CN110527903A - 一种用于镀锌铝板的轧辊及其制备方法 - Google Patents

一种用于镀锌铝板的轧辊及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于镀锌铝板的轧棍及其制备方法。本发明将参与奥氏体含量调整为8％‑15％，硬度为93‑95HSD。将原料置于中频感应电炉内制成合金液体，低温铸造成半成品；经过热处理，随后进行调质处理、淬火处理、冷处理、回火处理，最后进行精磨得到成品，冷处理温度为‑30至5摄氏度。在扩大奥氏体相区的同时，添加了Ni、Mn等元素，找到了满足生产工艺的残余奥氏体的临界点，即硬度的调整既能满足轧制力，又不允许轧辊在逐步使用到最小直径时，因轧制硬度低而无法使用。同时，利用不同合金成分和工艺的组合，在增加该镀锌铝轧辊的耐腐蚀力的同时，又可使奥氏体稳定在不同的工作温度中，在提高了轧辊的表面质量的前提下增加了使用寿命。

Description

一种用于镀锌铝板的轧辊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于镀锌铝板的轧辊及其制备方法。
背景技术
轧辊都要求耐磨，硬度便成了日常控制指标。但硬度和耐磨性并非无 条件统一的，所以在选择轧辊时，除硬度外，还要看其成分、生产方法、 组织结构、其他性能和残余应力。所以在选择轧辊硬度时，还要看轧机条 件、轧制条件、轧件品种和操作经验,，随着社会的发展，汽车行业用板、 房产装饰和建筑行业对镀锌板和镀铝板以及镀铝锌板的需求越来越大，当 前生产的量无法满足总体需求，原因就是轧制镀铝锌板的工作辊出现大面 积剥落现象严重，不能充分满足生产要求，导致产量减少。
我们分析剥落原因：1、铝锌对普通轧辊具有一定侵蚀性，附着了锌、 铝或锌铝合金的轧辊，由于锌或者铝遇到水会导致化学反应而生产氢，氢 会渗入轧辊内部，发生聚集后形成氢分子，体积膨胀导致氢脆现象，似的 轧辊表面剥落。2、硬度的选定，通常轧辊的硬度要求在95-98HSD，所以 工作辊必须通过增加深冷处理减少残余奥氏体的存在，增强轧辊的硬度， 避免因残余奥氏体而导致的剥落问题；但是，屈服强度愈高，氢脆敏感性 愈大，硫化物的夹杂和未回火的马氏体组织极易发生氢脆。
目前，已有技术针对这个氢脆问题，提出对轧辊不采用深冷处理，增 加残余奥氏体的存在来抵抗氢的扩散，减少辊身剥落。因为在制造轧辊时， 经过一段时间加热或保温，铁素体在912℃至1394℃时会相变成奥氏体， 奥氏体晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化，该致密性的结构阻止了氢的 渗入。
但是，上述方法虽然减轻了氢脆问题，但通过试验表明，附着了锌、 铝或锌铝合金的轧辊，在潮湿环境的腐蚀性还是影响轧辊寿命的主要因素， 并没有明显改善轧辊的使用寿命，频繁对轧辊进行磨削修复，使得轧辊尺 寸快速小于规定值，报废时间缩短，甚至，随着使用中的温度变化，残余 奥氏体并不稳定，局部氢脆问题还是会随机发生。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术 的不足之处，公开了一种用于镀锌铝板的轧辊，该轧辊的成分及其重量百 分比为：C：0.80％-1.2％、Si：0.9％-1.5％、Ni：1.41％-1.52％、Mn：0.75％ -0.9％、Cr：5.95％-6.25％、Cu：0.05％-0.1％、Mo：0.31％-0.62％、Sb： 0.005％-0.01％、Bi：0.001％-0.002％、Pb：0.001％-0.002％、Sn：0.01％-0.015％、 As：0.003％-0.01％、P＜0.02％、S＜0.003％，余量Fe，成分的总和为100％； 所述轧辊残留奥氏体含量为8％-15％，硬度为：93-95HSD。
进一步地，该轧辊的成分及其重量百分比为：C：1.00％、Si：1.2％、 Ni：1.48％、Mn：0.88％、Cr：6％、Cu：0.07％、Mo：0.45％、Sb：0.007％、 Bi：0.001％、Pb：0.001％、Sn：0.013％、As：0.007％、P：0.015％、S： 0.002％，余量Fe，成分的总和为100％。
进一步地，包括：
1)熔炼铸造合金钢，将原料置于中频感应电炉内，充分搅拌，制成合 金液体；原料按照重量百分比的组分组成为：C：0.80％-1.2％、Si：0.9％ -1.5％、Ni：1.41％-1.52％、Mn：0.75％-0.9％、Cr：5.95％-6.25％、Cu： 0.05％-0.1％、Mo：0.31％-0.62％、Sb：0.005％-0.01％、Bi：0.001％-0.002％、 Pb：0.001％-0.002％、Sn：0.01％-0.015％、As：0.003％-0.01％、P＜0.02％、 S＜0.003％，余量Fe，成分的总和为100％；
