CN112011743B

CN112011743B - 加强型合金铸钢轧辊及其制备方法

Info

Publication number: CN112011743B
Application number: CN202011162420.1A
Authority: CN
Inventors: 许健; 周群; 许云鹏
Original assignee: CHANGZHOU KAIDA HEAVY INDUSTRY TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Jiangsu Kaida Heavy Industry Co ltd
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2040-10-27
Also published as: CN112011743A

Abstract

本发明公开了一种加强型合金铸钢轧辊，各合金元素及重量百分比含量为：C 0.7%~0.9%，Si 0.3%~0.8%，Mn 0.5%~1.0%，Cr 1.0%~1.5%，Ni 0.5%~1.0%，Mo 0.3%~0.8%，Nb 0.1%~0.3%，V 0.1%~0.3%，P≤0.03%，S≤0.025%，其余为Fe与不可避免杂质。本发明通过加入元素Nb和V来改善轧辊基体组织，提高轧辊使用性能，Nb可以起到细化晶粒、固溶强化作用，微量Nb可以在不影响钢的塑韧性的情况下提高钢的强度及冲击韧性，V可以细化晶粒，提高轧辊正火后的高温强度和屈服比，改善裂纹倾向，进而提升轧辊辊面抗拉强度，避免轧辊出现孔型掉块、剥落等缺陷，同时过钢量有所提升，进而提升了生产效率。

Description

加强型合金铸钢轧辊及其制备方法

技术领域

本发明属于轧辊技术领域，具体涉及一种加强型合金铸钢轧辊及其制备方法。

背景技术

目前国内型钢精轧生产工艺不足，为提高钢材表面质量、降低轧辊消耗,提高轧制产量,型钢轧机精轧辊通常选用高碳钢基轧辊。其主要化学成份为C1.3~1.7%，Si0.4~1.0%，Mn0.7~1.5%，Cr0.8~1.5%，Ni1.0~1.5%，Mo0.3~0.8 %， P≤0.03%，S≤0.025%，其余为Fe与不可避免杂质。热轧型钢精轧辊轧制力较大，轧速较高，在长时间高温高载荷环境下工作，轧辊孔型侧壁磨损严重，严重时会在孔型侧面沿轧制方向全长或周期性的造成掉块缺陷。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种加强型合金铸钢轧辊，该加强型合金铸钢轧辊具有较高抗拉强度、耐磨的优点。

根据本发明实施例的加强型合金铸钢轧辊，各合金元素及重量百分比含量为：C0.7%~0.9%，Si 0.3%~0.8%，Mn 0.5%~1.0%，Cr 1.0%~1.5%，Ni 0.5%~1.0%，Mo 0.3%~0.8 %，Nb 0.1%~0.3%，V 0.1%~0.3%，P≤0.03%，S≤0.025%，其余为Fe与不可避免杂质。

根据本发明实施例的加强型合金铸钢轧辊，本发明通过加入元素Nb和V来改善轧辊基体组织，提高轧辊使用性能，0.1%~0.3%的Nb可以起到细化晶粒、固溶强化作用，微量Nb可以在不影响钢的塑韧性的情况下提高钢的强度及冲击韧性，0.1%~0.3%的V可以细化晶粒，提高轧辊正火后的高温强度和屈服比，改善裂纹倾向，进而提升轧辊辊面抗拉强度，避免轧辊出现孔型掉块、剥落等缺陷，同时过钢量有所提升，进而提升了生产效率。

根据本发明一个实施例，V在轧辊中以碳化物形式存在。

根据本发明一个实施例，一种加强型合金铸钢轧辊的制备方法，包括以下步骤：S1、造型：利用型砂造型出轧辊铸模箱；S2、熔炼：利用中频炉熔炼铁水；S3、浇铸：将熔炼完成的铁水进行吹氩镇静处理后浇注进轧辊铸模箱内；S4、开箱和热处理：铁水凝固后进行热开箱和退火处理，随后进行正火处理和回火处理。

根据本发明一个实施例，所述S1中，所述轧辊铸模箱包括：上辊颈铸模箱、辊身铸模箱和下辊颈铸模箱，所述上辊颈铸模箱、所述辊身铸模箱和所述下辊颈铸模箱自上而下同轴相连。

