CN116426760A - 一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法及冷轧辊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法及冷轧辊，所述制备方法包括，将合金原料依次进行电弧熔炼、LF熔炼和VD熔炼，得到合金液；将所述合金液进行模铸，得到铸件；将所述铸件进行红送退火得到退火后铸件；将所述退火后铸件进行电渣重熔获得铸锭，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值；将所述铸锭升温后依次进行均质化、锻造、热处理得到冷轧辊。本发明的方法通过根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值可以有效消除铸锭表明的杂波和消除液析碳化物。具有较好的应用前景。

Description

一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法及冷轧辊

技术领域

本发明涉及冷轧辊制备技术领域，特别涉及一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法及冷轧辊。

背景技术

冷轧辊是金属轧制中的一个重要部件，金属在轧制过程中，轧制变形热、摩擦热、轧件本身的热量等都会造成轧辊表面温度的升高，可能导致冷轧辊产生表面热裂纹、氧化、轧辊断裂等现象。如何提冷轧辊的质量是一个重要的课题。

在冷轧辊的制备工序包括熔炼、模铸、退火、电渣重熔、均质化、锻造、热处理等操作。其中，电渣重熔过程需保证电流电压的稳定性和相对较高冶炼熔速，但是冶炼熔速太高易出现粗大液析碳化物，会增加淬火开裂倾向，缩短轧辊的使用寿命。

因此，在冷轧辊的制备过程中需要对电渣重熔工序进行改进，以消除冷轧辊表面杂波并抑制碳化物的偏析。

发明内容

针对冷轧辊制备过程中因电渣重熔工序冶炼熔速太高易出现粗大液析碳化物，增加淬火开裂倾向、缩短轧辊的使用寿命的问题。本发明提供了一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法，包括，

将合金原料依次进行电弧熔炼、LF熔炼和VD熔炼，得到合金液；

将所述合金液进行模铸，得到铸件；

将所述铸件进行红送退火得到退火后铸件；

将所述退火后铸件进行电渣重熔获得铸锭，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值；

将所述铸锭升温后依次进行均质化、锻造、热处理得到冷轧辊。

进一步地，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值包括，

将电渣炉的电阻设置恒定，根据退火后铸件的熔融质量的增加，逐步降低电渣炉的熔速和功率；

其中，当退火后铸件的熔融质量到达阈值后熔速不再下降；整个电渣重熔过程中，电阻摇摆值进行不超过0.05mohm的调整。

进一步地，所述阈值为9000kg。

进一步地，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值具体为，

0<m≤3000，V＝14.5，P＝980，R＝2.4，i＝0.55；

3000<m≤5000，V＝14.0，P＝950，R＝2.4，i＝0.53；

5000<m≤7000，V＝13.5，P＝900，R＝2.4，i＝0.53；

7000<m≤9000，V＝13.0，P＝800，R＝2.4，i＝0.52；

9000<m≤11000，V＝13.0，P＝750，R＝2.4，i＝0.52；

m>11000，V＝13.0，P＝700，R＝2.4，i＝0.52；

其中，m为退火后铸件的熔融质量，kg；V为熔速，P为功率，kW，R为电阻，mohm；i为电阻摇摆值，mohm。

进一步地，所述电渣重熔中渣量与铸锭的质量比为0.0245-0.0265：1。

进一步地，所述电渣重熔采用二元渣系。

进一步地，所述电渣重熔全程吹保护气保护。

进一步地，所述保护气为纯度≥95％的氩气。

本发明也提供了一种冷轧辊，根据上述的制备方法获得。

进一步地，所述冷轧辊的组分包括，

0.82％-0.90％的C；0.50％-0.80％的Si；0.30％-0.50％的Mn；≤0.020％的P；≤0.015％的S；4.80％-5.10％的Cr；0.20％-0.30％的Mo；0.30％-0.40％的Ni；0.10％-0.20％的V；≤0.25％的Cu；≤2ppm的H；≤0.0030％的O；≤130ppm的N；≤0.005％的Ti；≤0.020％的As；≤0.020％的Sn；≤0.020％的Pb；≤0.020％的Sb；≤0.020％的Bi；其余为Fe和不可避免的杂质。

