CN107761004A - 一种轧机导卫用合金材料及轧机导卫的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轧机导卫用合金材料及轧机导卫的热处理方法，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.2‑1.5％，Si 1.1‑1.3％，Mn1.4‑1.6％，Cr2.1‑2.3％，Mo0.1‑0.2％，Ni 0.2‑0.4％，V0.07‑0.09％，Nb0.04‑0.06％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe，热处理工艺为：退火处理；淬火处理；低温回火处理。本发明具有使用寿命长、耐磨等优点。

Description

一种轧机导卫用合金材料及轧机导卫的热处理方法
技术领域
本发明属于新型材料的制备及其应用领域，尤其是涉及一种轧机导卫用合金材料及轧机导卫的热处理方法。
背景技术
轧机是实现金属轧制过程的设备, 泛指完成轧材生产全过程的装备﹐主要由轧机导辊﹑轧机牌坊、轴承包、轴承﹑工作台、轧钢导卫、轨座﹑轧辊调整装置﹑上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。
其中，导卫是指在型钢轧制过程中，安装在轧辊孔型前后帮助轧件按既定的方向和状态准确地、稳定地进入和导出轧辊孔型的装置，其中，导卫分为滚动导卫和滑动导卫，滚动导卫更加稳定，并且可以很方便的调整导辊间的距离。
但是无论滚动导卫和滑动导卫，工作环境均非常恶劣，在轧机的工作过程中，导卫会受到高强度的摩擦力和冲击力，因此在长期的工作过程中，导卫非常容易发生磨损和损坏，而现有用于生产导卫的不锈钢虽然具有不易生锈的优点，但是由于缺少W、Mo、V等强碳化物形成元素，因此不锈钢的耐磨性差，强度低，采用这些不锈钢制备的导卫的使用寿命也就大大缩短，需要进行改进。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种轧机导卫用合金材料及轧机导卫的热处理方法，以解决传统不锈钢在服役时磨损严重、寿命短、替换频繁等问题。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案：本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.2-1.5％，Si 1.1-1.3％，Mn1.4-1.6％，Cr2.1-2.3％，Mo0.1-0.2％，Ni 0.2-0.4％，V0.07-0.09％，Nb0.04-0.06％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.3-1.4％，Si 1.15-1.25％，Mn1.45-1.55％，Cr2.15-2.25％，Mo0.11-0.19％，Ni0.25-0.35％，V0.075-0.085％，Nb0.045-0.055％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.3％，Si 1.2％，Mn1.5％，Cr2.2％，Mo0.15％，Ni 0.3％，V0.08％，Nb0.05％，Al0.03％，P0.03%，S0.01%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.2％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.4％，V0.09％，Nb0.04％，Al0.030％，P0.05%，S0.02%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.5％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.25％，V0.09％，Nb0.04％，Al0.010％，P0.04%，S0.01%，余量为Fe。
作为优选，本发明还提供了一种轧机导卫的热处理方法：其特点是，轧机导卫是由上述轧机导卫用合金材料制成的，其热处理方法包括如下步骤 ：
步骤1、退火处理：将采用上述轧机导卫用合金材料制备而成的轧机导卫在850℃～860℃的条件下进行退火，保温5-6小时，在炉内冷却至22℃-25℃；
步骤2、淬火处理：将轧机导卫加入到加热炉内进行预热，预热的温度为500℃-700℃，保温2-3小时，再加热至880℃-960℃，保温2-3小时，然后油冷至22℃-25℃；
步骤3、低温回火处理：在加热炉内，将轧机导卫加热至150℃-170℃，保温3-6小时，然后出炉，自然冷却至22℃-25℃。
作为优选，所述的步骤2中，所述的淬火处理过程中由500℃-700℃加热至880℃-960℃的升温速度为220-260℃/h。
作为优选，所述的步骤3中，所述的低温回火处理过程中由22℃-25℃加热至150℃-170℃的升温速度为60℃-70℃/h。
本发明所含有的元素的作用如下：
Si：对钢具有很好的强化作用，同时是钢中重要的脱氧元素；
Mn：锰元素能够显著提高钢的淬透性；
Cr：铬元素可以显著提高钢的韧性、强度、耐腐蚀以及耐磨损性能；
