专利名称：一种用于矫直圆钢棒材的矫直辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是冶金行业中轧钢用零件，尤其是一种用于矫直圆钢棒材的矫直辊。
背景技术：
在我国特钢棒材的生产规模很大，由于特钢棒材的原始曲率大，塑变应力及屈服强度高，因此矫直辊工作时需承受比钢管大的多的冲击力、压应力和滚动摩擦力。同时还要经得起冷热交变、激冷激热的考验。因此在特钢生产中对特钢棒材矫直辊的性能及制造技术提出了更高的要求。目前，国产圆钢棒材矫直辊的辊套，通常采用9Cr2、9CrS1、9Cr2Mo或9Cr2MoV合金锻钢为材料，经锻造和热处理加工而成。这种合金锻钢的矫直辊由于辊套工作层淬透深度仅有5-8毫米，而矫直辊工作层的使用报废周期为半经的15-20毫米，显然锻钢矫直辊辊套的工作层厚度远远不能满足棒材矫直辊辊套的报废周期的要求。再就是热处理工艺复杂且难以掌控，在制造过程中辊套经常出现淬透层成份偏析，硬度不均匀，开裂等现象，从而导致废品率高、成品率低，再加辊套毛坯锻造余量大，造成大量的原材料及能源浪费，也加大了制造成本。由于合金锻钢制造的矫直辊存在诸多的问题，于是有人提出采用高铬铸铁来制造矫直辊，中国专利2006101051487号就提供了一种采用铸造高铬铸铁或铸造高铬铸钢钢管矫直辊的技术方案，该方案确实解决了合金锻钢制造的矫直辊存在的弊病，但是也还有不足之处，就是这种矫直辊只适用于用来矫直无缝钢管等管材，而不能满足矫直需承受比钢管大的多的冲击力、压应力和滚动摩擦力的特钢棒材，这是现有技术所存在的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的 技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于矫直圆钢棒材的矫直辊技术方案，该方案采用了高碳和高铬的高铬合金加工矫直辊的辊套，使辊套具有高耐磨性和抗冲击性；采用结构合金钢来加工矫直辊的辊轴，使辊轴保证了所需的强度、韧性和易加工性能，达到能承受大的冲击力、压应力和滚动摩擦力。本方案是通过如下技术措施来实现的:用高铬合金矫直圆钢棒材的矫直辊，包括有辊轴和辊套，本方案的特点是所述辊套的材质为高铬合金，所用高铬合金主要成分的重量百分比为:c:2.4-3.0%，Cr: 15-23%，N1:1.0-2.0%, Mo:1.5-3.0%, V: ^ 0.9%, Si:
0.5-1.2%, Mn:0.5-1.5%, S:彡 0.035%, P:彡 0.06%, Re:0.03-0.05%,其余为 Fe 和不可避免的杂质。本方案具体的特点还有，在所述的辊套基体组织中，除了具有大量显微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈条块状均匀分布外，辊套还在使用前就具备以马氏体为主的基体组织。所述辊套的硬度为HRC=58-62。所述的辊轴采用的材质为35CrMo或42CrMo合金结构钢。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用了高碳和高铬的高铬合金加工矫直辊的辊套，碳是形成碳化物的最基本的元素，含碳量过低时会使组织中碳化物数量减少，过高时在凝固过程中产生成份偏析，基体组织容易出现M3C型渗碳体碳化物，会使辊套的耐磨性和抗热裂性能下降，为适量控制组织中碳化物数量，合理选择碳化物的形态尺寸及其分布特征，本方案将含碳量控制在比一般高铬铸铁高的2.4-3.0%范围内；铬是保证辊套产生优异耐磨性能和韧性的基本合金元素，当含铬量小于10%时，将析出M3C渗碳体，含量超过25%时将析出M23C6型碳化物，故铬含量小于10%或超过25%时都会降低碳化物的硬度，因此本方案将含铬量选为12-23%，略高于一般高铬铸铁的含铬量，保证了辊套具有高耐磨性和抗冲击性特点。采用结构合金钢来加工矫直辊的辊轴，使辊轴保证了所需的强度、韧性和易加工性能，达到能承受大的冲击力、压应力和滚动摩擦力。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
图1为本发明具体实施方式
的部分剖视结构示意图。图中，I为辊轴，2为辊套。
具体实施例方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式
，并结合其附图，对本方案进行阐述。本方案用于矫直圆钢棒材的矫直辊，有辊轴I和辊套2，本方案所述辊套2的材质为高铬合金，所用高铬合金主要成分的重量百分比为:C:2.4-3.0%，Cr =15-23%, Ni:
1.0-2.0%，Mo:1.5-3.0%, V:彡 0.9%, S1:0.5-1.2%, Mn:0.5-1.5%, S:彡 0.035%, P:彡 0.06%,Re:0.03-0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。其中，碳是形成碳化物的最基本的元素，含碳量过低时会使组织中碳化物数量减少，过高时在凝固过程中产生成份偏析，基体组织容易出现M3C型渗碳体碳化物，会使辊套2的耐磨性和抗热裂性能下降，为适量控制组织中碳化物数量，合理选择碳化物的形态尺寸及其分布特征，本具体实施方式
采用高含碳量，将含碳量优选在2.9-3.0% ;铬是保证辊套2产生优异耐磨性能和韧性的基本合金元素，当含铬量小于10%时，将析出M3C渗碳体，含量超过25%时将析出M23C6型碳化物，当铬含量小于10%或超过25%时都会降低碳化物的硬度，本具体实施方式