相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

本发明的方法通过根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值可以有效消除铸锭表明的杂波和消除液析碳化物。具有较好的应用前景。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的步骤来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例电渣重熔所得铸锭的金相分析图；

图2示出了本发明实施例电渣重熔所得铸锭的金相分析图；

图3示出了本发明实施例电渣重熔所得铸锭的外观照片；

图4示出了本发明对比例电渣重熔所得铸锭的外观照片。

具体实施方式

在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。

本发明的发明构思在于：根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值，以解决电渣重熔工序冶炼熔速太高易出现粗大液析碳化物，增加淬火开裂倾向、缩短轧辊的使用寿命的问题。

为此，本发明提供了一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法，包括以下的步骤：

将合金原料依次进行电弧熔炼、LF熔炼和VD熔炼，得到合金液；

将所述合金液进行模铸，得到铸件；

将所述铸件进行红送退火得到退火后铸件；

将所述退火后铸件进行电渣重熔获得铸锭，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值；

将所述铸锭升温后依次进行均质化、锻造、热处理得到冷轧辊。

在本发明的实施方式中，电渣重熔中渣量与铸锭的质量比为0.0245-0.0265：1。

优选地，所述电渣重熔采用二元渣系，例如，可以为CaF₂和Al₂O₃体系，CaF₂和Al₂O₃的质量比为7：3。

优选地，电渣重熔全程吹保护气保护，更优选地，保护气为纯度≥95％的氩气。

在本发明的实施方式中，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值包括，

将电渣炉的电阻设置恒定，根据退火后铸件的熔融质量的增加，逐步降低电渣炉的熔速和功率；

其中，当退火后铸件的熔融质量到达阈值后熔速不再下降；整个电渣重熔过程中，电阻摇摆值进行不超过0.05mohm的调整。

优选地，所述阈值为9000kg。

在本发明的优选实施方式中，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值具体为，

0<m≤3000，V＝14.5，P＝980，R＝2.4，i＝0.55；

3000<m≤5000，V＝14.0，P＝950，R＝2.4，i＝0.53；

5000<m≤7000，V＝13.5，P＝900，R＝2.4，i＝0.53；

7000<m≤9000，V＝13.0，P＝800，R＝2.4，i＝0.52；

9000<m≤11000，V＝13.0，P＝750，R＝2.4，i＝0.52；

m>11000，V＝13.0，P＝700，R＝2.4，i＝0.52；

其中，m为退火后铸件的熔融质量，kg；V为熔速，P为功率，kW，R为电阻，mohm；i为电阻摇摆值，mohm。

在本发明的优选实施方式中，电弧熔炼包括以下步骤：

(1)检查炉况。当炉况不好时应局部快速补炉，达到换炉标准时应及时换炉。

(2)装料前炉底垫石灰800kg(二次进料随料再装入石灰800kg)，装料，送电熔化。

(3)送电熔化。形成熔池后应立即做好吹氧助熔工作，同时应经常观察炉内熔化情况，避免大垮料引起大沸腾或电极折断。

(4)熔化后期和氧化前期要做好低温脱P工作。温度≥1540℃时，取样全分析，包括相关的各种残余元素、五害元素，若发现P异常高，可允许补加适量石灰或换渣；若残余元素、五害元素异常，则在温度≥1560℃后取样分析确认并作出相应处置。

(5)氧化结束，取样分析C、P。

(6)出钢温度≥1690℃。

LF熔炼包括以下步骤：

(1)座包，检查Ar是否正常，喂Al线100m/炉。测温，要求入罐温度≥1540℃。

(2)补加精炼渣、石灰、钢轧以后，送电升温。

(3)根据取样分析结果按要求调整化学成分

(4)调加合金，继续送电升温。温度≥(熔点+100℃)时取样全分析(包括Al和Als)并微调合金，送电继续升温。

(5)除渣约1/2-2/3，吊包进VD进行真空处理。

VD熔炼包括以下步骤：

(1)入罐测温、测渣厚，要求渣厚60-100mm。

(2)极限真空度≤67Pa，极限真空下大流量吹Ar(吹Ar流量≥120L/min)，保持时间≥15min。

(3)破空前约1-2min，将吹Ar流量调到20-40L/min。

(4)静吹Ar，时间≥10min。当温度达到吊包温度时，及时吊包浇注。吊包前，钢包包沿周围残渣要清理干净，防止浇钢过程掉入模内。对浇注锻造用钢锭的，应均匀加入钢包覆盖剂覆盖整个钢包渣面。