Mo：钼元素能够显著提高钢的淬透性，降低回火脆性，提高钢的耐磨性；
Ni：镍元素可以显著改善钢低温韧性，提高钢的耐蚀性能；
V：钒元素可以提高钢的淬透性，细化晶粒；
Nb：铌元素可以显著提高钢的强度，细化晶粒。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明的轧机导卫用合金材料及轧机导卫的热处理方法，通过添加Si、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Nb，有效的提高了合金材料的淬透性、韧性、腐蚀性以及合金材料的强度，因此采用此种材料制备得到的轧机导卫的质量大大提高，耐磨，使用寿命大大延长，另外通过对采用上述合金材料制备的轧机导卫进行热处理，有效的增强了轧机导卫的硬度，综合性能进一步提高，使用寿命也就大大延长。
具体实施方式
本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C1.2-1.5％，Si 1.1-1.3％，Mn1.4-1.6％，Cr2.1-2.3％，Mo0.1-0.2％，Ni 0.2-0.4％，V0.07-0.09％，Nb0.04-0.06％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.3-1.4％，Si 1.15-1.25％，Mn1.45-1.55％，Cr2.15-2.25％，Mo0.11-0.19％，Ni0.25-0.35％，V0.075-0.085％，Nb0.045-0.055％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.3％，Si 1.2％，Mn1.5％，Cr2.2％，Mo0.15％，Ni 0.3％，V0.08％，Nb0.05％，Al0.03％，P0.03%，S0.01%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.2％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.4％，V0.09％，Nb0.04％，Al0.030％，P0.05%，S0.02%，余量为Fe。
作为优选，本发明公开了一种轧机导卫用合金材料，按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.5％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.25％，V0.09％，Nb0.04％，Al0.010％，P0.04%，S0.01%，余量为Fe。
作为优选，本发明还提供了一种轧机导卫的热处理方法：其特点是，轧机导卫是由上述轧机导卫用合金材料制成的，其热处理方法包括如下步骤 ：
步骤1、退火处理：将采用上述轧机导卫用合金材料制备而成的轧机导卫在850℃～860℃的条件下进行退火，保温5-6小时，在炉内冷却至22℃-25℃；
步骤2、淬火处理：将轧机导卫加入到加热炉内进行预热，预热的温度为500℃-700℃，保温2-3小时，再加热至880℃-960℃，保温2-3小时，然后油冷至22℃-25℃；
步骤3、低温回火处理：在加热炉内，将轧机导卫加热至150℃-170℃，保温3-6小时，然后出炉，自然冷却至22℃-25℃。
作为优选，所述的步骤2中，所述的淬火处理过程中由500℃-700℃加热至880℃-960℃的升温速度为220-260℃/h。
作为优选，所述的步骤3中，所述的低温回火处理过程中由22℃-25℃加热至150℃-170℃的升温速度为60℃-70℃/h。
实施例1
化学成分：C 1.3％，Si 1.2％，Mn1.5％，Cr2.2％，Mo0.15％，Ni 0.3％，V0.08％，Nb0.05％，Al 0.03％，P0.03%，S0.01%，余量为Fe。
热处理工艺：
步骤1、退火处理：将采用上述轧机导卫用合金材料制备而成的轧机导卫在855℃的条件下进行退火，保温5.5小时，在炉内冷却至22℃；
步骤2、淬火处理：将轧机导卫加入到加热炉内进行预热，预热的温度为500℃，保温2小时，再以220℃/h的速度加热至900℃，保温2小时，然后油冷至22℃；
步骤3、低温回火处理：在加热炉内，以60℃/h的速度将轧机导卫加热至150℃，保温3小时，然后出炉，自然冷却至22℃。
常温性能测试
宏观硬度：轧机导卫工作表面层硬度60.5-62HRC；冲击韧性：18.5-19.5J/c㎡；收缩率21-35%；抗拉强度1150-1850Mpa。
经过试验测试，平均使用寿命为：过线材轧件量6820吨。
实施例2
化学成分： C 1.2％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.4％，V0.09％，Nb0.04％，Al0.030％，P0.05%，S0.02%，余量为Fe。
热处理工艺：
步骤1、退火处理：将采用上述轧机导卫用合金材料制备而成的轧机导卫在860℃的条件下进行退火，保温6小时，在炉内冷却至22℃；
步骤2、淬火处理：将轧机导卫加入到加热炉内进行预热，预热的温度为700℃，保温3小时，再以260℃/h的速度加热至960℃，保温2小时，然后油冷至22℃；
