CN110230005B - 一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法，所述冷轧辊辊坯用钢含有以下质量百分比含量的化学成分：C：0.82～0.90％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.40～0.50％，Cr：3.00～3.20％，Ni：0.20～0.30％，Mo：0.20～0.30％，V：0.05～0.15％，P≤0.020％，S≤0.015％，五害元素Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.020％，Sb≤0.020％，Bi≤0.020％，气体[H]≤2ppm，[O]≤30ppm，[N]≤130ppm；其余为Fe及其他不可避免杂质。本发明钢具有良好的强韧性、优良的低倍组织和高纯净度。

Description

一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁材料技术领域，特别是一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法。
背景技术
随着汽车、家电、电子等行业的高速发展，冷轧越来越追求高速、薄板、高品质，对冷轧工作辊的质量要求也越来越高。冷轧工作辊承受很大的静载荷、动载荷，表面受到轧材的剧烈摩擦和磨损，所以表面经常会局部过热，可能产生热裂纹。所以，冷轧工作辊要求表面具有高而均匀的硬度和足够深的淬硬层，以及良好的耐磨性和耐热裂性。一般冷轧工作辊辊身表面硬度要求为90-102HS。普通的86CrMoV7、9Cr2Mo材质工作辊在轧制薄板或者高强钢板时，由于耐磨性不够，使用一段时间后辊形发生变化，使得冷轧板板形和表面质量达不到要求，频繁换辊势必影响轧机生产效率，而且磨削次数增多，增加工人劳动强度，提高了轧辊加工费用，同时轧辊周转量需要增加，加重了轧辊占用资金。因此，高碳铬型材质承担起国内大部分冷轧辊用钢的主要任务。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢及其制备方法，生产工艺流程为：电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，用连铸圆坯代替钢锭作为冷轧辊辊坯用钢。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢，所述钢材含有下述质量百分比含量的化学成分：C：0.82～0.90％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.40～0.50％，Cr：3.00～3.20％，Ni：0.20～0.30％，Mo：0.20～0.30％，V：0.05～0.15％，P≤0.020％，S≤0.015％，五害元素Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.020％，Sb≤0.020％，Bi≤0.020％，气体[H]≤2ppm，[O]≤30ppm，[N]≤130ppm；其余为Fe及其他不可避免杂质。
其中V含量满足0.001C+0.015Mn+0.002Cr+0.08Mo+0.09Ni≤V≤0.11C+0.025Mn+0.016Cr+0.02Mo+0.015Ni。通过加入少量的V可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳、铬形成的硬度极高的弥散碳化物，提高冷轧辊的耐磨性。
所述钢的低倍组织显示，一般疏松≤1.0，中心疏松≤1.0，偏析≤1.0，缩孔≤0.5。
本发明还提供了上述高碳铬冷轧辊辊坯用钢的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：
(1)电炉冶炼：入炉原料采用优质废钢和热装铁水，热装铁水比例＞60％，总装炉量100吨。采用12小时以内生产的新石灰，石灰粉化率＜5.0％。加入废钢、合金辅料在炉中熔化，熔清成分目标：熔清碳≥1.00％，残余元素符合标准要求。钢液温度达到1540℃以上时，取全样分析，钢液成分合格后，出钢温度1640～1690℃。出钢时终点C≥0.10％，P≤0.007％，其它残余元素含量符合标准要求。出钢时要求钢包烘烤温度≥800℃，电炉出钢过程随钢流加钢芯铝，电炉出钢过程严禁下渣，下渣炉次必须扒除氧化渣。
(2)LF精炼：钢包到达LF精炼工位后落炉盖测温。根据测温情况送电加热，加入石灰、萤石渣料，吨钢渣料＞12kg，加强脱硫操作。采用白渣精炼保证其脱氧及吸附夹杂物效果，喂入铝线，大氩气搅拌，氩气流量控制在80-120NL/min，在白渣下取样分析，根据分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V等成分含量。当温度、白渣保持时间、精炼周期等参数达到工艺要求后停电，按2.0m/t钢左右喂入纯钙线，软吹氩2～3min后，测温出钢，软吹氩流量控制在20-50NL/min。