(6)吊包浇注。

连铸：采用氩气保护浇注浇10吨电极棒。

红送退火：电极棒脱模后红送退火炉进行退火。

均质化：将退火后铸件在550℃保温2-4h，在≤80℃/h的升温速率升温至850±10℃保温3-5h，随后不限升温速率升温至1227-1237℃保温17-19h。

锻造包括以下步骤：

(1)采取快锻直接成形或快锻开坯、精锻成形，开锻温度≥1050℃，终锻温度850-900℃，回炉再烧时间大于2小时，快锻生产回炉再烧温度1200±10℃，精锻生产回炉再烧温度1170±10℃。

(2)锻造过程至少进行两次镦拔，关键拔长工序采用WHF或FM法焊合心部缩孔和疏松，最后一火锻造加强轧辊内部均匀变形、锻合微裂纹，最后一火次锻造比≥1.5。

(3)下料要准确，留足切头切尾料。拔辊身和辊颈时尺寸要控制精确，不允许大尺，有裂纹时可以局部加大。

(4)锻造时压下量要均匀，防止偏心和折叠，力求使辊坯中心线与钢锭轴线基本重合。

(5)终锻时及时进行辊坯轴向平直度检查，如有明显弯曲，及时校直。

(6)辊坯锻后采用风冷至辊身表面温度400-450℃(以测量辊身中部温度为准)，热送至待料炉。风冷时保证轧辊间距大于等于0.2m。

热处理包括以下步骤：

(1)淬火

将锻造完成的铸锭在8-10h升温至850±10℃保温4-6h；随后在2-5h升温至1050±10℃保温5.5-7.5hh，随后进行介质淬火。

(2)球化退火

将步骤(1)所得产品在升温速率为70±30℃/h升温至860±10℃保温10h；随后以降温速率20-30℃/h降温至740±10℃保温15h，最后以降温速率20-30℃/h降温至≤300℃后即可出炉获得冷轧辊产品。

本发明还提供了一种冷轧辊，采用上述的制备方法获得，其组分包括

0.82％-0.90％的C；0.50％-0.80％的Si；0.30％-0.50％的Mn；≤0.020％的P；≤0.015％的S；4.80％-5.10％的Cr；0.20％-0.30％的Mo；0.30％-0.40％的Ni；0.10％-0.20％的V；≤0.25％的Cu；≤2ppm的H；≤0.0030％的O；≤130ppm的N；≤0.005％的Ti；≤0.020％的As；≤0.020％的Sn；≤0.020％的Pb；≤0.020％的Sb；≤0.020％的Bi；其余为Fe和不可避免的杂质。此处百分比(％)均为质量百分比。

需要说明的是，在本发明中，所述电弧熔炼、所述LF熔炼、所述VD熔炼、所述连铸、所述红温退火、所述均质化、所述锻造、所述热处理均为本领域常规技术不涉及改进，本领域技术人员也可以参照已公开的资料，例如CN114015924A一种连铸连轧H13系列热作模具钢的制备方法中的工序结合冷轧辊的成分对相应的工序进行适应性的调整。只需满足能获得本发明要求的冷轧辊即可。下述实施例中不再赘述电弧熔炼、LF熔炼、VD熔炼、连铸、红温退火、均质化、锻造以及热处理的具体步骤。

下面将结合本发明具体实施例和说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法，包括

步骤1、将合金原料依次进行电弧熔炼、LF熔炼和VD熔炼，得到合金液。

步骤2、将所述合金液进行模铸，得到铸件。

步骤3、将所述铸件进行红送退火得到退火后铸件。

步骤4、将所述退火后铸件使用ALD公司保护气氛电渣炉进行电渣重熔获得铸锭，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值，表1中示出了这些参数。充填时间为100-130min，过程全程吹氩，氩气纯度≥95％，流量88L/min。冶炼采用CaF₂和Al₂O₃二元渣系，CaF₂和Al₂O₃的质量比为7∶3，渣量255kg，铸锭的质量为10t，炉冷时间90min。

