CN117737387A - 一种高过钢量稀土轧辊的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，包括以下步骤，准备需要进行处理的辊坯，将钢锭加热并保温五个小时，将钢锭倒棱，将工件镦粗，最后将工件拔长；将工件重新加热并保温，完成后出炉锻造，将工件加热完成后将工件锻长，并进行分料和冷却；对锻造后的轧辊进行热处理。通过上述工艺步骤，可以得到高硬度和高韧性的轧辊，轧辊具有合金元素少、硬度高、韧性好、寿命长等优点。通过热处理可避免过热，减少加热所需能源，降低成本，去除材料残余内应力，使晶粒细化，碳化物分布均匀化，将珠光体片层中的渗碳体经过离异共析相变转变为粒状，为后续处理提供条件，避免第二类氢脆出现。

Description

一种高过钢量稀土轧辊的制造方法

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，尤其涉及一种高过钢量稀土轧辊的制造方法。

背景技术

轧辊是轧机工作是主要的工作部件与轧制生产过程中的主要耗材。据统计，我国现今处理每吨轧件所消耗的轧辊质量如下：高速线材以及中厚板轧机平均约为0.5kg，热带连轧机平均约为1.0kg，棒材连轧机平均约为0.7kg。我国新建和在建的各类大型轧钢机全部建成达产后，中厚板轧机年需轧辊4-6万吨；热轧宽带钢连轧机年需6-8万吨；热轧中宽带钢轧机年需轧辊2-4万吨；冷轧宽带钢连轧机年需6-8万吨；大型型钢和H型钢轧机年需轧辊4-6万吨。

目前，国内外生产轧辊所使用的主要铸锭为电渣重熔钢锭。电渣锭往往用于生产模具钢、精密合金、高温合金等高端产品。电渣重熔是指电流通过电渣产生的热能使自耗电极熔化，形成一层金属液态薄膜，在自耗电极端头逐渐汇聚成金属熔滴，当金属熔滴所受重力大于电极端头的附着力和熔渣的浮力时，金属液滴从电极尖端脱落并穿过熔渣池，在渣池下方汇聚成金属熔池，在水冷铜结晶器的强制冷却作用下，金属熔池逐渐冷却凝固成锭。电渣重熔钢锭纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、金相组织和化学成分均匀。在加工过程中不容易出现缺陷，能大大减少影响轧辊寿命的裂纹源的出现，就避免了轧辊因断裂失效。钢锭表面光滑、洁净且均匀致密，经处理后拥有优秀的表面性能，极大的避免了轧辊因表面磨损而造成的损耗。但传统电渣重熔技术生产过程中需要消耗大量的电能，需要额外准备消耗性电极提高了电渣锭的成本；因为电极的耗材属性决定了传统电渣炉需要定时更换电极而无法连续生产，同时，决定电渣炉生产速度的电极熔速受到限制，电渣重熔技术的生产效率往往并不理想。并且目前主流电渣炉所使用的渣料主要为氟化钙，可能造成严重的氟污染。静态浇铸是目前应用较为广泛的铸造成型手法。静态浇铸工艺成熟，可大量生产钢锭，铸模可多次使用，成本较为低廉，适合用作工业生产。但静态铸造工艺与传统铸造相同，需要将钢液置于模具中冷却，这种情况下成品钢锭就有可能出现缩孔，缩松等缺陷问题，影响轧辊使用寿命。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，通过对锻造过程和热处理工艺的改进，提升轧辊的使用性能以及寿命。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，包括以下步骤，

步骤1：准备需要进行处理的辊坯，辊坯的重量按照百分比为C0.8-0.85％，Si0.3-0.35％，Mn0.2-0.4％，P0-0.02％，S0-0.015％，Cr3.0-3.2％，N i0-0.25％，Mo0.2-0.4％，V0-0.01，其余为Fe及其他杂质；

步骤2：第一火次，将钢锭550℃保温3个小时后，按照75℃/h的速度加热至850℃并保温五个小时，而后加热至1200℃并保温五个小时，随后出炉开始加工，在1200℃下将钢锭倒棱，而后将冒口端向下，将工件镦粗，最后将工件拔长，标注好冒口位置；