(3)VD炉真空处理：钢包到位后落盖预抽真空，吹氩气流量控制在40-80NL/min，真空度到67pa后吹氩气流量控制在80-200NL/min，保持真空处理时间≥27分钟。破空前调节氩气流量30-80NL/min，软吹氩时间≥20分钟，破空后取样全分析熔炼成分。VD处理后控制上钢温度：第一炉1535-1545℃，第二炉1510-1520℃，正常炉次1500-1510℃。
(4)连铸保护浇注：中间包内钢水采用中间包覆盖剂和上层加碳化稻壳双层覆盖，中间包液面不低于800mm，中间包和结晶器之间采用中间包整体式浸入水口，结晶器保护渣碱度为0.65-0.75，结晶器液面波动±2mm。二冷区采用弱冷，比水量控制在0.12-0.14L/Kg之间，连铸过程中采用连续矫直的方法对圆坯矫直，进入拉矫机温度≥920℃，矫直应变率控制在0.20％以下。连铸过程中采用低过热度浇注，过热度控制在20-30℃，
Figure BDA0002068259870000021
连铸圆坯拉速控制在0.33±0.01m/min，
Figure BDA0002068259870000022
连铸圆坯拉速控制在0.23±0.01m/min，
Figure BDA0002068259870000023
连铸圆坯拉速控制在0.15±0.01m/min。结晶器电磁搅拌电流控制在250-300A，频率控制在1.0-2.0Hz，末端电磁搅拌电流控制在300-350A，频率控制在5.0-8.0Hz。圆坯入缓冷坑温度大于750℃，出坑温度小于100℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于，本发明冷轧辊辊坯用钢的化学成分全部满足技术要求；电炉-连铸生产模式的连铸坯表面质量良好，低倍组织优良，没有目视可见的白点、裂纹、分层、夹杂、翻皮和大于2mm的缩孔缺陷；本发明连铸圆坯入坑缓冷，可有效去除钢中的氢气，消除组织应力，可替代退火工艺，节省能源。本发明具有生产效率高、品质优良、低成本的优势。
本发明钢通过合理的成分设计、控制冶炼、精炼、真空脱气、连铸保护浇注后入坑缓冷，得到的冷轧辊辊坯用钢具有良好的强韧性、优良的低倍组织和高纯净度，制造的冷轧辊具有优良的淬透性和高硬度高耐磨性，使用寿命大大提高。
附图说明
图1为
Figure BDA0002068259870000031
冷轧辊辊坯用钢的低倍组织；
图2为
Figure BDA0002068259870000032
冷轧辊辊坯用钢的低倍组织；
图3为
Figure BDA0002068259870000033
冷轧辊辊坯用钢的低倍组织。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例冷轧辊辊坯用钢化学成分组成及其质量百分比含量见表1，其余成分为Fe和不可避免的杂质。表2为各实施例的低倍组织结果。表3为各实施例的非金属夹杂物级别。
本实施例生产工艺包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
(1)电炉冶炼：入炉原料采用优质废钢和热装铁水，热装铁水比例65％，总装炉量101.5吨。采用12小时以内生产的新石灰，石灰粉化率＜5.0％。加入废钢、合金辅料在炉中熔化。钢液温度达到1542℃取全样分析，钢液成分合格后，出钢温度1650℃。出钢时终点C为0.11％，P为0.006％，其它残余元素含量符合标准要求。
(2)LF精炼：采用白渣精炼保证其脱氧及吸附夹杂物效果，喂入铝线，大氩气搅拌，氩气流量控制在90NL/min，在白渣下取样分析，根据分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V等成分含量。当温度、白渣保持时间、精炼周期等参数达到工艺要求后停电，按2.0m/t钢左右喂入纯钙线，软吹氩2min后，测温出钢，软吹氩流量控制在30NL/min。
(3)VD炉真空处理：钢包到位后落盖预抽真空，吹氩气流量控制在50NL/min，真空度到67pa后吹氩气流量控制在100NL/min，保持真空处理时间28分钟。破空前调节氩气流量40NL/min，软吹氩时间22分钟，破空后取样全分析熔炼成分。VD处理后控制上钢温度1510℃。
(4)连铸保护浇注：结晶器保护渣碱度为0.70，结晶器液面波动≤±2mm。二冷区采用弱冷，比水量控制在0.12L/Kg，连铸过程中采用连续矫直的方法对圆坯矫直，进入拉矫机温度950℃，矫直应变率控制在0.20％以下。连铸过程中采用低过热度浇注，过热度控制在25℃，
Figure BDA0002068259870000041
连铸圆坯拉速控制在0.33±0.01m/min。结晶器电磁搅拌电流控制在300A，频率控制在2.0Hz，末端电磁搅拌电流控制在300A，频率控制在5.0Hz。圆坯入缓冷坑温度800℃，出坑温度80℃。
Figure BDA0002068259870000042
