CN111790863A - 一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，其特征在于：它包括（1）将高合金钢锭加热至700‑850℃，保温2.5‑3h，继续加热至1150‑1200℃，保温5‑8h，冷却至1050‑1100℃进行自由锻三墩三拔开坯；（2）将上述自由锻坯加热至1000‑1050℃，保温10‑15h，进行扩散退火；（3）将上述扩散退火后锻坯加热至750‑850℃，保温0.5‑1h，继续加热至1150‑1200℃，保温2‑3h，冷却至1050‑1100℃进行径向十字锻造；（4）将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。本发明通过自由锻开坯+锻中高温退火+径向十字型多道次锻造技术，显著抑制高合金冷轧辊锻后带状组织，并且实现自动化连续作业，提高生产效率，减少生产成本。

Description

一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法
技术领域
本发明属于冷轧辊制造技术领域，特别涉及公开了一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法。
背景技术
冷轧辊是冷轧机轧制带钢和板材的主要工作部件，其工作状况十分恶劣，所受轧制力巨大，冷轧辊是冷轧生产中的重要消耗部件。据统计，冷轧过程中冷轧工作辊的消耗在生产成本中所占比例达25 %左右。因此，冷轧辊需具有优良的综合力学性能，如高的耐磨性和强韧性等。近年来，随着冷轧产品向高品质方向发展，对冷轧产品质量和使用性能要求越来越高，这就要求不断开发新的冷轧工作辊，以适应生产和轧机的需求。因此，为了顺应当今发展的需求，冷轧工作辊材料越来越趋于高合金化。但是，冷轧工作辊的高合金化使其锻造成形工艺面临很多困难，例如锻造温度范围窄，高温塑性低，热裂敏感性强，变形抗力大，加上钢锭中固有疏松、偏析及析出物的影响，成分偏析容易导致锻造过程形成带状碳化物，冷轧工作辊在锻造时极易产生锻造开裂，开裂严重时甚至会导致轧辊报废。
公开号为CN 102886476 A的专利文献公开了一种冷轧辊辊坯的锻造方法，该方法通过锻前扩散退火热处理的方法促进轧辊组织均匀化，进而确保轧辊能够顺利锻造成形，但该方法仅适用于合金含量较低的冷轧辊。
公开号为CN 110157988 A的专利文献公开了一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料及制备方法，该方法通过C、N、RE共合金化与V、Nb、Ti微合金化，并且采用模铸精炼替代电渣重熔，借助全流程控纯冶铸、低过热度浇注获得纯净度高、成分均匀、碳化物细小的辊坯材料，同时通过均质锻造+调质热处理的方法制备出高性能大中型轧辊坯料，但是，该方法添加较多贵重金属元素且锻坯材料制备工艺复杂，显著增加生产成本。因此有必要提出一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法的技术方案。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，通过自由锻开坯+锻中高温退火+径向十字型多道次锻造技术，显著抑制高合金冷轧辊锻后带状组织，并且实现自动化连续作业，提高生产效率，减少生产成本。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，它包括以下步骤：
步骤S1，将高合金钢锭加热至700-850℃，保温2.5-3h，继续加热至1150-1200℃，保温5-8h，冷却至1050-1100℃进行自由锻三墩三拔开坯，总锻造比为8.5-10.0；
步骤S2，将上述自由锻坯加热至1000-1050℃，保温10-15h，进行扩散退火；
步骤S3，将上述扩散退火后锻坯加热至750-850℃，保温0.5-1h，继续加热至1150-1200℃，保温2-3h，冷却至1050-1100℃进行径向十字锻造，前三道次压下量为50-70mm，锤头打击频率为80-100次/min，第四、五道次压下量为150-200mm，锤头打击频率为150-200次/min，最后道次压下量为50-70mm，锤头打击频率为80-100次/min，终锻温度为850-900℃；
步骤S4，将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。
步骤S1中，所述高合金钢锭由高合金钢采用电渣重熔技术制得。
制得的冷轧辊坯直径为120-240mm。