2)低温铸造，采用低压浇注方式将步骤1)中的合金液体浇注到轧辊 型模中，带合金液体凝固成型后，卸压脱模得到轧辊铸件；
3)热处理，将步骤2)制得的轧辊铸件进行粗车加工得到半成品，随 后进行调质处理、淬火处理、冷处理、回火处理，最后进行精磨得到成品； 冷处理温度为-30至5℃，该镀锌铝的轧辊的残余奥氏体重量百分比为 8％-15％，硬度为93-95HSD。
进一步地，所述淬火处理的淬火温度为905-960℃。
进一步地，所述回火处理的回火温度为150-180℃，保温时间为80小 时。
进一步地，所述回火处理为三段式回火热处理；
第一段，将半成品放入回火炉中，以50-60℃/h的速度升温至150-160℃ 后保温20小时；
第二段，继续以50-60℃/h的速度升温至160-170℃后保温20小时；
第三段，继续以50-60℃/h的速度升温至170-180℃后保温40小时。
本发明取得的有益效果：
在扩大奥氏体相区的同时，添加了Ni、Mn等元素，找到了满足生产工 艺的残余奥氏体的临界点，即硬度的调整既能满足轧制力，又不允许轧辊 在逐步使用到最小直径时，因轧制硬度低而无法使用。同时，利用不同合 金成分和工艺的组合，在增加该镀锌铝的轧辊的耐腐蚀力的同时，又可使 奥氏体稳定在不同的工作温度中，在提高了轧辊的表面质量的前提下增加 了使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施 例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种用于镀锌铝轧辊，其各成分的重量百分比为，C：0.80％ -1.2％、Si：0.9％-1.5％、Ni：1.41％-1.52％、Mn：0.75％-0.9％、Cr：5.95％ -6.25％、Cu：0.05％-0.1％、Mo：0.31％-0.62％、Sb：0.005％-0.01％、Bi： 0.001％-0.002％、Pb：0.001％-0.002％、Sn：0.01％-0.015％、As：0.003％ -0.01％、P＜0.02％、S＜0.003％，余量Fe，成分的总和为100％。轧辊残 留奥氏体含量为8％-15％，硬度为：93-95HSD。
具体的：
实施例1
1)原料，按照重量百分比，C：0.80％、Si：0.9％、Ni：1.41％、Mn： 0.75％、Cr：5.95％、Cu：0.05％、Mo：0.31％、Sb：0.005％、Bi：0.001％、 Pb：0.001％、Sn：0.01％、As：0.003％、P：0.02％、S：0.003％，余量Fe， 成分的总和为100％；
将原料置于中频感应电炉内熔炼，充分搅拌，制得合金溶液；
2)低温铸造，采用低压浇注方式将步骤1)中的合金液体浇注到轧辊 型模中，带合金液体凝固成型后，卸压脱模得到轧辊铸件；
3)热处理，将步骤2)制得的轧辊铸件进行粗车加工得到半成品；
4)调质处理，将半成品加热至900℃，而后采用油冷却方式进行淬火， 然后在加热到600℃进行回火。由于感应加热速度快，奥氏体相变温度升高， 奥氏体中的碳浓度差增大。钢原始组织粗大，含有大块铁素体较多时，原 大块铁素体部位在奥氏体化后往往会成为贫碳奥氏体，硬度下降。因此， 在淬火前进行预备热处理，可以获得细小、均匀的组织，使轧辊芯部和辊 颈达到良好机械性能，使轧辊的屈强比提高，有效提高轧辊疲劳寿命；同 时为后期轧辊表面淬火做组织准备，调质以后轧辊部分碳化物弥散析出， 这些碳化物在最终表面淬火中，更加容易溶解；并且可以改善基体组织， 尤其是碳化物的分布。
调质处理之后进行半精加工、超声波探伤：根据加工图纸要求，在车 床上进行半精加工，利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另 一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷。然后进行淬火。
5)淬火处理，在淬火机床上，通过工频感应圈感应加热的方式将半成 品加热至905℃；具体的，经过通电的感应圈内时，由于电磁感应在轧辊表 面形成感应电流，从而使得表面被加热，通过测温反馈调整功率调节加热 温度，使轧辊表面得到一定的淬硬层深度和良好的硬度均匀性，通过中温 回火使轧辊内应力减小，减少轧辊使用中的剥落，大大提高了中间辊的使 用性。
6)冷处理，在-30℃温度下冷处理10小时。
7)回火处理，回火处理分为三段式回火热处理；