根据本发明一个实施例，在所述S2中，铁水熔炼到1650℃时，加入铌铁与钒铁。

根据本发明一个实施例，所述铌铁与所述钒铁在加入前需要粉碎至直径为1-3mm的颗粒。

根据本发明一个实施例，在所述S3中，浇注时的温度为1500-1550℃。

根据本发明一个实施例，所述S4中，热开箱时的温度大于等于退火处理的温度。

根据本发明一个实施例，所述S4中，正火处理的温度为920-950℃。

根据本发明一个实施例，所述S4中，回火处理的温度为530-560℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面具体描述根据本发明实施例的加强型合金铸钢轧辊。

根据本发明一个实施例，V在轧辊中以碳化钒的形式存在。

本发明通过加入元素Nb和V来改善轧辊基体组织，提高轧辊使用性能，0.1%~0.3%的Nb可以起到细化晶粒、固溶强化作用，微量Nb可以在不影响钢的塑韧性的情况下提高钢的强度及冲击韧性，0.1%~0.3%的V可以细化晶粒，提高轧辊正火后的高温强度和屈服比，改善裂纹倾向，进而提升轧辊辊面抗拉强度，避免轧辊出现孔型掉块、剥落等缺陷，同时过钢量有所提升，进而提升了生产效率。

根据本发明实施例的加强型合金铸钢轧辊的制备方法，包括以下步骤：

S1、造型：利用型砂造型出轧辊铸模箱，轧辊铸模箱包括：上辊颈铸模箱、辊身铸模箱和下辊颈铸模箱，上辊颈铸模箱、辊身铸模箱和下辊颈铸模箱自上而下同轴相连；

S2、熔炼：利用中频炉熔炼铁水，其中，铌铁与钒铁在熔炼到1650℃时加入，待铌铁与钒铁充分熔解后，铁水温度降到1600℃时出炉，出炉后加入0.5%铝锭，进行终脱氧处理；

S3、浇铸：将熔炼完成的铁水进行吹氩镇静10分钟，待温度降至1500-1550℃后，浇注进轧辊铸模箱内；

S4、开箱和热处理：铁水凝固后进行热开箱和退火处理，随后进行正火处理和回火处理。

进一步地，在S4中，热开箱时的温度大于等于退火处理的温度，热开箱后可之间进行退火处理，无需再加热，更加环保节约能源，提高效率。

优选地，在S4中，正火处理和回火处理具体为：以20℃/h的速度将轧辊从常温升至660℃并保温8h，随后以30℃/h的速度将轧辊再升至950℃并保温45h，然后风冷至480℃并保温3h，再以20℃/h的速度将轧辊升至550℃并保温35h，最后炉冷至小于150℃后进行空冷至常温。通过合理的正火处理和回火处理，提高了轧辊的基体组织更加细化，同时强度和韧性得以提高，正火处理后具有较高的强度和屈服比，裂纹倾向有所改善，进而轧辊的使用性能。

在本发明的一些具体实施方式中，铌铁与钒铁在加入前需要粉碎至直径为1-3mm的颗粒，便于铌铁与钒铁能够快速且充分的熔解。

实施例一

制造一支Φ1600х1500mm合金铸钢轧辊。其目标化学组分及重量百分含量要求为：C0.7%~0.9%，Si0.3%~0.8%，Mn0.5%~1.0%，Cr1.0%~1.5%，Ni0.5%~1.0%，Mo0.3%~0.8 %，Nb0.1%~0.3%，V0.1%~0.3%，P≤0.03%，S≤0.025%，其余为Fe与不可避免杂质。

按照本发明实施例的加强型合金铸钢轧辊的制备方法，在中频炉内加入一定配比的废钢及合金熔炼钢水，当钢水熔清后温度升温至1650℃时加入提前粉碎好的1~3mm铌铁粒与钒铁粒，待合金充分溶解，钢水温度1600℃时出炉，随后加入0.5%铝锭，终脱氧处理，对钢水吹氩镇静10分钟，待钢水温度降至1520℃时完成浇注；随后轧辊采用热开箱和退火处理，粗加工后再以20℃/h的速度将轧辊从常温升至660℃并保温8h，随后以30℃/h的速度将轧辊再升至950℃并保温45h，然后风冷至480℃并保温3h，再以20℃/h的速度将轧辊升至550℃并保温35h，最后炉冷至小于150℃后进行空冷至常温。