所述高合金钢，其成分及质量百分比含量为：C：0.85-1.25%，Cr：4.25-6.5%，Mo：2.0-5.5%，W：5.5-7.5%，Mn：0.2-0.4%，V：1.5-2.5%，Co：0.3-0.5%，Si: 0.3-0.45%，Nb：0.05-0.1%，RE：0.001-0.008%，P：≤ 0.03%，S：≤ 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：首先利用高温自由锻开坯+锻后高温扩散退火复合工艺，高温变形和高温扩散退火协同作用显著促进合金碳化物溶解析出，阻断铸造产生的带状组织的遗传效应，同时细化组织、确保锻坯获得平衡组织；其次，利用径向十字型锻造工艺进行多道次锻造成形，该方法使得轧辊度锻坯在径向和轴向获得较大变形量，进一步碎化高合金钢锻坯中的合金碳化物。因此，本发明能够有效抑制冷轧辊坯带状碳化物的产生，且制备的冷轧辊锻坯具有均匀、细小的合金碳化物，从而确保冷轧辊具有优异的综合力学性能。
附图说明
图1是本发明中实施例1获得的锻件100倍下金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，包含以下步骤：
步骤S1，将高合金钢锭加热至700℃，保温2.5h，继续加热至1150℃，保温8h，冷却至1050℃进行自由锻三墩三拔开坯，总锻造比为8.5；
步骤S2，将上述自由锻坯加热至1000℃保温10h进行扩散退火；
步骤S3，将上述扩散退火后锻坯加热至750℃，保温1h，继续加热至1200℃，保温2h，冷却至1050℃进行径向十字锻造，前三道次压下量为50mm，锤头打击频率为80次/min，第四、五道次压下量为150mm，锤头打击频率为150次/min，最后道次压下量为50mm，锤头打击频率为80次/min，终锻温度为850℃，轧辊锻坯直径为120mm；
步骤S4，将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。
所述高合金钢锭由高合金钢采用电渣重熔技术制得。
所述高合金钢，其成分及质量百分比含量为：C：0.85-1.15%，Cr：4.25-6.5%，Mo：2.0-5.5%，W：5.5-7.5%，Mn：0.2-0.4%，V：1.5-2.5%，Co：0.3-0.5%，Si: 0.3-0.45%，Nb：0.05-0.1%，RE：0.001-0.008%，P：≤ 0.03%，S：≤ 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例2
一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，包含以下步骤：
步骤S1，将合金钢锭加热至850℃，保温3h，继续加热至1150℃，保温8h，冷却至1100℃进行自由锻三墩三拔开坯，总锻造比为10.0；
步骤S2，将上述自由锻坯加热至1050℃保温15h进行扩散退火；
步骤S3，将上述扩散退火后锻坯加热至850℃，保温1h，继续加热至1200℃，保温2h，冷却至1100℃进行径向十字锻造，前三道次压下量为70mm，锤头打击频率为100次/min，第四、五道次压下量为200mm，锤头打击频率为200次/min，最后道次压下量为70mm，锤头打击频率为100次/min，终锻温度为900℃，轧辊锻坯直径为240mm；
步骤S4，将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。
所述高合金钢锭由高合金钢采用电渣重熔技术制得。
所述高合金钢，其成分及质量百分比含量为：C：0.85-1.15%，Cr：4.25-6.5%，Mo：2.0-5.5%，W：5.5-7.5%，Mn：0.2-0.4%，V：1.5-2.5%，Co：0.3-0.5%，Si: 0.3-0.45%，Nb：0.05-0.1%，RE：0.001-0.008%，P：≤ 0.03%，S：≤ 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，包含以下步骤：
步骤S1，将合金钢锭加热至800℃，保温3h，继续加热至1200℃，保温5h，冷却至1100℃进行自由锻三墩三拔开坯，总锻造比为9.0；
步骤S2，将上述自由锻坯加热至1050℃保温10h进行扩散退火；
步骤S3，将上述扩散退火后锻坯加热至800℃，保温1h，继续加热至1150℃，保温3h，冷却至1050℃进行径向十字锻造，前三道次压下量为60mm，锤头打击频率为90次/min，第四、五道次压下量为180mm，锤头打击频率为160次/min，最后道次压下量为60mm，锤头打击频率为90次/min，终锻温度为900℃, 轧辊锻坯直径为240mm；
步骤S4，将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。
所述高合金钢锭由高合金钢采用电渣重熔技术制得。