采用高铬含量，将含铬量优选为22.5-23% ;镍是为了使辊套兼有良好的淬透性而加入的，镍含量小于1.0%时没有硬化效果，而超过2.0%时基体组织中的残余奥氏体会大量增加，导致辊套2基体硬度下降，本具体实施方式
采用将镍的含量优选为1.5-1.6% ;钥是为了提高合金化铸铁的回火稳定性，鉬进入碳化物中有提高碳化物硬度的作用，由钥和铬形成的M7C3型碳化物具有很高的显微硬度，然而当钥含量小于1.5%时，强化作用不明显，当超过1.5%时硬化速度加快，本具体实施方式
将钥含量优选在2.5-3.0% ;钒是为了强化基体，细化铸造组织，改善碳化物的分布，但钒比铬形成碳化物的倾向要大，为防止钒生成单一的碳化物，本具体实施方式
将含钒量严格控制在0.9%以下；硅是脱氧剂， 它还有减少铸造缺陷和提高铁水流动性的作用，当硅含量小于0.5%时脱氧效果不明显，而超过1.2%时基体组织中容易出现铁素体，会使硬度降低，本具体实施方式
含硅量优选为1.1-1.2%;锰是脱氧辅助剂，添加合理可降低铁水中的非金属夹杂物，本具体实施方式
采用的含锰量优选为1.1-1.3% ;硫和磷是表面活性很强的有害元素，因此，本具体实施方式
将硫和磷含量控制在硫低于0.035%和磷低于0.06% ;本方案还加入有对铁水进行变质处理的稀土，本具体实施方式
Re加入量为0.03-0.05%。本方案按上述成份熔炼铁水，采用铸造工艺铸造出所需辊套2毛坯，经脱稳处理将辊套2基体组织中45-65%的残余奥氏体分解转化为马氏体组织后，进行机加工制造出成品辊套2。因此，在所述的辊套2基体组织中，除了具有大量显微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈条块状均匀分布外，辊套2还在使用前就具备以马氏体为主的基体组织，故能使所述辊套2的硬度为 HRC=58-62。所述的辊轴I采用的材质为35CrMo或42CrMo合金结构钢，采用锻造、机加工和热处理得到产品辊轴1，再将成品辊套2与加工好的成品辊轴I经装配成矫直辊。为能说明本方案的效果，可通过如下实际实验说明:
1.按本方案制造的Φ85棒材矫直辊在Φ85七辊斜辊棒材矫直机上使用4个月共矫直合金结构钢棒材约4.2万吨，而现有锻钢矫直辊正常使用为约1.6-2万吨，过钢量在锻钢矫直辊的两倍以上。2.按本方案制造的Φ100棒材矫直辊7件，在Φ100七辊棒材矫直机上使用165天，从使用到报废共矫直合金工具钢圆钢约6.32万吨，而现有锻钢矫直辊过钢量仅为
2.6-2.8万吨，其耐磨性也在锻钢矫直辊的2倍以上。3.按本方案制造的Φ 130棒材矫直辊一套7件，在Φ 130七辊斜辊矫直机上使用，共矫直合结钢棒材约9.62万吨，而现有锻钢矫直辊过钢量仅为4万吨左右。4.按本方 案制造的Φ180棒材矫直辊一套共7件，其中:传动辊4件、被动辊2件、尾辊I件，在Φ180棒材矫直机上使用六个月，共矫直合金工具钢棒材18.36万吨，而现有锻钢矫直辊为约6.5-7万吨。5.按本方案制造的Φ220大型棒材矫直辊共7件，其中主动辊4件、被动辊2件、尾辊I件，在大型棒材矫直机Φ 220机组上使用8个月，共计矫直合结钢棒材35万余吨，而现有锻钢矫直辊过钢量为约18万吨。从上述实际实验生产过程中所统计的过钢量可以看出，本方案在实际应用中表现出了十分优异的耐磨性和可靠性。在运行一段时间后，由于工作面的磨损使光洁度更好，还提高了合金棒材产品的外观质量。本发明并不仅限于上述具体实施方式
，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于矫直圆钢棒材的矫直辊，包括有辊轴和辊套，其特征是:所述辊套的材质为高铬合金，所用高铬合金主要成分的重量百分比为:C:2.4-3.0%，Cr =15-23%, Ni:1.0-2.0%，Mo:1.5-3.0%, V:彡 0.9%, S1:0.5-1.2%, Mn:0.5-1.5%, S:彡 0.035%, P:彡 0.06%,Re:0.03-0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的矫直辊，其特征是:在所述的辊套基体组织中，除了具有大量显微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈条块状均匀分布外，辊套还在使用前就具备以马氏体为主的基体组织。
3.根据权利要求1或2所述的矫直辊，其特征是:所述辊套的硬度为HRC=58-62。
4.根据权利要求1所述的矫直辊，其特征是:所述的辊轴采用的材质为35CrMo或42CrMo合金结构钢。
全文摘要
本发明提供了一种用于矫直圆钢棒材的矫直辊技术方案，该方案包括有辊轴和辊套，本方案所述辊套的材质为高铬合金，所用高铬合金主要成分的重量百分比为C2.4-3.0%，Cr12-23%，Ni1.0-2.0%，Mo1.5-3.0%，V≤0.9%，Si0.5-1.2%，Mn0.5-1.5%，S≤0.035%，P≤0.06%，Re0.03-0.05%，其余为Fe和不可避免的杂质。在所述的辊套基体组织中，除了具有大量显微硬度在1500-2000HV的M7C3型碳化物并呈条块状均匀分布外，辊套还在使用前就具备以马氏体为主的基体组织。所述辊套的硬度为HRC=58-62。所述的辊轴采用的材质为35CrMo或42CrMo合金结构钢。
文档编号C22C38/56GK103160755SQ201310129138
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者平勇 申请人:平勇