CN109865745A - 一种高硼低合金轧辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高硼低合金轧辊及其制造方法，其特征在于，所述轧辊包括轴头、辊肩及辊身，其中所述轴头及辊肩采用球墨铸铁铸造而成，所述辊身包含B、C、Cr、W、V、Si、Mn、Ti、Mg、Ni、Mo、RE及Fe和杂质，针对目前高速钢轧辊成分中为保证足够的轧辊强度而往往采用价格昂贵的合金元素从而导致的耐磨性差及抗事故性弱进而导致轧辊寿命降低的缺陷，在轧辊中加入合适量的廉价的硼取代相对昂贵的合金元素，在降低合金成本的同时，在保证原有轧辊强度的基础上，通过硼与铁的反应生成高硬度的硼化物进而改善轧辊的耐磨性，同时通过硼元素的加入还可以改善轧辊的淬透性和淬硬性，通过与其他合金元素的配合实现轧辊强度和韧性的提高。

Description

一种高硼低合金轧辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种轧辊材料及其制造方法，具体涉及一种高硼低合金轧辊及其制造方法。

背景技术

轧辊是现有技术中轧钢生产中所需的主要工作设备之一，其质量的好坏将直接影响到所轧制的轧材的表面质量、内部强度、轧制时间、及轧制成本，在目前条件下，如何以较少的合金成分含量、较低的生产成本浇注出能够满足相同甚至更高强度要求的轧辊，一直是目前为各大企业所广泛关注的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种一种高硼低合金轧辊及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高硼低合金轧辊，其特征在于，所述轧辊包括轴头、辊肩及辊身，其中所述轴头及辊肩采用球墨铸铁铸造而成，所述辊身包含质量百分比为2.8～3.0的B，0.6～0.7的C，1.5～2.0的Cr，1.0～1.25的W，1.0～1.25的V，0.7～0.85的Si，0.15～0.25的Mn，0.10～0.12的Ti，0.16～0.18的Mg，0.5～1.5的Ni，0.2～0.5的Mo，0.08～0.12的RE，余量为Fe和杂质。

进一步地，本发明还提供一种高硼低合金轧辊的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)精选原材料：根据该高硼低合金轧辊中各成分所占的质量百分比，计算确定所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁、钛铁、镍钢、钼钢、稀土镁合金、及硼铁颗粒的各自质量；

2)电弧炉初炼：将步骤1)中计算确定的所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁投入电弧炉中熔炼；将温度升至3450～3500℃，待熔炼出钢水后，在其中再加入钛铁、镍钢、钼钢、及稀土镁合金，当钢水升温至3520～3550℃时向其中加入粒径为3～5mm的硼铁颗粒；

3)待步骤2)中所获混合钢水冷却后，对其进行取样检测以确定其中硼元素所占质量百分比是否合格，如果合格则进入下一步骤，如果不合格则回到步骤1)；

4)电弧炉精炼：将步骤3)中确定的硼元素所占质量百分比合格的混合钢水继续在电弧炉中升温加热至3550～3600℃，并保持4～6h；

5)对步骤4)中所获钢水进行钢液吹氩处理；

6)将经过步骤5)吹氩处理后的钢水浇注成型为轧辊辊身，

7)采用球墨铸铁浇注轴头及辊肩；

8)对浇注好的轧辊进行等温退火处理，退火加热温度为1000～1050℃，保温时间8～10h后，随炉冷却至800～850℃，冷却至室温后，进行粗加工；

9)粗加工后的轧辊加热至920～950℃，保温7～8h后，出炉风冷30～40min，然后对轧辊进行淬火处理，淬火完成后冷却轧辊，当轧辊温度低于400℃时进行回火处理；

10)对经过回火处理后的轧辊进行探伤检测，当探伤检测合格后，将轧辊精加工至所需规格及尺寸。

本发明的有益效果是：

(1)针对目前高速钢轧辊成分中为保证足够的轧辊强度而往往采用价格昂贵的合金元素从而导致的耐磨性差及抗事故性弱进而导致轧辊寿命降低的缺陷，在轧辊中加入合适量的廉价的硼取代相对昂贵的合金元素，在降低合金成本的同时，在保证原有轧辊强度的基础上，通过硼与铁的反应生成高硬度的硼化物进而改善轧辊的耐磨性，同时通过硼元素的加入还可以改善轧辊的淬透性和淬硬性，通过与其他合金元素的配合实现轧辊强度和韧性的提高。