实际的化学组分及重量百分含量：C为0.88%，Si为0.56%，Mn为0.78%，Cr为1.13%，Ni为0.82%，Mo为0.31%，Nb为0.12%，V为0.13%，P为0.021%、S为0.016%，其余为Fe和不可避免杂质。成品检验：辊身硬度范围为42-48HSC，抗拉强度≥900Mpa，轧制过程中没有出现孔型掉块、剥落等缺陷。

对比例一

制造一支Φ1600х1200mm高碳钢基轧辊。其目标化学组分及重量百分含量要求为：C1.4%~1.6%，Si0.4%~0.8%，Mn0.7%~1.2%，Cr0.8%~1.3%，Ni1.0%~1.5%，Mo0.3%~0.6 %，P≤0.03%，S≤0.025%，其余为Fe与不可避免杂质。

具体步骤如下：在中频炉内加入一定配比的废钢及合金熔炼钢水，当外层钢水升温至1550℃时出炉，钢水内加入0.3%铝锭，进行终脱氧处理。钢水吹氩镇静12分钟，待钢水温度降至1470℃左右浇注。轧辊采用热开箱和退火处理，在粗加工后进行正火、回火热处理：以10℃/h速率将轧辊升至680℃并保温10h，以15℃/h速率升至1040℃并保温48h，随后炉冷至550℃，接着以15℃/h速率升至980℃并保温20h，接着风冷至480℃并保温5h，再以10℃/h速率升至600℃并保温30h，最后炉冷至小于200℃后空冷至常温。

实际的化学组分及重量百分含量：C为1.4%，Si为0.53%，Mn为0.72%，P为0.025%，S为0.019%，Ni为1.35%，Mo为0.32%，Cr为0.86%，其余为Fe和不可避免杂质，经检测成品轧辊辊身硬度在45-50HSC范围内，抗拉强度≥590Mpa，轧制过程中出现孔型掉块、剥落缺陷，单次过钢量只有实施例一的一半。

综上所述，从实施例一与对比例一的抗拉强度对比来看，本申请制备的加强型合金铸钢轧辊具备更优异的抗拉强度，轧制时不会产生掉块、剥落等缺陷，同时轧制的过钢量有所提升，有利于提高生产效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种加强型合金铸钢轧辊的制备方法，所述加强型合金铸钢轧辊用于热轧，其特征在于，各合金元素及重量百分比含量为：C 0.7%~0.9%，Si 0.3%~0.8%，Mn 0.5%~1.0%，Cr1.0%~1.5%，Ni 0.5%~1.0%，Mo 0.3%~0.8 %，Nb 0.1%~0.3%，V 0.1%~0.3%，P≤0.03%，S≤0.025%，其余为Fe与不可避免杂质，包括以下步骤：

S1、造型：利用型砂造型出轧辊铸模箱；

S2、熔炼：利用中频炉熔炼铁水；

S3、浇铸：将熔炼完成的铁水进行吹氩镇静处理后浇注进轧辊铸模箱内；

S4、开箱和热处理：铁水凝固后进行热开箱和退火处理，随后进行正火处理和回火处理；

在所述S2中，铁水熔炼到1650℃时，加入铌铁与钒铁；

所述铌铁与所述钒铁在加入前需要粉碎至直径为1-3mm的颗粒；

在所述S3中，浇注时的温度为1500-1550℃；

在S4中，正火处理和回火处理具体为：以20℃/h的速度将轧辊从常温升至660℃并保温8h，随后以30℃/h的速度将轧辊再升至950℃并保温45h，然后风冷至480℃并保温3h，再以20℃/h的速度将轧辊升至550℃并保温35h，最后炉冷至小于150℃后进行空冷至常温。

2.根据权利要求1所述的加强型合金铸钢轧辊的制备方法，其特征在于，V在轧辊中以碳化物形式存在。

3.根据权利要求1所述的加强型合金铸钢轧辊的制备方法，其特征在于，所述S1中，轧辊铸模箱包括：上辊颈铸模箱、辊身铸模箱和下辊颈铸模箱，所述上辊颈铸模箱、所述辊身铸模箱和所述下辊颈铸模箱自上而下同轴相连。

4.根据权利要求1所述的加强型合金铸钢轧辊的制备方法，其特征在于，所述S4中，热开箱时的温度大于等于退火处理的温度。