步骤3、低温回火处理：在加热炉内，将轧机导卫以70℃/h的速度加热至170℃，保温3小时，然后出炉，自然冷却至22℃。
常温性能测试
宏观硬度：轧机导卫工作表面层硬度61.5-64HRC；冲击韧性：17.5-19.5J/c㎡；收缩率20-35%；抗拉强度1150-1950Mpa。
经过试验测试，平均使用寿命为：过线材轧件量6920吨。
实施例3
化学成分：C 1.5％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.25％，V0.09％，Nb0.04％，Al 0.010％，P0.04%，S0.01%，余量为Fe。
热处理工艺：
步骤1、退火处理：将采用上述轧机导卫用合金材料制备而成的轧机导卫在855℃的条件下进行退火，保温5.5小时，在炉内冷却至23℃；
步骤2、淬火处理：将轧机导卫加入到加热炉内进行预热，预热的温度为600℃，保温2.5小时，再以240℃/h的速度加热至940℃，保温2.5小时，然后油冷至23℃；
步骤3、低温回火处理：在加热炉内，再以65℃/h的速度将轧机导卫加热至160℃，保温4小时，然后出炉，自然冷却至23℃。
常温性能测试
宏观硬度：轧机导卫工作表面层硬度62.5-65HRC；冲击韧性：16.5-19.5J/c㎡；收缩率20-35%；抗拉强度1250-1950Mpa。
经过试验测试，平均使用寿命为：过线材轧件量6960吨。
根据以上实施例，通过以上软化退火、淬火和低温回火处理，可以有效提高材料的高温耐磨性、热稳定性能、高温耐蚀性和冲击韧性，寿命相对于传统轧机导卫提高了4倍。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1. 一种轧机导卫用合金材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.2-1.5％，Si 1.1-1.3％，Mn1.4-1.6％，Cr2.1-2.3％，Mo0.1-0.2％，Ni 0.2-0.4％，V0.07-0.09％，Nb0.04-0.06％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种轧机导卫用合金材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.3-1.4％，Si 1.15-1.25％，Mn1.45-1.55％，Cr2.15-2.25％，Mo0.11-0.19％，Ni 0.25-0.35％，V0.075-0.085％，Nb0.045-0.055％，Al≤ 0.030％，P≤0.05%，S≤0.02%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种轧机导卫用合金材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.3％，Si 1.2％，Mn1.5％，Cr2.2％，Mo0.15％，Ni 0.3％，V0.08％，Nb0.05％，Al 0.03％，P0.03%，S0.01%，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种轧机导卫用合金材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.2％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.4％，V0.09％，Nb0.04％，Al0.030％，P0.05%，S0.02%，余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种轧机导卫用合金材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分构成：C 1.5％，Si 1.3％，Mn1.4％，Cr2.1％，Mo0.2％，Ni 0.25％，V0.09％，Nb0.04％，Al 0.010％，P0.04%，S0.01%，余量为Fe。
6.一种轧机导卫的热处理方法，其特征在于：轧机导卫是由上述1-5任一轧机导卫用合金材料制成的，其热处理方法包括如下步骤 ：
步骤1、退火处理：将采用上述轧机导卫用合金材料制备而成的轧机导卫在850℃～860℃的条件下进行退火，保温5-6小时，在炉内冷却至22℃-25℃；
步骤2、淬火处理：将轧机导卫加入到加热炉内进行预热，预热的温度为500℃-700℃，保温2-3小时，再加热至880℃-960℃，保温2-3小时，然后油冷至22℃-25℃；
步骤3、低温回火处理：在加热炉内，将轧机导卫加热至150℃-170℃，保温3-6小时，然后出炉，自然冷却至22℃-25℃。
7.根据权利要求6所述的一种轧机导卫的热处理方法，其特征在于：所述的步骤2中，所述的淬火处理过程中由500℃-700℃加热至880℃-960℃的升温速度为220-260℃/h。
8.根据权利要求6所述的一种轧机导卫的热处理方法，其特征在于：所述的步骤3中，所述的低温回火处理过程中由22℃-25℃加热至150℃-170℃的升温速度为60℃-70℃/h。
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