第一段，将半成品放入回火炉中，以50-60℃/h的速度升温至150-160℃ 后保温20小时；
第二段，继续以50-60℃/h的速度升温至160-170℃后保温20小时；
第三段，继续以50-60℃/h的速度升温至170-180℃后保温40小时。
8)精加工，对回火处理后的半成品进行表面打磨，制得成品。
本实施例获得的镀锌铝的轧辊的残余奥氏体重量百分比为8％，硬度为 95HSD。
随后进行调质处理、淬火处理、冷处理、回火处理，最后进行精磨得 到成品；冷处理温度为-30-5℃，该镀锌铝轧辊的残余奥氏体重量百分比为 8％-15％，硬度为93-95HSD。
实施例2
1)原料，按照重量百分比，C：1.00％、Si：1.2％、Ni：1.48％、Mn： 0.88％、Cr：6％、Cu：0.07％、Mo：0.45％、Sb：0.007％、Bi：0.001％、 Pb：0.001％、Sn：0.013％、As：0.007％、P：0.015％、S：0.002％，余量 Fe，成分的总和为100％；
将原料置于中频感应电炉内熔炼，充分搅拌，制得合金溶液；
2)低温铸造，采用低压浇注方式将步骤1)中的合金液体浇注到轧辊 型模中，带合金液体凝固成型后，卸压脱模得到轧辊铸件；
3)热处理，将步骤2)制得的轧辊铸件进行粗车加工得到半成品；
4)调质处理，将半成品加热至900℃，而后采用油冷却方式进行淬火， 然后在加热到600℃进行回火。由于感应加热速度快，奥氏体相变温度升高， 奥氏体中的碳浓度差增大。钢原始组织粗大，含有大块铁素体较多时，原 大块铁素体部位在奥氏体化后往往会成为贫碳奥氏体，硬度下降。因此， 在淬火前进行预备热处理，可以获得细小、均匀的组织，使轧辊芯部和辊 颈达到良好机械性能，使轧辊的屈强比提高，有效提高轧辊疲劳寿命；同 时为后期轧辊表面淬火做组织准备，调质以后轧辊部分碳化物弥散析出， 这些碳化物在最终表面淬火中，更加容易溶解；并且可以改善基体组织， 尤其是碳化物的分布。
调质处理之后进行半精加工、超声波探伤：根据加工图纸要求，在车 床上进行半精加工，利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另 一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷。然后进行淬火。
5)淬火处理，在淬火机床上，通过工频感应圈感应加热的方式将半成 品加热至905℃；具体的，经过通电的感应圈内时，由于电磁感应在轧辊表 面形成感应电流，从而使得表面被加热，通过测温反馈调整功率调节加热 温度，使轧辊表面得到一定的淬硬层深度和良好的硬度均匀性，通过中温 回火使轧辊内应力减小，减少轧辊使用中的剥落，大大提高了中间辊的使 用性。
6)冷处理，在-10℃温度下冷处理10小时。
7)回火处理，回火处理分为三段式回火热处理；
第一段，将半成品放入回火炉中，以50-60℃/h的速度升温至150-160℃ 后保温20小时；
第二段，继续以50-60℃/h的速度升温至160-170℃后保温20小时；
第三段，继续以50-60℃/h的速度升温至170-180℃后保温40小时。
8)精加工，对回火处理后的半成品进行表面打磨，制得成品。
本实施例获得的镀锌铝的轧辊的残余奥氏体重量百分比为13％，硬度 为94HSD。
实施例3
1)原料，按照重量百分比，C：1.2％、Si：1.5％、Ni：1.52％、Mn： 0.9％、Cr：6.25％、Cu：0.1％、Mo：0.62％、Sb：0.01％、Bi：0.002％、 Pb：0.002％、Sn：0.015％、As：0.01％、P：0.02％、S：0.003％，余量Fe， 成分的总和为100％；
将原料置于中频感应电炉内熔炼，充分搅拌，制得合金溶液；
2)低温铸造，采用低压浇注方式将步骤1)中的合金液体浇注到轧辊 型模中，带合金液体凝固成型后，卸压脱模得到轧辊铸件；
3)热处理，将步骤2)制得的轧辊铸件进行粗车加工得到半成品；
4)调质处理，将半成品加热至900℃，而后采用油冷却方式进行淬火， 然后在加热到600℃进行回火。由于感应加热速度快，奥氏体相变温度升高， 奥氏体中的碳浓度差增大。钢原始组织粗大，含有大块铁素体较多时，原 大块铁素体部位在奥氏体化后往往会成为贫碳奥氏体，硬度下降。因此， 在淬火前进行预备热处理，可以获得细小、均匀的组织，使轧辊芯部和辊 颈达到良好机械性能，使轧辊的屈强比提高，有效提高轧辊疲劳寿命；同 时为后期轧辊表面淬火做组织准备，调质以后轧辊部分碳化物弥散析出， 这些碳化物在最终表面淬火中，更加容易溶解；并且可以改善基体组织， 尤其是碳化物的分布。
