CN112410673B - 超高强度钢板轧制用高速钢轧辊及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高强度钢板轧制用高速钢轧辊及其制造方法，包括冶炼和锻造辊坯、预备热处理以及最终热处理；化学成分及重量百分比如下：碳0.80～1.20%、硅0.20～1.45%、锰0.15～0.40%、铬7.70～8.30%、钼1.20～3.00%、钒1.50～2.50%、钨0.80～2.00%、铌0.40～0.60%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、其余为铁和不可避免的杂质。本发明一方面通过优化合金成分及含量，另一方面采用喷射成形替代电渣重熔制备钢锭并采用高温整体淬火工艺，最终能够制得整体硬度≥62HRC、内部组织晶粒度可达9～10级的高速钢轧辊，能够满足轧制超高强度钢板复杂的工况条件。

Description

超高强度钢板轧制用高速钢轧辊及其制造方法
技术领域
本发明属于高速钢轧辊技术领域，具体涉及一种超高强度钢板轧制用高速钢轧辊及其制造方法。
背景技术
高强度钢板通常是指屈服强度在210MPa以上的钢板，其中屈服强度超过550MPa的又称为超高强度钢板。这类钢板具备高的降重潜力、高的碰撞吸收能、高的疲劳强度以及低的各项异性等优点。随着国内冷轧技术的发展，超高强度钢板已经广泛应用于各个行业，尤其在汽车行业，轧制超高强度钢板已经逐渐体现出极高的附加经济价值。
由于超高强度钢板中的合金元素种类多、含量高，轧制过程中变形抗力大，其加工硬化与普通钢板差异较大，尤其是轧制难度较大，因此在轧制过程中，对轧机及其轧辊提出了更高的综合性能要求，通常要求轧辊的整体硬度≥62HRC，且具有较高的耐磨性和良好的抗事故性。
中国专利文献CN106435370A公开了一种冷轧高强汽车板专用高速钢轧辊，其化学成分及重量百分比如下：碳0.80～0.90%；硅0.20～0.45%；锰0.15～0.40%；铬3.55～3.70%；钼4.25～4.40%；钒1.50～1.70%；钨5.30～5.45%；磷≤0.030%；硫≤0.030%；其余为铁和不可避免的杂质。该高速钢轧辊的整体硬度超过64HRC，能够满足轧制超高强度钢板复杂的工况条件。但是该材质高速钢与M2高速钢一样，均属于钨钼系高速钢，也即钨和钼的含量较高，从而导致生产成本较高，不适合工业化大生产。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种整体硬度≥62HRC且生产成本较低的超高强度钢板轧制用高速钢轧辊及其制造方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的制造方法，包括按照化学成分及重量百分比冶炼和锻造辊坯、预备热处理以及最终热处理。
所述化学成分及重量百分比如下：碳0.80～1.20%、硅0.20～1.45%、锰0.15～0.40%、铬7.70～8.30%、钼1.20～3.00%、钒1.50～2.50%、钨0.80～2.00%、铌0.40～0.60%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、其余为铁和不可避免的杂质。
所述冶炼包括电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及喷射成形制得钢锭，也即在真空脱气后采用喷射成形替代常规的浇注电极棒+电渣重熔。
所述喷射成形的工艺参数如下：雾化气体为氮气，雾化压力为0.3～0.6MPa，喷射距离为400～500mm，喷射角为25～30°，导流嘴直径为3.5～4.5mm，喷射温度为1450～1550℃。
所述预备热处理包括正火和球化退火。
所述正火温度为1030～1080℃，时间为1.5～2.6h。
所述球化退火包括两阶段；第一阶段温度为900～980℃，时间为6～8h；第二阶段温度为700～780℃，时间为12～16h。
所述最终热处理包括高温整体淬火和高温回火。
所述高温整体淬火温度为1100～1150℃，时间为2～3h。
所述高温回火温度为520～580℃，时间为10～15h。
本发明具有的积极效果：本发明一方面通过优化合金成分及含量（增加铬含量并降低钨和钼的含量以及添加少量铌），另一方面采用喷射成形替代电渣重熔制备钢锭以及采用高温整体淬火工艺，最终能够制得整体硬度≥62HRC、内部组织晶粒度可达9～10级的高速钢轧辊，该高速钢轧辊具有良好的抗弯曲、耐磨性和冲击性韧性，能够满足轧制超高强度钢板复杂的工况条件。
附图说明
图1为实施例1制得的超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的金相组织照片（放大400倍）。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的制造方法如下：
S1：按照下述化学成分及重量百分比冶炼和锻造辊坯：碳0.95%、硅0.45%、锰0.30%、铬8.05%、钼1.80%、钒1.90%、钨1.20%、铌0.50%、磷0.012%、硫0.008%、其余为铁和不可避免的杂质。
其中冶炼包括电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及喷射成形制得钢锭。
其中，喷射成形的工艺参数如下：雾化气体为氮气，雾化压力为0.4MPa，喷射距离为470mm，喷射角为27°，导流嘴直径为4.0mm，喷射温度为1480℃。
喷射成形能够使辊坯内部组织更加致密、均匀，碳化物更加细小且分布均匀。
S2：预备热处理。
S21：正火处理，温度为1060℃，时间为2h。
S22：球化退火处理：第一阶段温度为950℃，时间为7h；第二阶段温度为750℃，时间为14h，然后空冷。
S3：最终热处理。
S31：高温整体淬火，温度为1120℃，时间为2.5h。
S32：高温回火，温度为550℃，时间为12h。
最终得到整体硬度为62.4HRC、内部组织晶粒度为9～10级的高速钢轧辊。
本实施例制得的超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的金相组织照片见图1，由图1可以看出：碳化物呈颗粒状弥散分布在基体上，且分布均匀。
（实施例2～实施例5）
各实施例的高速钢轧辊的制造方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
C 0.95% 0.80% 1.20% 0.95% 0.95%
Si 0.45% 0.80% 0.30% 0.45% 0.45%
Mn 0.30% 0.40% 0.15% 0.30% 0.30%
Cr 8.05% 7.70% 8.30% 8.05% 8.05%
Mo 1.80% 1.20% 3.00% 1.80% 1.80%
V 1.90% 2.50% 1.50% 1.90% 1.90%
W 1.20% 0.80% 2.00% 1.20% 1.20%
Nb 0.50% 0.40% 0.60% 0.50% 0.50%
P 0.012% 0.020% 0.020% 0.012% 0.012%
S 0.008% 0.015% 0.015% 0.008% 0.008%
喷射距离 470mm 470mm 470mm 400mm 500mm
喷射角 27° 27° 27° 30° 25°
喷射温度 1480℃ 1480℃ 1480℃ 1550℃ 1450℃
正火 1060℃/2h 1060℃/2h 1060℃/2h 1080℃/1.5h 1030℃/2.6h
球化退火 950℃/7h；750℃/14h 950℃/7h；750℃/14h 950℃/7h；750℃/14h 980℃/6h； 780℃/12h 900℃/8h； 700℃/16h
高温整体淬火 1120℃/2.5h 1120℃/2.5h 1120℃/2.5h 1150℃/2h 1100℃/3h
高温回火 550℃/12h 550℃/12h 550℃/12h 580℃/10h 520℃/15h
整体硬度 62.4HRC 62.5HRC 62.1HRC 62.7HRC 62.2HRC
组织晶粒度 9～10级 9～10级 9～10级 9～10级 9～10级

