晶是能够同时提高钢的强度、韧性和延展性的重要措施，而铌是最有效的细化晶粒微合金元素，铌细化晶粒的作用主要是在热加工过程中，它可延迟或阻止奥氏体的再结晶，热加工过程的大变形，可使扁平化的高位错密度的奥氏体具有较高的铁素体形核率，同时固溶铌可降低γ、α转变温度，降低晶粒长大速度，促进低温转变产物生成，这种复合作用可导致曲型的细晶粒状组织转变)，以及外层、中层、心部配置，使产品元素偏析轻，辊面和辊心结合好，利于产品的复合结合；采用离心浇注(第一层浇注温度(外层)1450℃±5℃，待10-11分钟浇中间层，浇注温度1330±5℃，待第二层在型腔的温度测得在1080±5℃时吊起型模，装配在底箱模型上，再配上冒口型模，然后浇注心部高强度球墨铁水，浇温控制在1380-1390℃，外层出钢前加0.03％钢水变质剂和0.15％钒铁微粒)，大大简化了生产过程；提高了钢水充填能力；改善了补缩条件，使产品组织较致密，缺陷较少；消除或节省金属消耗；通过特殊热处理(普通的轧辊热处理就1,2次，现在的轧辊热处理3-5次)，使产品的耐磨性(均匀性)、冲击韧性、抗热疲劳性和抗拉强度都得到了提高，并且提高了产品的使用寿命和产品的表面质量。

Claims (10)

1.一种高速钢型钢成品轧辊，其特征在于：该高速钢型钢轧辊的各层化学成分为：配置1C：1.40-1.60％；Si：1.40-1.60％；Mn：0.30-0.50％；Cr：1.80-2.20％；Ni：2.80-3.20％；Mo：4.20-4.60％；V：2.80-3.20％；W：0.80-1.20％；Nb：0.10-0.30％；P≤0.03％；S≤0.025％；配置2C：3.00-3.40％；Si：1.50-2.00％；Mn：0.40-0.80％；P≤0.030％；S≤0.025％；配置3C：3.00-3.40％；Si：2.00-2.40％；Mn：0.20-0.40％；Cr≤0.15％；Ni≤0.025％；Mg：0.05-0.08％；其余为Fe和不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢型钢成品轧辊，其特征在于：所述高速钢型钢轧辊工作层厚度，经特殊热处理为：轧辊工作层厚度直径的60％÷2(单边)。
3.根据权利要求2所述的一种高速钢型钢成品轧辊，其特征在于：所述高速钢型钢轧辊工作层硬度为：70-80HSD，辊面至孔型槽底的硬度落差≤1.5HSD；所述高速钢型钢轧辊工作层抗拉强度≥480MPa；心部抗拉强度≥450MPa。
4.根据权利要求3所述的一种高速钢型钢成品轧辊，其特征在于：所述高速钢型钢轧辊工作层基体组织为：Cr23C6、Mo2C6、NbC、V4C3细共晶粒状碳化物+贝氏体+马氏体。
5.一种高速钢型钢成品轧辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、确定化学成分：该高速钢型钢轧辊的化学成分分为外层、中层、心部三部分，其化学成分分别采用配置1、配置2和配置3；配置1：C：1.40-1.60％；Si：1.40-1.60％；Mn：0.30-0.50％；Cr：1.80-2.20％；Ni：2.80-3.20％；Mo：4.20-4.60％；V：2.80-3.20％；W：0.80-1.20％；Nb：0.10-0.30％；P≤0.03％；S≤0.025％；配置2：C：3.00-3.40％；Si：1.50-2.00％；Mn：0.40-0.80％；P≤0.030％；S≤0.025％；配置3：C：3.00-3.40％；Si：2.00-2.40％；Mn：0.20-0.40％；Cr≤0.15％；Ni≤0.025％；Mg：0.05-0.08％；其余为Fe和不可避免的微量杂质；
步骤二、浇注：通过随流孕育，将熔炼好且符合要求的钢水离心复合浇入高速钢型钢轧辊铸型中；
步骤三、然后通过特殊热处理，获得相应符合工作层厚度、工作层硬度、工作层抗拉强度和工作层基体组织等要求的产品。
6.根据权利要求6所述的一种高速钢型钢成品轧辊的制备方法，其特征在于：所述步骤二为，将步骤一将配置好的外层、中层和心部的不同元素钢液通过离心复合浇注到高速钢型钢轧辊铸型中。
7.根据权利要求6所述的一种高速钢型钢成品轧辊的制备方法，其特征在于：所述步骤三为，轧辊浇注后缓慢冷却至常温时开箱，期间常温开箱后装炉热处理扩散退火，该工艺程序结束后粗开孔型，单边留7-8mm余量，再进行多次正火回火处理，热处理温度为Acm+60-80℃。
8.一种轧辊的组件，其特征在于：包括两根如权利要求4所述的高速钢型钢成品轧辊，其中一根作为主轴(1)，另一根作为副轴(2)，两者相互啮合；主轴包括位于中部的辊身(1-1)和位于辊身(1-1)两端的辊颈(1-2)、轴承挡辊颈(1-3)；副轴包括位于中部的辊身(2-1)和位于辊身(2-1)两端的辊颈(2-2)、轴承挡辊颈(2-3)。
9.根据权利要求9所述的一种轧辊的组件，其特征在于：所述轧辊的组件的主轴(1)辊身(1-1)包括环绕辊身(1-1)的5个凸起，副轴(2)辊身(2-1)包括环绕辊身(1-1)的4个凸起；副轴(2)环绕辊身(2-1)的4个凸起与主轴(1)环绕辊身(1-1)的5个凸起之间的凹槽相啮合。
10.根据权利要求9所述的一种轧辊的组件，其特征在于：所述轧辊的组件的主轴(1)辊颈(1-2)位于所述辊身(1-1)两端，通过轴承挡辊颈(1-3)与辊身(1-1)相连；轴承挡辊颈(1-3)与辊身(1-1)有个25％弧度角相连；所述轧辊的组件的副轴(2)辊颈(2-2)位于所述辊身(2-1)两端，通过轴承挡辊颈(2-3)与辊身(2-1)相连；轴承挡辊颈(2-3)与辊身(2-1)有个25％弧度角相连。
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