CN112779466A - 铬合金带钢支承辊的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铬合金带钢支承辊的制备方法，该铬合金带钢支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.40‑0.80％，Si：0.60‑0.80％，Mn:0.60‑0.80％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr:4.00‑8.00％，Ni:0.40‑0.80％，Mo:0.40‑0.80，V:0.20‑0.40％，Nb:0.20‑0.40％，Re≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质；且所述制备方法包括中频炉感应电炉熔炼钢水并造渣，清渣出炉，LF炉精炼，出钢浇注得到支承辊半成品，以及热开箱后依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品。本发明所述的铬合金带钢支承辊的制备方法采用铸造方式制备支承辊，以铸代锻，并通过热处理工艺，可改进碳化物的形态和分布，细化结晶组织的晶粒，能够提高支承辊的耐磨性，增强支承辊的抗拉强度、冲击挤压韧性和抗热裂能力，从而可提高支承辊的综合性能。

Description

铬合金带钢支承辊的制备方法
技术领域
本发明涉及轧辊制备技术领域，特别涉及一种铬合金带钢支承辊制备方法。
背景技术
热轧带钢精轧机组使用的支承辊，其主要作用是为工作辊在轧制作业时提供压力支撑。因此，支承辊首先要具备较好的磨损刚度，其次，支承辊因与工作辊在轧制作业时形成了复杂的接触线，长期接触滚动更要有较高的屈服强度，优异的摩擦韧性和抗裂断性能。所以，辊身的优良耐磨性，良好的摩擦韧性、较强的抗疲劳热裂性能是支承辊必备的条件。
目前，国内热带精轧机组使用是支承辊，大都是DG-Cr2-DGCr5锻钢和高合金钢材质，这些传统材质的支承辊，前者由铸到锻，成材率低、生产周期长、能耗高，后者使用是贵重合金多，消耗资源量大，加之这些材料的支承辊，受轧制环境的影响，在与工作辊复杂的接触线中常会受交变弯曲应力，因高温带钢轧件热传导挤压冲击力的交织影响，支承辊工作面会出现轧件通过时的摩擦压痕，增加轧辊的修磨量。
同时，支承辊面压应力和芯部的拉应力相互作用，在交变弯曲应力的诱导下向辊面两侧集聚，随着作业时间的延长，集聚的应力能量不断增大，也会接着出现应力扩展造成的热裂纹，最终导致辊面两侧脱肩剥落掉块，而影响支承辊的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种铬合金带钢支承辊制备方法，以能够提升支承辊的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种铬合金带钢支承辊的制备方法，该铬合金带钢支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.40-0.80％，Si：0.60-0.80％，Mn:0.60-0.80％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr:4.00-8.00％，Ni:0.40-0.80％，Mo:0.40-0.80，V:0.20-0.40％，Nb:0.20-0.40％，Re≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质；且所述制备方法包括如下的步骤：
a.中频炉感应电炉熔炼钢水，钢温至1450℃时造渣；
b.待熔渣呈白色时将炉渣清理出，并待钢温至1480℃时出炉；
c.转LF炉精炼，精炼时先加入重稀土钢水变质剂，待钢温至1560℃时加入钒合金与铌合金；
d.取样分析，待钢水成分符合设计要求后准备出钢，并在出钢前5min炉内***铝脱氧；
e.出钢，并在钢包内吹氩振荡，镇静8-15min后进行浇注得到支承辊半成品；
f.采用热开箱工艺进行支承辊半成品开箱，开箱后包裹矿棉纤维，并依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品；
其中，所述退火包括450-550℃保温4h，再升温至645-655℃保温32h，再升温至850-870℃保温10h，继续升温至Acm线+20-40℃保温20h后，出炉喷淬；
所述一次回火包括380-420℃保温6h，再升温至450-480℃保温30h，再炉冷至≥120℃；
所述二次回火包括≥100℃保温6小时，再升温至480-520℃保温30h，然后炉冷。
进一步的，步骤a中造渣时的造渣剂的组分按质量百分比计包括：萤石：3-5％，白石英砂：50-80％，碎铁矿石：10-15％，其余为石灰。
进一步的，所述碎铁矿石的粒径在30-50mm之间，所述石灰为块状且粒径在20-30mm之间。
进一步的，所述钇基重稀土钢水变质剂的牌号为YBZW-6。
进一步的，所述钇基重稀土钢水变质剂的添加比例为3-5Kg/吨。
进一步的，步骤d中为***的0.03％的铝脱氧。
进一步的，步骤e中，采用顶注工艺浇注，且开浇时水口开至1/2流水，浇注至下辊颈时水口全开，浇注至上辊颈有效高度时水口调整至1/3流水，同时将钢包升高500-800mm。