(2)通过电弧炉初炼和精炼过程中对硼元素所占质量百分比的取样检测，以确认该轧辊中硼元素含量合格，进而保证该轧辊强度和人性的提高及保证。

附图说明

图1为本发明一种高硼低合金轧辊的结构示意图；

图2为本发明一种高硼低合金轧辊的制造方法的步骤流程图；

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-2所示，一种高硼低合金轧辊，轧辊包括轴头3、辊肩2及辊身1，其中轴头3及辊肩2采用球墨铸铁铸造而成，辊身1包含质量百分比为2.8～3.0的B，0.6～0.7的C，1.5～2.0的Cr，1.0～1.25的W，1.0～1.25的V，0.7～0.85的Si，0.15～0.25的Mn，0.10～0.12的Ti，0.16～0.18的Mg，0.5～1.5的Ni，0.2～0.5的Mo，0.08～0.12的RE，余量为Fe和杂质。

实施例1

一种高硼低合金轧辊的制造方法，包括如下步骤：

1)精选原材料：根据该高硼低合金轧辊中各成分所占的质量百分比，计算确定所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁、钛铁、镍钢、钼钢、稀土镁合金、及硼铁颗粒的各自质量；

2)电弧炉初炼：将步骤1)中计算确定的所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁投入电弧炉中熔炼；将温度升至3450℃，待熔炼出钢水后，在其中再加入钛铁、镍钢、钼钢、及稀土镁合金，当钢水升温至3520℃时向其中加入粒径为3mm的硼铁颗粒；

3)待步骤2)中所获混合钢水冷却后，对其进行取样检测以确定其中硼元素所占质量百分比是否合格，如果合格则进入下一步骤，如果不合格则回到步骤1)；

4)电弧炉精炼：将步骤3)中确定的硼元素所占质量百分比合格的混合钢水继续在电弧炉中升温加热至3550℃，并保持4～6h；

5)对步骤4)中所获钢水进行钢液吹氩处理；

6)将经过步骤5)吹氩处理后的钢水浇注成型为轧辊辊身，

7)采用球墨铸铁浇注轴头及辊肩；

8)对浇注好的轧辊进行等温退火处理，退火加热温度为1000℃，保温时间8h后，随炉冷却至800℃，冷却至室温后，进行粗加工；

9)粗加工后的轧辊加热至920℃，保温7h后，出炉风冷30min，然后对轧辊进行淬火处理，淬火完成后冷却轧辊，当轧辊温度低于400℃时进行回火处理；

10)对经过回火处理后的轧辊进行探伤检测，当探伤检测合格后，将轧辊精加工至所需规格及尺寸。

本实施例所得轧辊辊身的化学成分如表1所示，物理性能如表2所示。

表1该实施例所得轧辊辊身的化学元素及质量百分比

表2该实施例所得轧辊辊身的物理性能

项目	硬度/HRC	抗拉强度/MPa
			数值	62.3	923.5

实施例2

一种高硼低合金轧辊的制造方法，包括如下步骤：

1)精选原材料：根据该高硼低合金轧辊中各成分所占的质量百分比，计算确定所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁、钛铁、镍钢、钼钢、稀土镁合金、及硼铁颗粒的各自质量；

2)电弧炉初炼：将步骤1)中计算确定的所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁投入电弧炉中熔炼；将温度升至3500℃，待熔炼出钢水后，在其中再加入钛铁、镍钢、钼钢、及稀土镁合金，当钢水升温至3550℃时向其中加入粒径为5mm的硼铁颗粒；

3)待步骤2)中所获混合钢水冷却后，对其进行取样检测以确定其中硼元素所占质量百分比是否合格，如果合格则进入下一步骤，如果不合格则回到步骤1)；

4)电弧炉精炼：将步骤3)中确定的硼元素所占质量百分比合格的混合钢水继续在电弧炉中升温加热至3600℃，并保持6h；

5)对步骤4)中所获钢水进行钢液吹氩处理；

6)将经过步骤5)吹氩处理后的钢水浇注成型为轧辊辊身，

7)采用球墨铸铁浇注轴头及辊肩；

8)对浇注好的轧辊进行等温退火处理，退火加热温度为1050℃，保温时间10h后，随炉冷却至850℃，冷却至室温后，进行粗加工；

9)粗加工后的轧辊加热至950℃，保温8h后，出炉风冷40min，然后对轧辊进行淬火处理，淬火完成后冷却轧辊，当轧辊温度低于400℃时进行回火处理；

10)对经过回火处理后的轧辊进行探伤检测，当探伤检测合格后，将轧辊精加工至所需规格及尺寸。

本实施例所得轧辊辊身的化学成分如表3所示，物理性能如表4所示。

表3该实施例所得轧辊辊身的化学元素及质量百分比

表4该实施例所得轧辊辊身的物理性能

项目	硬度/HRC	抗拉强度/MPa
			数值	65.6	955.3

实施例3

一种高硼低合金轧辊的制造方法，包括如下步骤：

1)精选原材料：根据该高硼低合金轧辊中各成分所占的质量百分比，计算确定所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁、钛铁、镍钢、钼钢、稀土镁合金、及硼铁颗粒的各自质量；