步骤3：第二火次，在步骤2完成后，将工件重新加热至1230℃并保温13-15个小时，完成后出炉锻造，首先将冒口端向下，将工件镦粗而后拔长，并标记好冒口位置；

步骤4：第三火次，将工件加热至1180℃。加热完成后在1000℃下将工件锻至长3810，并进行分料和冷却；

步骤5：对锻造后的轧辊进行热处理，热处理包括依次处理的正火、球化退火和括氢处理。

作为一种改进的技术方案，步骤1的第一火次中在1200℃下将钢锭倒棱至将工件镦粗至/>最后将工件拔长至/>

作为一种改进的技术方案，步骤2的第二火次中将工件镦粗至高980，而后拔长至

作为一种改进的技术方案，第三火次中的分料为将工件分为三个部分：Ⅰ部分长950、Ⅱ部分长2410、Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ部分长450。在分料操作完成后，进行最后的拔长操作，将Ⅰ部分拔长至Ⅲ部分拔长至/>四部分拔长至/>Ⅴ部分拔长至/>去除冗余部分，出成品。

作为一种改进的技术方案，分料均需在1000℃以上进行操作，若操作过程中温度不满足操作要求，则需返炉重新加热至要求温度以上再进行形变操作。

作为一种改进的技术方案，所述正火的温度选用为960℃。

作为一种改进的技术方案，所述球化退火的温度选用为830℃，保温7h后炉冷到730℃保温14h。

作为一种改进的技术方案，所述扩氢处理的温度选用为在660℃，保温35h。

本发明的有益效果是：

通过上述工艺步骤，可以得到高硬度和高韧性的轧辊，轧辊具有合金元素少、硬度高、韧性好、寿命长等优点。通过热处理可避免过热，减少加热所需能源，降低成本，去除材料残余内应力，使晶粒细化，碳化物分布均匀化，将珠光体片层中的渗碳体经过离异共析相变转变为粒状，为后续处理提供条件，避免第二类氢脆出现。

附图说明

图1是本发明辊坯的结构示意图；

图2是第一火次的流程图；

图3是第二火次的流程图

图4是第三火次的流程图

图5是热处理的流程图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，包括以下步骤，

步骤1：准备需要进行处理的辊坯，辊坯的重量按照百分比为C0.8-0.85％，Si0.3-0.35％，Mn0.2-0.4％，P0-0.02％，S0-0.015％，Cr3.0-3.2％，N i0-0.25％，Mo0.2-0.4％，V0-0.01，其余为Fe及其他杂质；直径方向单边留15mm的余量，长度方向上单边30mm的余量，具体尺寸参照图1所示；

步骤2：第一火次，将钢锭550℃保温3个小时后，按照75℃/h的速度加热至850℃并保温五个小时，而后加热至1200℃并保温五个小时，随后出炉开始加工。在1200℃下，将钢锭倒棱至而后将冒口端向下，将工件镦粗至/>最后将工件拔长至/>标注好冒口位置；具体流程参照图2所示；

步骤3：第二火次，在步骤2完成后，将工件重新加热至1230℃并保温13-15个小时。完成后出炉锻造。首先将冒口端向下，将工件镦粗至高980，而后拔长至并标记好冒口位置；具体流程参照图3所示；

步骤4：第三火次，将工件加热至1180℃。加热完成后在1000℃下将工件锻至长3810。并进行分料，将工件分为三个部分：Ⅰ部分长950、Ⅱ部分长2410、Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ部分长450。在分料操作完成后，进行最后的拔长操作，将Ⅰ部分拔长至Ⅲ部分拔长至四部分拔长至/>Ⅴ部分拔长至/>去除冗余部分，出成品。此步均需在1000℃以上进行操作，若操作过程中温度不满足操作要求，则需返炉重新加热至要求温度以上再进行形变操作；具体流程参照图4所示；

步骤5：对锻造后的轧辊进行热处理，热处理包括依次处理的正火、球化退火和括氢处理。在热锻后，材料因为变形强化等因素往往残留着大量的残余内应力。同时，在锻造加热后冷却的过程中偏析出网状碳化物，以及在晶粒长大过程中会形成粗大晶粒，影响锻件组织性能。因此需要使用正火工艺去除材料残余内应力，使晶粒细化，碳化物分布均匀化。正火温度一般选择在Ac3以上30-50℃。计算可知该轧辊的Ac3温度为940℃，因此正火温度应选为970-990℃，但为了防止温度过高使钢锭内碳氧化改变组织成份，应将正火温度设置的尽可能低。所以，正火温度选用为960℃。具体流程参照图5所示。

因为轧辊钢属于一种高碳过共析钢，其锻造后组织多为层积的片状珠光体组织。若加热冷却操作不当，则组织会在晶界上析出网状碳化物。这种情况下，轧辊的后续加工会变得困难，因此，有必要对锻件进行球化退火，等温球化退火是将珠光体片层中的渗碳体经过离异共析相变转变为粒状，为后续处理提供条件。球化退火要求Ac1+(20-40)℃或Acm-(20-30)℃。根据相图计算可知MC3钢Ac1温度为742℃，Acm温度为940℃。所以计算可指定球化退火工序参数为830℃保温7h后炉冷到730℃保温14h。