所述高合金钢，其成分及质量百分比含量为：C：0.85-1.15%，Cr：4.25-6.5%，Mo：2.0-5.5%，W：5.5-7.5%，Mn：0.2-0.4%，V：1.5-2.5%，Co：0.3-0.5%，Si: 0.3-0.45%，Nb：0.05-0.1%，RE：0.001-0.008%，P：≤ 0.03%，S：≤ 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例4
一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，包含以下步骤：
步骤S1，将合金钢锭加热至850℃，保温2h，继续加热至1150℃，保温7h，冷却至1100℃进行自由锻三墩三拔开坯，总锻造比为10.0；
步骤S2，将上述自由锻坯加热至1000℃保温10h进行扩散退火；
步骤S3，将上述扩散退火后锻坯加热至750℃，保温1h，继续加热至1150℃，保温2h，冷却至1050℃进行径向十字锻造，前三道次压下量为70mm，锤头打击频率为80次/min，第四、五道次压下量为200mm，锤头打击频率为2000次/min，最后道次压下量为70mm，锤头打击频率为90次/min，终锻温度为900℃, 轧辊锻坯直径为220mm；
步骤S4，将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。
所述高合金钢锭由高合金钢采用电渣重熔技术制得。
所述高合金钢，其成分及质量百分比含量为：C：0.85-1.15%，Cr：4.25-6.5%，Mo：2.0-5.5%，W：5.5-7.5%，Mn：0.2-0.4%，V：1.5-2.5%，Co：0.3-0.5%，Si: 0.3-0.45%，Nb：0.05-0.1%，RE：0.001-0.008%，P：≤ 0.03%，S：≤ 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。
碳化物等级测试
根据国标《GB/T 14979-94钢的共晶碳化物不均匀度评定法》第5.4中第四评级图对实施例获得的轧辊进行晶粒度检测，根据国标《GB/T 229-2007 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》实施例获得的轧辊进行冲击韧性检测，冷轧辊锻坯碳化物等级、硬度和冲击吸收功如表1所示。
表1 冷轧辊锻坯碳化物等级、硬度和冲击吸收功
实施例 碳化物等级 硬度/HRC 冲击吸收功/J
1 1 63 25.6
2 1 62 27.3
3 1 62 28.4
4 1 62 26.3
图1为实施例1获得冷轧辊锻坯的金相组织照片，由图1可知本发明制备的冷轧辊锻坯碳化物不均匀度等级为1级，且碳化物细小均匀分布在轧辊基体中。由表1可知本发明制备的冷轧辊锻坯具有优异的综合力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤S1，将高合金钢锭加热至700-850℃，保温2.5-3h，继续加热至1150-1200℃，保温5-8h，冷却至1050-1100℃进行自由锻三墩三拔开坯，总锻造比为8.5-10.0；
步骤S2，将上述自由锻坯加热至1000-1050℃，保温10-15h，进行扩散退火；
步骤S3，将上述扩散退火后锻坯加热至750-850℃，保温0.5-1h，继续加热至1150-1200℃，保温2-3h，冷却至1050-1100℃进行径向十字锻造，前三道次压下量为50-70mm，锤头打击频率为80-100次/min，第四、五道次压下量为150-200mm，锤头打击频率为150-200次/min，最后道次压下量为50-70mm，锤头打击频率为80-100次/min，终锻温度为850-900℃；
步骤S4，将上述径向十字锻造获得的轧辊锻坯水冷淬火。
2.根据权利要求1所述的抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，其特征在于：步骤S1中，所述高合金钢锭由高合金钢采用电渣重熔技术制得。
3.根据权利要求1所述的抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，其特征在于：制得的冷轧辊坯直径为120-240mm。
4.根据权利要求2所述的抑制冷轧辊坯带状碳化物的锻造方法，其特征在于：所述高合金钢，其成分及质量百分比含量为：C：0.85-1.25%，Cr：4.25-6.5%，Mo：2.0-5.5%，W：5.5-7.5%，Mn：0.2-0.4%，V：1.5-2.5%，Co：0.3-0.5%，Si: 0.3-0.45%，Nb：0.05-0.1%，RE：0.001-0.008%，P：≤ 0.03%，S：≤ 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。
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