CN103276313B - 一种高速钢辊环及热处理方法 - Google Patents

一种高速钢辊环及热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高速钢辊环及热处理方法,各元素成分按重量百分比为：C:1.3－1.9，B:0.4－0.8，Cr:3.0－5.0，Si:0.5－0.9，Mn:0.6－1.3，V:2.0－10.0，Ni:0.5－1.5，Mo:1.0－4.0，Nb:0.1－2.0，Co:4.5－5.0, Al:0.3－0.4,Ti:0.02－0.04,Zr:0.05－0.2, S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe。本发明大幅提高了合金耐磨性、耐热性、抗热冲击性，减少轧辊在使用过程中出现的热疲劳裂纹现象及由此产生的掉肉、崩裂，体现出良好的安全性与耐磨性。本发明应用于高速线材轧机。

Description

一种高速钢辊环及热处理方法
技术领域
   本发明涉及轧钢机械领域，尤其涉及一种高速钢辊环及热处理方法。
背景技术
 我国自1986年从国外引进首条高速线材轧机生产线以来，发展极其迅速，目前我国已建成高速线材轧机生产线100多条，高线产品的总产量已接近线材总产量的50％。随着轧机速度的提高，对轧辊质量要求越来越高，特别是轧辊表面硬度要求越来越高。常用的轧辊材质是高铬铸铁和高镍铬无限冷硬铸铁，但在高速线材轧机生产线的预精轧段和精轧段，由于轧辊辊径小且旋转速度高，通常采用辊环和辊轴机械组合而成的组合轧辊，且辊环由硬质合金通过粉末冶金方法加工而成，成本高且脆性大，使用中易出现爆辊和剥落等现象，影响轧钢生产。因此，解决辊环的材质问题是有效的提高轧钢作业效率和钢材质量，降低消耗，减轻工人劳动强度，减少事故的有效措施。辊环使用环境恶劣，对其性能要求苛刻，辊环材料要有优良的机械性能，目前我国仅辊环所耗资金超过30亿元，研制出合适的辊环材料以及制备方法，应用于轧钢设备上，必将推动轧钢行业的快速发展并节约很多资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种能保证辊环有优良的机械性能，降低生产成本，提高生产的钢材质量的高速钢辊环及热处理方法。
    本发明是这样实现的：一种高速钢辊环,其特征在于：各元素成分按重量百分比为：C:1.3－1.9，B:0.4－0.8，Cr:3.0－5.0，Si:0.5－0.9，Mn:0.6－1.3，V:2.0－10.0，Ni:0.5－1.5，Mo:1.0－4.0，Nb:0.1－2.0，Co :4.5－5.0, Al:0.3－0.4, Ti:0.02－0.04, Zr:0.05－0.2, S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe。
    本发明包括以下步骤：退火，淬火和２－３次回火，退火时辊环随炉加热至８００－８６０℃，炉冷至小于５００℃后炉冷或空冷；淬火时辊环随炉加热至１０２０－１１５０℃，随后风冷或空冷；回火时辊环随炉加热至５００－５５０℃，随后炉冷或空冷，相同工艺下回火２－３次。
   本发明大幅提高了合金耐磨性、耐热性、抗热冲击性，减少轧辊在使用过程中出现的热疲劳裂纹现象及由此产生的掉肉、崩裂，体现出良好的安全性与耐磨性。
具体实施方式
    一种高速钢辊环,其特征在于：各元素成分按重量百分比为：C:1.3－1.9，B:0.4－0.8，Cr:3.0－5.0，Si:0.5－0.9，Mn:0.6－1.3，V:2.0－10.0，Ni:0.5－1.5，Mo:1.0－4.0，Nb:0.1－2.0，Co :4.5－5.0, Al:0.3－0.4, Ti:0.02－0.04, Zr:0.05－0.2, S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe。高速钢辊环的热处理方法，包括以下步骤：退火，淬火和２－３次回火，退火时辊环随炉加热至８００－８６０℃，炉冷至小于５００℃后炉冷或空冷；淬火时辊环随炉加热至１０２０－１１５０℃，随后风冷或空冷；回火时辊环随炉加热至５００－５５０℃，随后炉冷或空冷，相同工艺下回火２－３次。具体实施时，本发明是在含钼高速钢中，通过提高碳、钒含量，得到高硬度的MC型碳化物，在此基础上，加入较多的钴元素，以增加高速钢的二次硬化能力、红硬性和高温硬度，从而改善辊环的高温耐磨性。还加入适量铝，以进一步提高轧辊红硬性，并改善高温耐磨性，加入铝还可改善碳化物形态，促使碳化物由连续网状分布变成断网状和孤立状分布。加入适量铌，可减轻辊环离心铸造过程中钒的偏析，使辊环的组织和性能均匀，加入少量稀土、钛、锆等元素，目的是为了细化组织，改善碳化物分布的均匀性，提高辊环综合性能，确保辊环的安全使用，并实现高速钢辊环的规模化生产和工业化应用。由于碳、钒、钴、钼等元素含量高，因此热处理后硬度高，辊面硬度均匀性好，耐磨性好，其中硬度达到69～71HRC，辊面硬度差小于1.5HRC。由于钴、钼、铝等元素的加入，使辊环具有优异的红硬性，625℃的红硬性达到59～62HRC，使辊环在高温下具有优良的耐磨性，它不仅可应用于高速线材轧机预精轧机架，也可应用于高速线材轧机精轧机架上。其中稀土、钛、锆、铝等元素经冶炼后，组织细小，碳化物分布均匀，因此具有较高的抗弯强度，达到1850～1960Mpa，冲击韧性大于10J/cm2。不含密度高的钨元素，且铌的加入可消除钒元素的偏析，因此辊环元素偏析轻，辊环辊径方向组织和性能均匀，辊身径向35mm内硬度落差小于2HRC。
   本发明生产的辊环在高速线材轧机上具有良好的使用效果。
实施例1
在高线预精轧机架上使用，效果如下：轧普线钢：5500～6000t/单槽，修磨量0.5～0.7mm/单边；轧硬线钢：3500～4000t/单槽，修磨量0.6～0.8mm/单边。
实施例2
在高线精轧机架上使用，效果如下：轧普线钢：1200～1500t/单槽，修磨量0.5～0.7mm/单边；轧硬线钢：750～900t/单槽，修磨量0.6～0.8mm/单边。
    本发明辊环的轧钢量和修磨量，无论是应用于高线预精轧机架，还是应用于精轧机架上，均达到了硬质合金辊环的水平，但生产成本比硬质合金辊环降低40～50％，且克服了硬质合金辊环易爆辊和剥落的不足，降低了轧材生产成本，具有显著的经济和社会效益。

Claims (2)

1.一种高速钢辊环,其特征在于：各元素成分按重量百分比为：C:1.3－1.9，B:0.4－0.8，Cr:3.0－5.0，Si:0.5－0.9，Mn:0.6－1.3，V:2.0－10.0，Ni:0.5－1.5，Mo:1.0－4.0，Nb:0.1－2.0，Co :4.5－5.0, Al:0.3－0.4, Ti:0.02－0.04, Zr:0.05－0.2, S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢辊环的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：退火，淬火和２－３次回火，退火时辊环随炉加热至８００－８６０℃，炉冷至小于５００℃后炉冷或空冷；淬火时辊环随炉加热至１０２０－１１５０℃，随后风冷或空冷；回火时辊环随炉加热至５００－５５０℃，随后炉冷或空冷，相同工艺下回火２－３次。
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