ES2629413T3 - Material de capa exterior de rodillo y rodillo de material compuesto para laminación en caliente - Google Patents

Material de capa exterior de rodillo y rodillo de material compuesto para laminación en caliente Download PDF

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Abstract

Material de capa exterior de rodillo, que es un material de capa exterior de rodillo de hierro colado que va a usarse para la capa exterior de un rodillo de material compuesto para laminación en caliente, conteniendo el material carburos de pequeño tamaño que tienen un diámetro equivalente circular de 3 a 30 μm en un número de 500 a 2500 piezas/mm2 y carburos de gran tamaño que tienen un diámetro equivalente circular de 50 μm o más en un número de 20 piezas/mm2 o menos.

Description

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deAl: el 0,001% o más y el 0,05%o menos y REM: el 0,001%o más y el 0,03%o menos.
En este caso, REM es un metal mixto, que es una mezcla de dos o más elementos de tierras raras, y el contenido en REM puede definirse como el doble del contenido en Ce analizado en el caso en que sea difícil analizar todos los elementos de tierras raras.
En la presente invención, es preferible que se añadan Cr, Mo y V de manera apropiada para satisfacer la expresión
(1) a continuación, mientras que el contenido en ellos está dentro de los intervalos respectivos descritos anteriormente.
1,5  (Cr+Mo)/V  2,4 … (1),
(donde Cr, Mo y V: el contenido (% en masa) de los elementos químicos correspondientes)
En el caso en que no se satisfaga la expresión (1), es decir, en el caso en que la proporción de la cantidad de (Cr+Mo) con respecto a la cantidad de V sea menor de 1,5, puede haber un caso en que no pueda lograrse la excelente duración con fatiga por contacto por laminación en caliente deseada. Por otra parte, la proporción de la cantidad de (Cr+Mo) con respecto a la cantidad de V es mayor de 2,4, puesto que hay un aumento excesivo en el número de carburos eutécticos de gran tamaño, puede haber una disminución significativa en la duración con fatiga por contacto por laminación en caliente. Por tanto, es preferible que (Cr+Mo)/V esté limitado dentro del intervalo de 1,5 o más y 2,4 o menos.
El resto de la composición química descrita anteriormente incluye Fe e impurezas inevitables. Los ejemplos de las impurezas inevitables incluyen P: el 0,05 % o menos, S: el 0,05 % o menos, N: el 0,06 % o menos, B: el 0,03 % o menos y Ni: el 0,2 % o menos.
Puesto que el P deteriora las propiedades del material como resultado de la segregación en límites de grano, es preferible que el contenido en P sea lo menor posible en la presente invención. Sin embargo, es aceptable que el contenido en P sea del 0,05 % o menos.
Además, puesto que el S deteriora las propiedades del material como resultado de existir en forma de inclusiones a base de sulfuro, es preferible que el contenido en S sea lo menor posible. Sin embargo, es aceptable que el contenido en S sea del 0,05 % o menos.
El N se mezcla para dar acero en una cantidad de aproximadamente el 0,01 % al 0,06 % en un procedimiento de obtención de acero habitual. El efecto de la presente invención no resulta afectado por un contenido en N de este tipo. Sin embargo, puesto que el N puede provocar un defecto de gas que se produce en los límites entre la capa exterior y la capa intermedia de un rodillo de material compuesto o entre la capa intermedia y la capa interior de un rodillo de material compuesto, es preferible que el contenido en N esté limitado para que sea menor del 0,05 %.
Además, el B es un elemento químico que se mezcla para dar lugar al acero a partir de, por ejemplo, chatarra, que es material de partida para fundir acero, y un flujo de colada, y el B tiene el efecto negativo de disminuir los carburos formando una disolución sólida en los carburos. Es preferible que el contenido en B sea lo menor posible en la presente invención. Sin embargo, es aceptable que el contenido en B sea del 0,03 % o menos, puesto que no hay ningún efecto negativo marcado sobre los efectos de la presente invención.
El Ni es un elemento químico que se mezcla para dar lugar al acero a partir de chatarra, que es material de partida para fundir acero, y puesto que el Ni tiene un efecto negativo sobre la capacidad de dureza de un material de capa exterior de rodillo, el Ni provoca variaciones en la dureza y la tensión residual una vez que se ha realizado un tratamiento térmico. Es preferible que el contenido en Ni sea lo menor posible en la presente invención. Sin embargo, es aceptable para fabricar un rodillo que el contenido en Ni sea del 0,2 % o menos.
A continuación en el presente documento, se describirá un método preferible para producir el rodillo de material compuesto para laminación en caliente según la presente invención.
En la presente invención, el material de capa exterior de rodillo se produce a través de un método de colada centrífuga que es económico debido a su bajo coste de energía.