2)电弧炉初炼：将步骤1)中计算确定的所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁投入电弧炉中熔炼；将温度升至3460℃，待熔炼出钢水后，在其中再加入钛铁、镍钢、钼钢、及稀土镁合金，当钢水升温至3525℃时向其中加入粒径为4mm的硼铁颗粒；

3)待步骤2)中所获混合钢水冷却后，对其进行取样检测以确定其中硼元素所占质量百分比是否合格，如果合格则进入下一步骤，如果不合格则回到步骤1)；

4)电弧炉精炼：将步骤3)中确定的硼元素所占质量百分比合格的混合钢水继续在电弧炉中升温加热至3570℃，并保持5h；

5)对步骤4)中所获钢水进行钢液吹氩处理；

6)将经过步骤5)吹氩处理后的钢水浇注成型为轧辊辊身，

7)采用球墨铸铁浇注轴头及辊肩；

8)对浇注好的轧辊进行等温退火处理，退火加热温度为1000℃，保温时间9h后，随炉冷却至820℃，冷却至室温后，进行粗加工；

9)粗加工后的轧辊加热至930℃，保温7h后，出炉风冷40min，然后对轧辊进行淬火处理，淬火完成后冷却轧辊，当轧辊温度低于400℃时进行回火处理；

10)对经过回火处理后的轧辊进行探伤检测，当探伤检测合格后，将轧辊精加工至所需规格及尺寸。

本实施例所得轧辊辊身的化学成分如表5所示，物理性能如表6所示。

表5该实施例所得轧辊辊身的化学元素及质量百分比

表6该实施例所得轧辊辊身的物理性能

项目	硬度/HRC	抗拉强度/MPa
			数值	63.3	940.7

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种高硼低合金轧辊，其特征在于，所述轧辊包括轴头、辊肩及辊身，其中所述轴头及辊肩采用球墨铸铁铸造而成，所述辊身包含质量百分比为2.8~3.0的B，0.6~0.7的C，1.5~2.0的Cr，1.0~1.25的W，1.0~1.25的V，0.7~0.85的Si，0.15~0.25的Mn，0.10~0.12的Ti，0.16~0.18的Mg，0.5~1.5的Ni，0.2~0.5的Mo，0.08~0.12的RE，余量为Fe和杂质。

2.一种如权利要求1所述的高硼低合金轧辊的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）精选原材料：根据该高硼低合金轧辊中各成分所占的质量百分比，计算确定所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁、钛铁、镍钢、钼钢、稀土镁合金、及硼铁颗粒的各自质量；

2）电弧炉初炼：将步骤1）中计算确定的所需废钢、生铁、钨铁、钒铁、铬铁投入电弧炉中熔炼；将温度升至3450~3500℃，待熔炼出钢水后，在其中再加入钛铁、镍钢、钼钢、及稀土镁合金，当钢水升温至3520~3550℃时向其中加入粒径为3~5mm的硼铁颗粒；

3）待步骤2）中所获混合钢水冷却后，对其进行取样检测以确定其中硼元素所占质量百分比是否合格，如果合格则进入下一步骤，如果不合格则回到步骤1）；

4）电弧炉精炼：将步骤3）中确定的硼元素所占质量百分比合格的混合钢水继续在电弧炉中升温加热至3550~3600℃，并保持4~6h；

5）对步骤4）中所获钢水进行钢液吹氩处理；

6）将经过步骤5）吹氩处理后的钢水浇注成型为轧辊辊身，

7）采用球墨铸铁浇注轴头及辊肩；

8）对浇注好的轧辊进行等温退火处理，退火加热温度为1000~1050℃，保温时间8~10h后，随炉冷却至800~850℃，冷却至室温后，进行粗加工；

9）粗加工后的轧辊加热至920~950℃，保温7~8h后，出炉风冷30~40min，然后对轧辊进行淬火处理，淬火完成后冷却轧辊，当轧辊温度低于400℃时进行回火处理；

10）对经过回火处理后的轧辊进行探伤检测，当探伤检测合格后，将轧辊精加工至所需规格及尺寸。