CN115058652B - 具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊及其制造方法，包括按照化学成分及重量百分比冶炼电渣锭坯、锻造辊坯、锻后热处理以及最终热处理；化学成分及重量百分比如下：碳0.80～1.10%、硅0.40～1.00%、锰0.40～1.00%、磷≤0.020%、硫≤0.010%、铬7.00～9.00%、镍≤0.30%、钼1.80～2.50%、钒0.40～1.00%、其余为铁和不可避免的杂质；锻后热处理为二次正火+二次退火；最终热处理包括1030～1070℃的整体淬火处理1～3h以及500～550℃的高温回火处理3次，每次10～15h。本发明一方面通过优化合金含量，另一方面通过优化热处理工艺，尤其是采用特殊的锻后热处理，最终能够制得硬度在64HRC以上、组织晶粒度在9级以上的森吉米尔轧机工作辊，从而能够满足抗辊印的要求。

Description

具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊及其制造方法
技术领域
本发明属于森吉米尔轧机技术领域，具体涉及一种具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊及其制造方法。
背景技术
森吉米尔轧机（20辊轧机）主要用于轧制高牌号无取向硅钢和取向硅钢产品，硅钢板材表面质量和横向厚度差等技术指标要求严苛。
随着轧制板材厚度越来越薄，板面质量要求越来越高，对森吉米尔轧机工作辊的性能要求也越来越高，尤其是在抗辊印性能方面。因为在轧制过程中，一旦有异物引入将在带钢表面形成凹坑、凸起或局部色差等辊印缺陷，从而影响带钢品质，严重时会降级处置。
目前，常规的森吉米尔轧机工作辊材质主要有两大类：
（1）钨钼系高速钢，例如W6Mo5Cr4V2；钨钼系高速钢材质的森吉米尔轧机工作辊硬度可达64HRC以上，能够满足抗辊印要求，但是价格昂贵，不适合工业化大生产。
（2）高碳高铬钢，例如Cr12MoVCo、Cr12Mo1V1等；高碳高铬钢材质的森吉米尔轧机工作辊通常硬度较低，无法满足抗辊印要求。
中国专利文献CN103753116A公开了一种Cr12MoVCo材质的森吉米尔轧机工作辊，该文献通过热处理工艺的改进，使Cr12MoVCo材质的工作辊硬度接近W6Mo5Cr4V2工作辊，主要的热处理改进包括：采用盐炉高温淬火以及增加高温调质处理。
该文献的不足在于：
（1）盐炉高温淬火相比于气氛炉能耗较高，对环境不友好。
（2）增加的高温调质处理也是采用盐炉，进一步增加能耗以及对环境不友好。
（3）虽然Cr12MoVCo、Cr12Mo1V1等高碳高铬钢的合金含量低于W6Mo5Cr4V2等钨钼系高速钢（18%左右），但是仍然高达14%左右，导致生产成本同样较高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能耗较低、对环境更友好、生产成本较低的具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊及其制造方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的制造方法，包括按照化学成分及重量百分比冶炼电渣锭坯、锻造辊坯、锻后热处理以及最终热处理。
所述化学成分及重量百分比如下：碳0.80～1.10%、硅0.40～1.00%、锰0.40～1.00%、磷≤0.020%、硫≤0.010%、铬7.00～9.00%、镍≤0.30%、钼1.80～2.50%、钒0.40～1.00%、其余为铁和不可避免的杂质。
所述锻造辊坯的锻造比为8～9。
所述锻造辊坯的锻造加热温度为1150～1180℃，始锻温度为1120～1150℃。
所述锻后热处理是保证上述材质的工作辊具有抗辊印性能的关键工序。常规锻后热处理为一次正火+一次退火。本申请的锻后热处理则为二次正火+二次退火，具体如下：
⑴第一次正火：锻后空冷至450℃采用风冷，风冷后入炉过冷至280℃等温7h。
⑵第一次退火：加热至500～600℃等温4h，加热至860～880℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至700～720℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至≤400℃出炉空冷。
⑶第二次正火：加热至1020～1040℃等温8h，出炉风冷。
⑷第二次退火：加热至500～600℃等温4h，加热至880～900℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至700～750℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至≤400℃出炉空冷。
其中，第二次退火的等温温度【也即880～900℃】比第一次退火【也即860～880℃】高20±5℃，这样能够进一步增强合金元素的扩散，使得组织的均匀性更佳。
通过上述锻后热处理可以进一步细化晶粒，使碳化物分布更加均匀，同时可以改善锻造过程中产生的网状碳化物。
所述最终热处理包括1030～1070℃的整体淬火处理1～3h以及500～550℃的高温回火处理3次，每次10～15h。
本发明具有的积极效果：本发明一方面通过优化合金含量（明显降低C、Cr含量，适当增加Mo含量，并将合金总含量控制在11%左右），另一方面通过优化热处理工艺，尤其是采用特殊的锻后热处理（二次正火+二次退火），最终能够制得硬度在64HRC以上、组织晶粒度在9级以上的森吉米尔轧机工作辊，从而能够满足抗辊印的要求。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的制造方法如下：
S1：按照下述化学成分及重量百分比采用常规方法冶炼电渣锭坯：碳0.95%、硅0.70%、锰0.70%、磷≤0.020%、硫≤0.010%、铬8.00%、镍0.15%、钼2.20%、钒0.70%、其余为铁和不可避免的杂质。
S2：将步骤S1冶炼得到的电渣锭坯锻造成辊坯。
其中：锻造比为8.5，锻造加热温度为1165±5℃，始锻温度为1135±5℃。
S3：锻后热处理，具体包括：
S31：第一次正火。
锻后空冷至450℃采用风冷，考虑锻后表面温降大于芯部，风冷后入炉过冷至280℃等温7h。
S32：第一次退火。
加热至550±5℃等温4h，升温至870℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至710±5℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至≤400℃出炉空冷。
S33：第二次正火。
加热至1030℃等温8h，出炉风冷。
S34：第二次退火。
加热至550±5℃等温4h，升温至890℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至725±5℃等温（等温系数为2min/mm），炉冷至≤400℃出炉空冷。
S4：最终热处理。
包括1050±5℃的整体淬火处理2h以及530℃的高温回火处理3次，每次12h左右。
（实施例2～实施例3）
各实施例的具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的制造方法与实施例1相同，不同之处在于化学成分及重量百分比，具体见表1。
（实施例4～实施例5）
各实施例的具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的化学成分及重量百分比与实施例1相同，不同之处在于热处理工艺参数，具体见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
碳 0.95% 0.85% 1.05% 0.95% 0.95%
硅 0.70% 0.50% 0.90% 0.70% 0.70%
锰 0.70% 0.50% 0.90% 0.70% 0.70%
磷 ≤0.020% ≤0.020% ≤0.020% ≤0.020% ≤0.020%
硫 ≤0.010% ≤0.010% ≤0.010% ≤0.010% ≤0.010%
铬 8.00% 8.70% 7.30% 8.00% 8.00%
镍 0.15% 0.10% 0.20% 0.15% 0.15%
钼 2.20% 1.95% 2.35% 2.20% 2.20%
钒 0.70% 0.50% 0.90% 0.70% 0.70%
第一次退火 870℃等温 870℃等温 870℃等温 860℃等温 880℃等温
第二次正火 1030℃等温8h 1030℃等温8h 1030℃等温8h 1020℃等温9h 1040℃等温7h
第二次退火 890℃等温 890℃等温 890℃等温 880℃等温 900℃等温
整体淬火温度 1050±5℃ 1050±5℃ 1050±5℃ 1040±5℃ 1060±5℃
整体淬火时间 2h 2h 2h 2.5h 1.5h
硬度 64.7HRC 64.3HRC 64.5HRC 64.4HRC 64.6HRC
组织晶粒度 9.5～10级 9～9.5级 9.5～10级 9～9.5级 9.5～10级
（对比例1）
对比例1与实施例1的区别仅在于：钼含量不同，具体见表2。
（对比例2）
对比例2与实施例1的区别仅在于：锻后热处理为常规方法（一次正火+一次退火），具体见表2。
（对比例3）
对比例3与实施例1的区别在于：钼含量不同，同时锻后热处理为常规方法（一次正火+一次退火），具体见表2。
表2
实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
钼 2.20% 1.10% 2.20% 1.10%
第一次正火 有 有 无 无
第一次退火 有 有 无 无
第二次正火 有 有 有 有
第二次退火 有 有 有 有
硬度 64.7HRC 62.5HRC 61.8HRC 62.1HRC
组织晶粒度 9.5～10级 8.5～9级 8.5～9级 8～8.5级