冷轧辊辊坯用钢的低倍组织图如图1所示，低倍组织结果见表2。
实施例2
本实施例冷轧辊辊坯用钢化学成分组成及其质量百分比含量见表1，其余成分为Fe和不可避免的杂质。表2为各实施例的低倍组织结果。表3为各实施例的非金属夹杂物级别。
本实施例生产工艺包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
(1)电炉冶炼：入炉原料采用优质废钢和热装铁水，热装铁水比例67％，总装炉量102.3吨。采用12小时以内生产的新石灰，石灰粉化率＜5.0％。加入废钢、合金辅料在炉中熔化。钢液温度达到1545℃取全样分析，钢液成分合格后，出钢温度1652℃。出钢时终点C为0.13％，P为0.005％，其它残余元素含量符合标准要求。
(2)LF精炼：采用白渣精炼保证其脱氧及吸附夹杂物效果，喂入铝线，大氩气搅拌，氩气流量控制在100NL/min，在白渣下取样分析，根据分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V等成分含量。当温度、白渣保持时间、精炼周期等参数达到工艺要求后停电，按2.0m/t钢左右喂入纯钙线，软吹氩2min后，测温出钢，软吹氩流量控制在40NL/min。
(3)VD炉真空处理：钢包到位后落盖预抽真空，吹氩气流量控制在40NL/min，真空度到67pa后吹氩气流量控制在100NL/min，保持真空处理时间30分钟。破空前调节氩气流量50NL/min，软吹氩时间23分钟，破空后取样全分析熔炼成分。VD处理后控制上钢温度1505℃。
(4)连铸保护浇注：结晶器保护渣碱度为0.73，结晶器液面波动≤±2mm。二冷区采用弱冷，比水量控制在0.12L/Kg，连铸过程中采用连续矫直的方法对圆坯矫直，进入拉矫机温度930℃，矫直应变率控制在0.20％以下。连铸过程中采用低过热度浇注，过热度控制在27℃，
Figure BDA0002068259870000051
连铸圆坯拉速控制在0.23±0.01m/min。结晶器电磁搅拌电流控制在300A，频率控制在2.0Hz，末端电磁搅拌电流控制在310A，频率控制在5.0Hz。圆坯入缓冷坑温度760℃，出坑温度90℃。
Φ650mm冷轧辊辊坯用钢的低倍组织图如图2所示，低倍组织结果见表2。
实施例3
本实施例冷轧辊辊坯用钢化学成分组成及其质量百分比含量见表1，其余成分为Fe和不可避免的杂质。表2为各实施例的低倍组织结果。表3为各实施例的非金属夹杂物级别。
本实施例生产工艺包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
(1)电炉冶炼：入炉原料采用优质废钢和热装铁水，热装铁水比例66％，总装炉量101.8吨。采用12小时以内生产的新石灰，石灰粉化率＜5.0％。加入废钢、合金辅料在炉中熔化。钢液温度达到1543℃取全样分析，钢液成分合格后，出钢温度1653℃。出钢时终点C为0.11％，P为0.004％，其它残余元素含量符合标准要求。
(2)LF精炼：采用白渣精炼保证其脱氧及吸附夹杂物效果，喂入铝线，大氩气搅拌，氩气流量控制在90NL/min，在白渣下取样分析，根据分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V等成分含量。当温度、白渣保持时间、精炼周期等参数达到工艺要求后停电，按2.0m/t钢左右喂入纯钙线，软吹氩3min后，测温出钢，软吹氩流量控制在50NL/min。
(3)VD炉真空处理：钢包到位后落盖预抽真空，吹氩气流量控制在60NL/min，真空度到67pa后吹氩气流量控制在110NL/min，保持真空处理时间27分钟。破空前调节氩气流量50NL/min，软吹氩时间20分钟，破空后取样全分析熔炼成分。VD处理后控制上钢温度1508℃。
(4)连铸保护浇注：结晶器保护渣碱度为0.75，结晶器液面波动≤±2mm。二冷区采用弱冷，比水量控制在0.13L/Kg，连铸过程中采用连续矫直的方法对圆坯矫直，进入拉矫机温度940℃，矫直应变率控制在0.20％以下。连铸过程中采用低过热度浇注，过热度控制在26℃，
Figure BDA0002068259870000061
连铸圆坯拉速控制在0.15±0.01m/min。结晶器电磁搅拌电流控制在295A，频率控制在1.8Hz，末端电磁搅拌电流控制在320A，频率控制在6.0Hz。圆坯入缓冷坑温度770℃，出坑温度40℃。
Φ800mm冷轧辊辊坯用钢的低倍组织图如图3所示，低倍组织结果见表2。
表1为本发明各实施例钢的化学成分
化学成分 实施例1 实施例2 实施例3
C 0.85％ 0.86％ 0.83％
Si 0.35％ 0.40％ 0.45％
Mn 0.40％ 0.42％ 0.40％
P 0.015％ 0.013％ 0.015％
S 0.005％ 0.003％ 0.003％
Cr 3.05％ 3.06％ 3.11％
Ni 0.20％ 0.22％ 0.21％
Mo 0.21％ 0.21％ 0.20％
V 0.06％ 0.05％ 0.05％
Sn 0.005％ 0.006％ 0.005％