表1实施例电渣重熔参数

步骤5、将所述铸锭升温后依次进行均质化、锻造、热处理得到冷轧辊。冷轧辊的成分包括：

0.82％-0.90％的C；0.50％-0.80％的Si；0.30％-0.50％的Mn；≤0.020％的P；≤0.015％的S；4.80％-5.10％的Cr；0.20％-0.30％的Mo；0.30％-0.40％的Ni；0.10％-0.20％的V；≤0.25％的Cu；≤2ppm的H；≤0.0030％的O；≤130ppm的N；≤0.005％的Ti；≤0.020％的As；≤0.020％的Sn；≤0.020％的Pb；≤0.020％的Sb；≤0.020％的Bi；其余为Fe和不可避免的杂质，此处百分比(％)均为质量百分比。

对比例

一种冷轧辊的制备方法与实施例基本相同，唯一区别之处在于：电渣重熔步骤使用常规电渣炉。表2示出了常规电渣炉的冶炼参数。冷轧辊的成分与实施例的成分相同。

表2常规电渣炉的冶炼参数

表3示出了常规电渣炉的控制参数。

表3常规电渣炉的控制参数

测试例

将实施例和对比例经过电渣重熔后所得铸锭进行金相分析结果分别如图1和图2所示，可以看出实施例的铸锭没有带状碳化物出现，液析碳化物等级为0级；而对比例的铸锭存在明显的带状碳化物，液析碳化物等级为3.5级。同时，实施例和对比例经过电渣重熔后所得铸锭的照片分别如图3和图4所示，可以看出实施例的铸锭表面光滑不存在杂波，而对比例的铸锭表面不光滑存在杂波。这些结果表明，本发明实施例的方法通过根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值可以有效消除铸锭表明的杂波和消除液析碳化物。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无表面杂波且液析可控的冷轧辊的制备方法，其特征在于，包括，

将合金原料依次进行电弧熔炼、LF熔炼和VD熔炼，得到合金液；

将所述合金液进行模铸，得到铸件；

将所述铸件进行红送退火得到退火后铸件；

将所述退火后铸件进行电渣重熔获得铸锭，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值；

将所述铸锭升温后依次进行均质化、锻造、热处理得到冷轧辊。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值包括，

将电渣炉的电阻设置恒定，根据退火后铸件的熔融质量的增加，逐步降低电渣炉的熔速和功率；

其中，当退火后铸件的熔融质量到达阈值后熔速不再下降；整个电渣重熔过程中，电阻摇摆值进行不超过0.05mohm的调整。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阈值为9000kg。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔需要根据退火后铸件的熔融质量调整电渣炉控制熔速、功率、电阻以及电阻摇摆值具体为，0<m≤3000，V＝14.5，P＝980，R＝2.4，i＝0.55；

3000<m≤5000，V＝14.0，P＝950，R＝2.4，i＝0.53；

5000<m≤7000，V＝13.5，P＝900，R＝2.4，i＝0.53；

7000<m≤9000，V＝13.0，P＝800，R＝2.4，i＝0.52；

9000<m≤11000，V＝13.0，P＝750，R＝2.4，i＝0.52；

m>11000，V＝13.0，P＝700，R＝2.4，i＝0.52；

其中，m为退火后铸件的熔融质量，kg；V为熔速，P为功率，kW，R为电阻，mohm；i为电阻摇摆值，mohm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔中渣量与铸锭的质量比为0.0245-0.0265：1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔采用二元渣系。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔全程吹保护气保护。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述保护气为纯度≥95％的氩气。

9.一种冷轧辊，其特征在于，根据权利要求1-5任一项所述的制备方法获得。

10.根据权利要求9所述的冷轧辊，其特征在于，其组分包括，

0.82％-0.90％的C；0.50％-0.80％的Si；0.30％-0.50％的Mn；≤0.020％的P；≤0.015％的S；4.80％-5.10％的Cr；0.20％-0.30％的Mo；0.30％-0.40％的Ni；0.10％-0.20％的V；≤0.25％的Cu；≤2ppm的H；≤0.0030％的O；≤130ppm的N；≤0.005％的Ti；≤0.020％的As；≤0.020％的Sn；≤0.020％的Pb；≤0.020％的Sb；≤0.020％的Bi；其余为Fe和不可避免的杂质。

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