Claims (3)

1.一种具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的制造方法，包括按照化学成分及重量百分比冶炼电渣锭坯、锻造辊坯、锻后热处理以及最终热处理；其特征在于所述化学成分及重量百分比如下：碳0.80～1.10%、硅0.4～1.0%、锰0.4～1.0%、铬7.00～9.00%、钼1.8～2.5%、钒0.40～1.00%、0%＜镍≤0.3%、磷≤0.020%、硫≤0.010%、其余为铁和不可避免的杂质；
所述锻后热处理为二次正火+二次退火，具体如下：
⑴第一次正火：锻后风冷至450℃，风冷后入炉过冷至280℃等温7h；
⑵第一次退火：加热至500～600℃等温4h，加热至860～880℃等温，等温系数为2min/mm，炉冷至700～720℃等温，等温系数为2min/mm，炉冷至≤400℃出炉空冷；
⑶第二次正火：加热至1020～1040℃等温8h，出炉风冷；
⑷第二次退火：加热至500～600℃等温4h，加热至880～900℃等温，等温系数为2min/mm，炉冷至700～750℃等温，等温系数为2min/mm，炉冷至≤400℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的制造方法，其特征在于：所述锻造辊坯的锻造比为8～9，锻造加热温度为1150～1180℃，始锻温度为1120～1150℃。
3.根据权利要求1所述的具有抗辊印性能的森吉米尔轧机工作辊的制造方法，其特征在于：所述最终热处理包括1030～1070℃的整体淬火处理1～3h以及500～550℃的高温回火处理3次，每次10～15h。
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