进一步的，浇注完毕时，采用电磁振动器轻度振动支承辊型模，振动频次为80-120/min。
进一步的，步骤f中，开箱温度在450-550℃，矿棉纤维的厚度为15-20mm。
进一步的，所述退火中，以15℃/h速率升温至645-655℃，以20℃/h速率升温至850-870℃；所述一次回火中，以8℃/h速率升温至450-480℃；所述二次回火中，以15-18℃/h速率升温至480-520℃。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的铬合金带钢支承辊的制备方法采用铸造方式制备支承辊，以铸代锻，并通过热处理工艺，可改进碳化物的形态和分布，细化结晶组织的晶粒，能够提高支承辊的耐磨性，增强支承辊的抗拉强度、冲击挤压韧性和抗热裂能力，从而可提高支承辊的综合性能。
此外，本发明的制备方法中，通过钇基重稀土钢水变质剂的加入，可利用稀土中的活性元素，去除相关杂质元素，净化钢水，所采用的造渣剂组分可有效除磷除硫。而浇注时，通过钢包高度调整，可调节钢水下流至冒口的压力并振荡液面，由此不仅能够使得残渣上浮，且也能够利用振荡促使钢液冷却凝固结晶时减少冒口组织疏松区。另外，浇注后通过振动，亦可强化钢液凝固结晶的致密度，并消除整体铸件的疏松和缩松区。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例涉及一种铬合金带钢支承辊的制备方法，整体设计上，该铬合金带钢支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.40-0.80％，Si：0.60-0.80％，Mn:0.60-0.80％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr:4.00-8.00％，Ni:0.40-0.80％，Mo:0.40-0.80，V:0.20-0.40％，Nb:0.20-0.40％，Re≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
而且本实施例的上述铬合金带钢支承辊的制备方法包括中频炉感应电炉熔炼钢水并造渣，清渣出炉，LF炉精炼，出钢浇注得到支承辊半成品，以及热开箱后依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品。
其中，详细来说，在钢水熔炼步骤中，采用中频炉感应电炉熔炼钢水，钢温至1450℃时造渣，且造渣时所采用的造渣剂的组分按质量百分比计包括：萤石：3-5％，白石英砂：50-80％，碎铁矿石：10-15％，其余为石灰。上述碎铁矿石一般采用含铁量20-40％的新矿石便可，且碎铁矿石粒径在30-50mm之间，石灰为块状且粒径在20-30mm之间。而优选地，造渣剂的组分可为包括5％萤石、70％白石英砂和12％碎铁矿石，同样优选地，碎铁矿石的粒径为35mm，块状的石灰的粒径为30mm。
在清渣出炉步骤中，具体为待熔渣呈白色时将炉渣清理出，并待钢温至1480℃时进行出炉。
在LF炉精炼步骤中，精炼时先加入重稀土钢水变质剂，待钢温至1560℃时再加入钒合金与铌合金。然后，对钢水取样分析，并待钢水成分符合以上设计要求后准备出钢，且在出钢前5min炉内***铝脱氧。
其中，上述重稀土钢水变质剂可采用牌号YBZW-6的变质剂产品，同时，该钇基重稀土钢水变质剂的添加比例为3-5Kg/吨。脱氧时则具体可为***的0.03％的铝进行脱氧。
在出钢浇注步骤中，出钢后在钢包内吹氩振荡，以阻断钢水吸气，且在镇静8-15min后进行浇注以得到支承辊半成品。而此时，本实施例的浇注具体采用顶注工艺，并且开浇时水口开至1/2流水，浇注至下辊颈时水口全开，浇注至上辊颈有效高度时水口调整至1/3流水，同时将钢包升高500-800mm。
此外，在浇注完毕时，也采用电磁振动器轻度振动支承辊型模，其振动频次为80-120/min。
在热开箱时，本实施例具体为于450-550℃的开箱温度下进行支承辊半成品开箱，且开箱后包裹厚度为15-20mm矿棉纤维。而对于依次进行的退火、一次回火和二次回火，其中，退火具体包括450-550℃保温4h，再以15℃/h速率升温至645-655℃保温32h，再以20℃/h速率升温至850-870℃保温10h，继续升温至Acm线+20-40℃保温20h后，出炉喷淬。
一次回火具体包括380-420℃保温6h，再以8℃/h速率升温至450-480℃保温30h，再炉冷至≥120℃。二次回火则包括≥100℃保温6小时，再以15-18℃/h速率升温至480-520℃保温30h，然后炉冷，由此即得到支承辊成品。
本实施例以上的支承辊制备方法，采用铸造方式制备支承辊，以铸代锻，并通过热处理工艺，可改进碳化物的形态和分布，细化结晶组织的晶粒，能够提高支承辊的耐磨性，增强支承辊的抗拉强度、冲击挤压韧性和抗热裂能力，从而可提高支承辊的综合性能。
此外，在该制备方法中，通过钇基重稀土钢水变质剂的加入，可利用稀土中的活性元素，去除相关杂质元素，净化钢水，所采用的造渣剂组分可有效除磷除硫。在浇注时，通过钢包高度调整，可调节钢水下流至冒口的压力并振荡液面，由此不仅能够使得残渣上浮，且也能够利用振荡促使钢液冷却凝固结晶时减少冒口组织疏松区。而浇注后通过振动，还可强化钢液凝固结晶的致密度，并消除整体铸件的疏松和缩松区。由此，即提高所制备的支承辊的综合性能。