En primer lugar, se vierte acero fundido que tiene la composición química para un material de capa exterior de rodillo descrito anteriormente, en un molde de colada rotatorio cuya superficie interior está cubierta con una capa refractaria compuesta principalmente por circón y similares que tiene un grosor de 1 a 5 mm de modo que la capa exterior del rodillo, que tiene un grosor especificado, se forma usando un método de colada centrífuga. En este caso, es preferible ajustar la velocidad de rotación del molde de colada de modo que se aplique una fuerza centrífuga de 120 a 220 G en múltiplos de gravedad a la superficie del rodillo. Además, en el caso en que se forme una capa intermedia, es preferible que la capa intermedia se forme usando un método de colada centrífuga de tal manera que se vierta el acero fundido que tiene una composición química para la capa intermedia en el molde de colada rotatorio
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en medio de la solidificación o una vez que se ha completado la solidificación del material de capa exterior de rodillo. Una vez que la capa exterior o la capa intermedia se ha solidificado completamente, es preferible que se produzca un rodillo de material compuesto, deteniendo la rotación del molde de colada, levantando entonces el molde de colada, y formando de ese modo una capa interior usando un método de colada estática. Con este método, puesto que vuelve a fundirse el lado de superficie interior de un material de capa exterior de rodillo, un rodillo resultante es un rodillo de material compuesto que tiene la capa exterior y la capa interior que están soldadas entre sí de manera solidaria o un rodillo de material compuesto que tiene la capa exterior, la capa intermedia que está soldada de manera solidaria a la capa exterior, y la capa interior que está soldada de manera solidaria a la capa intermedia.
En este caso, es preferible que la capa interior, que se somete a colada usando un método de colada estática, esté formada por, por ejemplo, hierro colado grafítico nodular o hierro colado grafítico vermicular (hierro colado CV) que son excelentes en lo que se refiere al rendimiento de colada y las propiedades mecánicas. Puesto que un rodillo, que se produce a través de un método de colada centrífuga, está formado por una capa exterior y una capa interior que están soldadas entre sí de manera solidaria, los elementos constituyentes del material de capa exterior se mezclan en la capa interior en una cantidad de aproximadamente el 1 % al 8 %. En el caso en que los elementos de formación de carburo tales como Cr y V, que están contenidos en el material de capa exterior, se mezclen en la capa interior, hay una disminución en la tenacidad de la capa interior. Por tanto, es preferible que la cantidad de los elementos constituyentes de la capa exterior mezclados en la capa interior sea inferior al 6 %.
Además, en el caso en que se forme una capa intermedia, es preferible que, por ejemplo, se use acero grafítico, acero con alto contenido en carbono o hierro colado hipoeutéctico como material de capa intermedia. Puesto que la capa intermedia y la capa exterior están soldadas entre sí de manera solidaria como es el caso con la capa exterior y la capa interior, los elementos constituyentes de la capa exterior se mezclan en la capa intermedia en una cantidad del 10 % al 95 %. Es importante que la cantidad de los elementos constituyentes de la capa exterior que se mezclan en la capa intermedia sea lo menor posible desde el punto de vista de disminuir la cantidad de los elementos constituyentes de la capa exterior mezclados en la capa interior.
Es preferible que el rodillo de material compuesto para laminación en caliente según la presente invención se someta a tratamiento térmico una vez realizada la colada. Es preferible que el tratamiento térmico se realice usando un procedimiento en el que el rodillo se calienta a una temperatura de 950 ºC a 1150 ºC y se somete a enfriamiento por aire o enfriamiento por corriente de aire y un procedimiento en el que el rodillo se calienta adicionalmente a una temperatura de 450 ºC a 600 ºC, se mantiene a la temperatura y se enfría una vez o más.
En este caso, es preferible que la dureza del rodillo de material compuesto para laminación en caliente según la presente invención sea de 79 a 88 HS, o más preferiblemente de 80 a 87 HS. Se recomienda que el tratamiento térmico una vez que se ha realizado la colada se controle de modo que se logre tal dureza de manera estable.
Ejemplo 1