调质处理之后进行半精加工、超声波探伤：根据加工图纸要求，在车 床上进行半精加工，利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另 一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷。然后进行淬火。
5)淬火处理，在淬火机床上，通过工频感应圈感应加热的方式将半成 品加热至905℃；具体的，经过通电的感应圈内时，由于电磁感应在轧辊表 面形成感应电流，从而使得表面被加热，通过测温反馈调整功率调节加热 温度，使轧辊表面得到一定的淬硬层深度和良好的硬度均匀性，通过中温 回火使轧辊内应力减小，减少轧辊使用中的剥落，大大提高了中间辊的使 用性。
6)冷处理，在-10℃温度下冷处理10小时。
7)回火处理，回火处理分为三段式回火热处理；
第一段，将半成品放入回火炉中，以50-60℃/h的速度升温至150-160℃ 后保温20小时；
第二段，继续以50-60℃/h的速度升温至160-170℃后保温20小时；
第三段，继续以50-60℃/h的速度升温至170-180℃后保温40小时。
8)精加工，对回火处理后的半成品进行表面打磨，制得成品。
本实施例获得的镀锌铝的轧辊的残余奥氏体重量百分比为15％，硬度 为93HSD。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如 果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵 盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种用于镀锌铝板的轧辊，其特征在于，该轧辊的成分及其重量百分比为：C：0.80％-1.2％、Si：0.9％-1.5％、Ni：1.41％-1.52％、Mn：0.75％-0.9％、Cr：5.95％-6.25％、Cu：0.05％-0.1％、Mo：0.31％-0.62％、Sb：0.005％-0.01％、Bi：0.001％-0.002％、Pb：0.001％-0.002％、Sn：0.01％-0.015％、As：0.003％-0.01％、P＜0.02％、S＜0.003％，余量Fe，成分的总和为100％；所述轧辊残留奥氏体含量为8％-15％，硬度为：93-95HSD。
2.根据权利要求1所述的一种用于镀锌铝板的轧辊，其特征在于，该轧辊的成分及其重量百分比为：C：1.00％、Si：1.2％、Ni：1.48％、Mn：0.88％、Cr：6％、Cu：0.07％、Mo：0.45％、Sb：0.007％、Bi：0.001％、Pb：0.001％、Sn：0.013％、As：0.007％、P：0.015％、S：0.002％，余量Fe，成分的总和为100％。
3.一种用于镀锌铝板的轧辊的制备方法，其特征在于，包括：
1)熔炼铸造合金钢，将原料置于中频感应电炉内，充分搅拌，制成合金液体；原料按照重量百分比的组分组成为：C：0.80％-1.2％、Si：0.9％-1.5％、Ni：1.41％-1.52％、Mn：0.75％-0.9％、Cr：5.95％-6.25％、Cu：0.05％-0.1％、Mo：0.31％-0.62％、Sb：0.005％-0.01％、Bi：0.001％-0.002％、Pb：0.001％-0.002％、Sn：0.01％-0.015％、As：0.003％-0.01％、P＜0.02％、S＜0.003％，余量Fe，成分的总和为100％；
2)低温铸造，采用低压浇注方式将步骤1)中的合金液体浇注到轧辊型模中，带合金液体凝固成型后，卸压脱模得到轧辊铸件；
3)热处理，将步骤2)制得的轧辊铸件进行粗车加工得到半成品，随后进行调质处理、淬火处理、冷处理、回火处理，最后进行精磨得到成品；冷处理温度为-30至5℃，该镀锌铝的轧辊的残余奥氏体重量百分比为8％-15％，硬度为93-95HSD。
4.根据权利要求3所述的一种用于镀锌铝板的轧辊的制备方法，其特征在于，所述淬火处理的淬火温度为905-960℃。
5.根据权利要求3所述的一种用于镀锌铝板的轧辊的制备方法，其特征在于，所述回火处理的回火温度为150-180℃，保温时间为80小时。
6.根据权利要求5所述的一种用于镀锌铝板的轧辊的制备方法，其特征在于，所述回火处理为三段式回火热处理；
第一段，将半成品放入回火炉中，以50-60℃/h的速度升温至150-160℃后保温20小时；
第二段，继续以50-60℃/h的速度升温至160-170℃后保温20小时；
第三段，继续以50-60℃/h的速度升温至170-180℃后保温40小时。
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