下面将以具体制备例进一步说明本实施例的支承辊的制备。而且在以下制备例中，除非特别说明，否则所涉及的工艺条件采用上述的优选值便可。
制备例1
在该制备例中，支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.6％，Si：0.6％，Mn:0.80％，P：0.020％，S：0.015％，Cr:7.00％，Ni:0.6％，Mo:0.50，V:0.30％，Nb:0.2％，Re：0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。
而且其制备步骤包括：
步骤a.中频炉感应电炉熔炼钢水，钢温至1450℃时造渣；
步骤b.待熔渣呈白色时将炉渣清理出，并待钢温至1480℃时出炉；
步骤c.转LF炉精炼，精炼时先加入钇基重稀土钢水变质剂，待钢温至1560℃时加入钒合金与铌合金；
步骤d.取样分析，待钢水成分符合设计要求后准备出钢，并在出钢前5min炉内***铝脱氧；
步骤e.出钢，并在钢包内吹氩振荡，镇静10min后进行浇注得到支承辊半成品；
步骤f.采用热开箱工艺进行支承辊半成品开箱，开箱后包裹矿棉纤维，并依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品。
其中，步骤c的钇基重稀土钢水变质剂的添加比例为3.5Kg/吨。步骤e的浇注中，钢包升高700mm，电磁振动器的频次为100次/min。
步骤f中，热开箱温度为500℃，并在开箱后包裹厚度为18mm的矿棉纤维。
而且上述的退火包括500℃保温4h，再升温至650℃保温32h，再升温至860℃保温10h，继续升温至Acm线+25℃保温20h后，出炉喷淬。上述的一次回火包括390℃保温6h，再升温至460℃保温30h，再炉冷至120℃。上述二次回火包括100℃保温6小时，再以16℃/h速率升温至480℃保温30h，然后炉冷。
制备例2
在该制备例中，支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.4％，Si：0.6％，Mn:0.60％，P：0.022％，S：0.016％，Cr:4.00％，Ni:0.4％，Mo:0.40，V:0.20％，Nb:0.2％，Re：≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质。
而且其制备步骤包括：
步骤a.中频炉感应电炉熔炼钢水，钢温至1450℃时造渣；
步骤b.待熔渣呈白色时将炉渣清理出，并待钢温至1480℃时出炉；
步骤c.转LF炉精炼，精炼时先加入钇基重稀土钢水变质剂，待钢温至1560℃时加入钒合金与铌合金；
步骤d.取样分析，待钢水成分符合设计要求后准备出钢，并在出钢前5min炉内***铝脱氧；
步骤e.出钢，并在钢包内吹氩振荡，镇静12min后进行浇注得到支承辊半成品；
步骤f.采用热开箱工艺进行支承辊半成品开箱，开箱后包裹矿棉纤维，并依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品。
其中，步骤c的钇基重稀土钢水变质剂的添加比例为3.5Kg/吨。步骤e的浇注中，钢包升高700mm，电磁振动器的频次为100次/min。
步骤f中，热开箱温度为455℃，并在开箱后包裹厚度为18mm的矿棉纤维。
而上述的退火包括455℃保温4h，再升温至645℃保温32h，再升温至855℃保温10h，继续升温至Acm线+30℃保温20h后，出炉喷淬。上述的一次回火包括380℃保温6h，再升温至450℃保温30h，再炉冷至120℃。上述二次回火包括100℃保温6小时，再以15℃/h速率升温至480℃保温30h，然后炉冷。
制备例3
在该制备例中，支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.8％，Si：0.8％，Mn:0.80％，P：0.018％，S：0.014％，Cr:7.00％，Ni:0.8％，Mo:0.80，V:0.30％，Nb:0.4％，Re：0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。
而且其制备步骤包括：
步骤a.中频炉感应电炉熔炼钢水，钢温至1450℃时造渣；
步骤b.待熔渣呈白色时将炉渣清理出，并待钢温至1480℃时出炉；
步骤c.转LF炉精炼，精炼时先加入钇基重稀土钢水变质剂，待钢温至1560℃时加入钒合金与铌合金；
步骤d.取样分析，待钢水成分符合设计要求后准备出钢，并在出钢前5min炉内***铝脱氧；
步骤e.出钢，并在钢包内吹氩振荡，镇静10min后进行浇注得到支承辊半成品；
步骤f.采用热开箱工艺进行支承辊半成品开箱，开箱后包裹矿棉纤维，并依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品。
其中，步骤c的钇基重稀土钢水变质剂的添加比例为3.5Kg/吨。步骤e的浇注中，钢包升高700mm，电磁振动器的频次为100次/min。
步骤f中，热开箱温度为520℃，并在开箱后包裹厚度为18mm的矿棉纤维。