Se prepararon aceros fundidos que tenían las composiciones químicas para un material de capa exterior de rodillo facilitadas en la tabla 1 usando un horno de alta frecuencia y entonces se prepararon materiales de ensayo en anillo (rodillos en anillo que tenían un diámetro exterior de 250 mm, una anchura de 75 mm y un grosor de 55 mm) usando un método de colada centrífuga. En este caso, la temperatura de colada fue de 1430 ºC a 1550 ºC, y la fuerza centrífuga fue de 180 G en múltiplos de gravedad. Una vez realizada la colada, realizando templado con una temperatura de templado de 1050 ºC, y realizando revenido con una temperatura de revenido de 540 ºC a 560 ºC, se controló la dureza para que fuera de 79 a 86 HS. Se tomaron una muestra de ensayo para la observación de la microestructura y una muestra de ensayo de fatiga del material de ensayo en anillo obtenido, y se realizaron la observación de la microestructura y un ensayo de fatiga por contacto por laminación en caliente. Los métodos de los ensayos fueron los siguientes.
(1) Ensayo de fatiga por contacto por laminación en caliente
Se tomó una muestra de ensayo de fatiga ilustrado en la figura 3 (que tenía un diámetro exterior de 60 mm, un grosor de 10 mm y esquinas biseladas) del material de ensayo en anillo obtenido. Tal como se ilustra en la figura 3, se formaron entalladuras (que tenían una profundidad t de 1,2 mm y una longitud L en la dirección circunferencial de 0,8 mm) en dos posiciones en la superficie circunferencial exterior de la muestra de ensayo de fatiga usando un método de formación de chispa eléctrica (método de corte de hilo) con un hilo que tenía un diámetro de 0,2 mm.
Se realizó un ensayo de fatiga por contacto por laminación en caliente, tal como se ilustra en la figura 3, entre dos discos que eran la muestra de ensayo de fatiga por contacto por laminación en caliente y un material opuesto usando un método de tipo deslizamiento-laminación de tal manera que, mientras que la muestra de ensayo de fatiga por contacto por laminación en caliente se enfriaba con agua y se hacía rotar a una velocidad de rotación de 700 rpm, la pieza opuesta (compuesta por S45C, y que tenía un diámetro exterior de 190 mm y una anchura de 15 mm) se calentaba a una temperatura de 810 ºC, se presionó sobre la muestra de ensayo en rotación con una carga de contacto de 980 N, y se hizo rotar con una proporción de deslizamiento del 9 %. Al hacer rotar la muestra de ensayo hasta que se rompieran las dos entalladuras formadas en la muestra de ensayo de fatiga por contacto por
laminación en caliente, se contaron respectivamente los números de rotación hasta que se rompieron las entalladuras, y se definió el promedio de dos números de rotación como la duración con fatiga por contacto por laminación en caliente. Un caso en el que esta duración con fatiga por contacto por laminación en caliente fue de más de 300 mil se consideró un caso de duración excelente con fatiga por contacto por laminación en caliente.
Los resultados obtenidos se facilitan en la tabla 2.
imagen7
Tabla 2
N.º de muestra de ensayo
Número de carburos de pequeño tamaño que tienen un diámetro equivalente circular de 3 a 30 m Número de carburos de gran tamaño que tienen un diámetro equivalente circular de 50 m o más Duración con fatiga por laminación en caliente Nota
(piezas/mm2)
(piezas/mm2)
(miles de veces)
A
1632 13,2 466 Ejemplo
B
826 15,1 362 Ejemplo
C
1528 4,8 595 Ejemplo
D
2452 1,8 442 Ejemplo
E
1992 0,9 612 Ejemplo
F
1107 4,1 416 Ejemplo
G
1161 15,2 454 Ejemplo
H
1436 2,1 438 Ejemplo
I
579 2,8 396 Ejemplo
J
923 13,8 364 Ejemplo
K
1036 8,7 411 Ejemplo
L
891 25,6 157 Ejemplo comparativo
M
213 31,2 186 Ejemplo comparativo
N
1348 27,6 172 Ejemplo comparativo
P
1209 23,7 167 Ejemplo comparativo
Q
612 24,1 134 Ejemplo comparativo
R
454 17,3 103 Ejemplo comparativo
S
412 22,1 198 Ejemplo comparativo
T
742 24,3 201 Ejemplo comparativo
U
210 18,7 154 Ejemplo comparativo
V
397 2,9 159 Ejemplo comparativo
W
2686 1,2 216 Ejemplo comparativo
En el caso de todos los ejemplos de la presente invención, hubo un aumento significativo en la duración con fatiga 5 por contacto por laminación en caliente en comparación con los ejemplos comparativos.
En el caso de los ejemplos comparativos M, R, S, U y V, puesto que el número de carburos de pequeño tamaño que
tienen un diámetro equivalente circular de 3 a 30 m era pequeño, hubo una disminución en la duración con fatiga
por contacto por laminación en caliente. Además, en el caso de los ejemplos comparativos L, M, N, P, Q, S y T, 10 puesto que existe un número excesivo de carburos de gran tamaño que tienen un diámetro equivalente circular de
más de 50 m, se propagaron grietas a través de los carburos de gran tamaño, lo que dio como resultado una
disminución significativa en la resistencia a la fatiga por laminación en caliente. Además, en el caso del ejemplo
comparativo W, puesto que el número de carburos de pequeño tamaño fue excesivamente grande, se propagaron
grietas a través de los carburos adyacentes, lo que dio como resultado una disminución significativa en la duración 15 con fatiga por contacto por laminación en caliente.

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  1. imagen1
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