Claims (2)

1.一种超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的制造方法，包括按照化学成分及重量百分比冶炼和锻造辊坯、预备热处理以及最终热处理；其特征在于：所述化学成分及重量百分比如下：碳0.80～1.20%、硅0.20～1.45%、锰0.15～0.40%、铬7.70～8.30%、钼1.20～3.00%、钒1.50～2.50%、钨0.80～2.00%、铌0.40～0.60%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、其余为铁和不可避免的杂质；所述冶炼包括电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及喷射成形制得钢锭；所述喷射成形的工艺参数如下：雾化气体为氮气，雾化压力为0.3～0.6MPa，喷射距离为400～500mm，喷射角为25～30°，导流嘴直径为3.5～4.5mm，喷射温度为1450～1550℃；所述最终热处理包括高温整体淬火和高温回火；所述高温整体淬火温度为1100～1150℃，时间为2～3h；所述高温回火温度为520～580℃，时间为10～15h。
2.根据权利要求1所述的超高强度钢板轧制用高速钢轧辊的制造方法，其特征在于：所述预备热处理包括正火和球化退火；所述正火温度为1030～1080℃，时间为1.5～2.6h；所述球化退火包括两阶段；第一阶段温度为900～980℃，时间为6～8h；第二阶段温度为700～780℃，时间为12～16h。
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