上述的退火包括520℃保温4h，再升温至655℃保温32h，再升温至865℃保温10h，继续升温至Acm线+30℃保温20h后，出炉喷淬。上述的一次回火包括400℃保温6h，再升温至480℃保温30h，再炉冷至120℃。上述二次回火包括100℃保温6小时，再以16℃/h速率升温至500℃保温30h，然后炉冷。
对上述三个制备例制备的支承辊分别进行硬度检测，测得结果为所制备的支承辊的辊面硬度在70-75HSD之间，辊颈硬度在42-48HSD之间，同时，对各制备例制备的支承辊的抗拉强度进行检测，测得制备的各支承辊的抗拉强度为≥950Mpa。此外，通过对制备的各支承辊的金相基体组织进行观察，也可以发现，其金相组织形态为细粒状金属型碳化物+回火索氏体+贝氏体+少量马氏体。
通过以上各制备例可以看出，采用本实施例的制备方法，制备的支承辊有着较好的辊面硬度和辊颈硬度，且其抗拉强度较高，并具有较好的金相组织形态。由此，其可使得本实施例制备的支承辊有着较好的综合性能，并且经验证，采用本制备方法所制备的支承辊在进行热轧带钢时，毫米制造量比传统支承辊提高了3成以上，能够取得较好的经济效益和社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：该铬合金带钢支承辊各合金成分按质量百分比计包括：C:0.40-0.80％，Si：0.60-0.80％，Mn:0.60-0.80％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr:4.00-8.00％，Ni:0.40-0.80％，Mo:0.40-0.80，V:0.20-0.40％，Nb:0.20-0.40％，Re≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质；且所述制备方法包括如下的步骤：
a.中频炉感应电炉熔炼钢水，钢温至1450℃时造渣；
b.待熔渣呈白色时将炉渣清理出，并待钢温至1480℃时出炉；
c.转LF炉精炼，精炼时先加入钇基重稀土钢水变质剂，待钢温至1560℃时加入钒合金与铌合金；
d.取样分析，待钢水成分符合设计要求后准备出钢，并在出钢前5min炉内***铝脱氧；
e.出钢，并在钢包内吹氩振荡，镇静8-15min后进行浇注得到支承辊半成品；
f.采用热开箱工艺进行支承辊半成品开箱，开箱后包裹矿棉纤维，并依次进行退火、一次回火和二次回火后得到支承辊成品；
其中，所述退火包括450-550℃保温4h，再升温至645-655℃保温32h，再升温至850-870℃保温10h，继续升温至Acm线+20-40℃保温20h后，出炉喷淬；
所述一次回火包括380-420℃保温6h，再升温至450-480℃保温30h，再炉冷至≥120℃；
所述二次回火包括≥100℃保温6小时，再升温至480-520℃保温30h，然后炉冷。
2.根据权利要求1所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：步骤a中造渣时的造渣剂的组分按质量百分比计包括：萤石：3-5％，白石英砂：50-80％，碎铁矿石：10-15％，其余为石灰。
3.根据权利要求2所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：所述碎铁矿石的粒径在30-50mm之间，所述石灰为块状且粒径在20-30mm之间。
4.根据权利要求1所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：所述钇基重稀土钢水变质剂的牌号为YBZW-6。
5.根据权利要求4所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：所述钇基重稀土钢水变质剂的添加比例为3-5Kg/吨。
6.根据权利要求1所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：步骤d中为***的0.03％的铝脱氧。
7.根据权利要求1所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：步骤e中，采用顶注工艺浇注，且开浇时水口开至1/2流水，浇注至下辊颈时水口全开，浇注至上辊颈有效高度时水口调整至1/3流水，同时将钢包升高500-800mm。
8.根据权利要求7所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：浇注完毕时，采用电磁振动器轻度振动支承辊型模，振动频次为80-120/min。
9.根据权利要求1所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：步骤f中，开箱温度在450-550℃，矿棉纤维的厚度为15-20mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的铬合金带钢支承辊的制备方法，其特征在于：所述退火中，以15℃/h速率升温至645-655℃，以20℃/h速率升温至850-870℃；所述一次回火中，以8℃/h速率升温至450-480℃；所述二次回火中，以15-18℃/h速率升温至480-520℃。
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