锻件在熔炼和浇铸程中来自空气中的水蒸气，炼钢废料中的水锈以及炼钢造渣的原料，铁合金及耐火材料以及炉气中的水分等会再高温条件下分解并被钢液收。钢水结晶时，氢的溶解度会突然下降，钢水中的氢会大量的逸出。逸出的氢原子会使钢组织遭到破坏，从而引起氢脆现象。氢脆现象主要分为两类，一类征是钢的氢脆敏感性随着加载时应变速率的增加而增大。第二类是钢的氢脆敏感性随着加载时应变速率的降低而升高。我们主要避免的是第二类氢脆现象。因为氢在珠光体中溶解度较低，因此尽可能将锻件表层中的残余奥氏体尽可能转变为珠光体是扩氢处理的关键。根据行业规范，扩氢处理的适宜温度在630℃-660℃，为了尽可能将锻件中的氢扩散完毕，现规定扩氢处理的工艺参数为在660℃下保温35h。

在保证温度不出现过烧的情况下可采用较高温度(具体为1230℃)进行热处理，消除粗大碳化物，以达到脱碳的目的。若要保证材料塑性，避免在锻造过程中因塑性不足所造成的应力残留以及开裂现象，应在1180℃下充分加热，将组织中的硬度较高的的片状珠光体尽可能转化为韧塑性较好的球状珠光体后进行锻打处理。为保证锻打过程中锻件被锻透即：孔隙可以得到压合，铸态树状枝晶得以被击碎使锻件组织成份均匀化从而保证铸件力学性能。应按照技术协议要求使辊身锻造比≥4，如若计算后不能满足锻造比要求，应当先对钢锭进行镦粗后再拔长。在锻造结束后为进一步保障轧辊力学性能符合要求，应当按照行业协议建议的数值对铸件进行一定程度上的热处理。由上述内容可知，热处理后的轧辊组织会更加优越，具有更高的强度、硬度、耐磨性，使轧辊的使用寿命更高，还更绿色环保。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1：准备需要进行处理的辊坯，辊坯的重量按照百分比为C0.8-0.85％，Si0.3-0.35％，Mn0.2-0.4％，P0-0.02％，S0-0.015％，Cr3.0-3.2％，Ni0-0.25％，Mo0.2-0.4％，V0-0.01，其余为Fe及其他杂质；

步骤2：第一火次，将钢锭550℃保温3个小时后，按照75℃/h的速度加热至850℃并保温五个小时，而后加热至1200℃并保温五个小时，随后出炉开始加工，在1200℃下将钢锭倒棱，而后将冒口端向下，将工件镦粗，最后将工件拔长，标注好冒口位置；

步骤3：第二火次，在步骤2完成后，将工件重新加热至1230℃并保温13-15个小时，完成后出炉锻造，首先将冒口端向下，将工件镦粗而后拔长，并标记好冒口位置；

步骤4：第三火次，将工件加热至1180℃，加热完成后在1000℃下将工件锻至长3810，并进行分料和冷却；

步骤5：对锻造后的轧辊进行热处理，热处理包括依次处理的正火、球化退火和括氢处理。

2.根据权利要求1所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，步骤1的第一火次中在1200℃下将钢锭倒棱至 将工件镦粗至/>最后将工件拔长至/>

3.根据权利要求1所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，步骤2的第二火次中将工件镦粗至高980，而后拔长至

4.根据权利要求1所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，第三火次中的分料为将工件分为三个部分：Ⅰ部分长950、Ⅱ部分长2410、Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ部分长450。在分料操作完成后，进行最后的拔长操作，将Ⅰ部分拔长至Ⅲ部分拔长至四部分拔长至/>Ⅴ部分拔长至/>去除冗余部分，出成品。

5.根据权利要求4所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，分料均需在1000℃以上进行操作，若操作过程中温度不满足操作要求，则需返炉重新加热至要求温度以上再进行形变操作。

6.根据权利要求1所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，所述正火的温度选用为960℃。

7.根据权利要求1所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，所述球化退火的温度选用为830℃，保温7h后炉冷到730℃保温14h。

8.根据权利要求1所述的一种高过钢量稀土轧辊的制造方法，其特征在于，所述扩氢处理的温度选用为在660℃，保温35h。