As 0.004％ 0.003％ 0.005％
Pb 0.003％ 0.005％ 0.004％
Sb 0.004％ 0.006％ 0.005％
Bi 0.005％ 0.003％ 0.003％
[H] 1.5ppm 1.2ppm 1.6ppm
[O] 22ppm 16ppm 18ppm
[N] 99ppm 89ppm 85ppm
表2为冷轧辊辊坯用钢的低倍组织
Figure BDA0002068259870000071
表3为冷轧辊辊坯用钢的非金属夹杂物级别
Figure BDA0002068259870000072
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高碳铬冷轧辊辊坯用钢的制备方法，其特征在于：所述钢包含以下质量百分比含量的化学成分：C：0.82～0.86％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.40～0.50％，Cr：3.05～3.20％，Ni：0.20～0.30％，Mo：0.20～0.30％，V：0.05～0.06％，P≤0.020％，S≤0.015％，五害元素Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.020％，Sb≤0.020％，Bi≤0.020％，气体[H]≤2ppm，[O]≤30ppm，[N]≤130ppm；其余为Fe及其他不可避免杂质；
其中V含量满足0.001C+0.015Mn+0.002Cr+0.08Mo+0.09Ni≤V≤0.11C+0.025Mn+0.016Cr+0.02Mo+0.015Ni；
所述制备方法包括以下步骤：
1)电炉冶炼：
入炉原料采用废钢和热装铁水，热装铁水比例＞60％，石灰粉化率＜5.0％；加入废钢、合金辅料在炉中熔化，熔清碳≥1.00％，钢液温度达到1540℃以上时，取全样分析，钢液成分合格后，出钢温度1640～1690℃，出钢时终点C≥0.10％，P≤0.007％，出钢时要求钢包烘烤温度≥800℃，电炉出钢过程随钢流加钢芯铝，电炉出钢过程严禁下渣，下渣炉次必须扒除氧化渣；
2)LF精炼：
钢包到达LF精炼工位后落炉盖测温，根据测温情况送电加热，加入石灰、萤石渣料，吨钢渣料＞12kg，采用白渣精炼保证其脱氧及吸附夹杂物效果，喂入铝线，大氩气搅拌；
3)VD炉真空处理：
钢包到位后落盖预抽真空，吹氩气流量控制在40-80NL/min，真空度到67pa后吹氩气流量控制在80-200NL/min，保持真空处理时间≥27分钟，破空前调节氩气流量30-80NL/min，软吹氩时间≥20分钟，破空后取样全分析熔炼成分；
4)连铸保护浇注：
中间包内钢水采用中间包覆盖剂和上层加碳化稻壳双层覆盖，中间包液面不低于800mm，中间包和结晶器之间采用中间包整体式浸入水口，结晶器保护渣碱度为0.65-0.75，结晶器液面波动±2mm，二冷区采用弱冷，比水量控制在0.12-0.14L/Kg，连铸过程中采用连续矫直的方法对圆坯矫直，进入拉矫机温度≥920℃，矫直应变率控制在0.20％以下，连铸过程中采用低过热度浇注，过热度控制在20-30℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢的低倍组织显示，一般疏松≤1.0，中心疏松≤1.0，偏析≤1.0，缩孔≤0.5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，LF精炼中，氩气流量控制在80-120NL/min，在白渣下取样分析，根据分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V的成分含量，当温度、白渣保持时间、精炼周期达到工艺要求后停电，喂入纯钙线，软吹氩2～3min后，测温出钢，软吹氩流量控制在20-50NL/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，VD炉真空处理后控制上钢温度：第一炉1535-1545℃，第二炉1510-1520℃，正常炉次1500-1510℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，连铸保护浇注中，
Figure FDA0002728269620000021
连铸圆坯拉速控制在0.33±0.01m/min，
Figure FDA0002728269620000022
连铸圆坯拉速控制在0.23±0.01m/min，
Figure FDA0002728269620000023
连铸圆坯拉速控制在0.15±0.01m/min，结晶器电磁搅拌电流控制在250-300A，频率控制在1.0-2.0Hz，末端电磁搅拌电流控制在300-350A，频率控制在5.0-8.0Hz，圆坯入缓冷坑温度大于750℃，出坑温度小于100℃。
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