专利名称:锻造的冷轧轧辊的制作方法
本发明涉及冷轧用锻造的轧辊，即在低于或等于100℃的温度下用作轧制铁、钢、有色金属和它们的合金的工作辊，并且，也可能是在多辊轧机中的支承辊。
为了使工作辊以最低的制造成本保证最好的耐用性，在使用时需要具备如下特性1.轧辊要有高硬度的表面，根据轧制产品的不同，表面硬度在肖氏C标尺硬度90～105之间。
2.这种轧辊表面硬化层较深，因而可以用有限的，或者甚至取消，再处理，而这种再处理在整个使用轧辊给定深度期间，为了维持轧辊表面达到理想的硬度可能是必要的。
3.高的耐磨性。
4.控制了硬化层内残余奥氏体量;显然，这种残余奥氏体量过多，在工作应力作用下，会使轧辊产生裂纹。
5.表面层的枝晶结构非常均匀，这是为了避免在轧制的板材上留下极细的凹痕，这种出现凹痕的现象在学术上称作“癞哈蟆皮”或“橙皮”效应。
由审慎地选择冷轧辊的制造条件，特别是热处理操作即可调整上述特性中的大多数，例如热处理操作中的回头处理即可调整辊身的硬度，以通常的硬化方法，当奥氏体化时将整个辊身加热至温度＞AC3，在加热到温度＞AC3以后，表面硬化仅有相当薄的一层，而这一层的薄厚极易由冷却条件进行调整。
然而，钢种的选择仍是保证以最低的成本使所需各种特性达到最佳化的最根本的考虑。
现在水淬锻造的冷轧工作辊所用的钢种含碳0.8～0.9%，含铬1.8～3.0%，以及其它合金元素。这些钢种中，如通常的83CDT实际上就含有足够多的碳，从而使之能够达到要求的较高硬度，所含的Cr、Mo和钒的量也足以使之达到恰当的淬硬性，并形成许多碳化物以保证良好的耐磨性。用通常的热处理法，继而以强流水淬，则有可能极易使表面硬度达到肖氏C标尺103，硬化层深度达15mm，层内硬度≥肖氏C标尺硬度85，而这种辊子的直径为550～650mm。
以50Hz频率进行感应加热后的表面硬化可得到同样的表面硬度，而且硬化层较深，约22mm。
但是，为了充分利用辊身表面硬化的有效深度，这样的硬化深度至少需要进行两次再处理。
这些再处理的费用是很高的，因而许多制造厂家寻求改进钢的淬硬性，以便得到深度为30mm的硬化层，然后限定这些再处理仅仅是单一的操作。
为了增加硬化深度，对于高合金为含铬达3%，含钼达0.5%的钢种给予了关注。但是，除了这些合金元素价格昂贵以外，增加合金的用量还会有马氏体淬火后产生极为不利的残余奥氏体这样一个严重的缺点。
将轧辊浸入液态氮内进行零下低温处理可以校正残余奥氏体量过多的缺点，但是这种处理方法是很棘平的，也是很花钱的。
最后，增加钢中合金元素为Cr、Mo、V等的含量，会使轧辊表层产生带状和枝状结构，这会给轧制产品的表面质量带来损害。
本发明的目的是克服上述那些缺点，并提供具有较深表面硬化层的锻造轧辊。
本发明还提供一种由低合金钢制成的冷轧锻造轧辊，这种低合金钢的成分(按重量百分比)组成如下C0.76～0.92;Mn0.7～1.40;Si0.70～1.40;S≤0.020;P≤0.025;Ni≤0.60;Cr1.50～2.20;Mo0.15～0.55;V0.08～0.25;Cu≤0.50;其余是铁和有害杂质。
本发明的基本特点在于对含合金元素较少(特别是含钼少)的钢种，钢中所含Si与Mn结合对上述钢种的淬硬性可起良好作用。
贾特泽克(Jatezack)和吉拉德(Girardi)合作写了下列文章“从1700°F硬化的过共析钢粹硬性计算的增倍系数”该文刊登在<美国金属学会(ASM)会报>1959年NO 51，由贾特泽克及吉拉德合著。
“高碳钢的淬硬性”该文刊登在<冶金学报>1973年10月V.4，P2267，亦由贾特泽克和吉拉德合著。
文章描述了合金元素对过共析钢淬硬性的影响，并指出顶端淬火后，从顶端开始，随着距淬火端的距离不同，而显示出不同程度的淬硬性，而从顶点淬火端取的奥氏体化的顶端淬火试样可见，在ACm+50～ACm+100的温度范围内其硬度为63RCH(洛氏C标尺硬度)。
相应于63RCH的组织几乎全是马氏体，最多有10%的贝氏体，因此所采用的这个标准从轧辊使用情况看是极有代表性的。
上述文章还阐明使用较多的一般合金元素如Mn、Ni、Cr、V、Si、尤其是Mo可以增加钢的淬硬性。图1a和1b即描绘了对于分别经过常规化和退火的原始组织来讲，随距淬火端距离而变的增倍系数F还是上述各种元素含量的函数。
从图中显然可见Mo具有最大的影响，尤其是其作用大于单独使用Si或Si与其它元素结合，其作用还大于Mn。
现在，本专利申请人的发现与上述文章的论点形成对照，即钢中只要含相当小量的钼，就会对其淬硬性产生最大的影响。
这些结果还表明于图2，此图绘示出添加元素Mo、Mn和Si对85CDV7钢(此钢已在ACm+60℃经过奥氏化处理)淬硬性的影响。图中纵座标表示顶端淬火距离，即距标准化试样(直径25mm)端部的距离(以毫米计)，试样的洛氏C标尺硬度大于或等于60。
此外，很明显，Si和Mo，尤其是Si和Mn还可协同起作用。
作为对比，图3表明(随着到淬火端的距离而变化的硬度)一般钢种(即85CDV7，含Mn0.25和含Si0.42)或本发明指定范围内的钢种的顶端淬火曲线。
在70mm处硬度从45RCH增加到63RCH是特别重要的。
另外，硅的存在有助于促使形成碳化物，从许多试验室完成的试验表明，这对于增强耐磨性是有利的。
另一方面，还观测到，略微减少钢基体中的含碳量，从而使之达到最大硬度(这是可以达到的)并不是缺点，因为这样对于在100～200℃之间淬火后的回火状态可以产生足够的影响。
而且，硅增加了对回火的阻力。这种作用仅对小量轧制偶尔轧辊表面增温时才是有利的。
已经证实，在选定的含量的范围内，添加的Mn和Si对于处理后的奥氏体残余量以及对于处理成硬度为64RCH的金属的抗拉强度都缺乏有意义的影响。对于辊身表面的枝晶结构也是一样。并且还发现Mn和Si这两种添加元素共同使用，对于轧辊的使用性能有利。
例1一个加工成圆柱状的辊子，辊身直径325mm辊身长度为1324mm，辊身表面硬度是维氏硬度760，亦即肖氏C标尺硬度92，此辊是作轧硅钢之用。
此轧辊是从钢锭锻成毛坯后轧制而成，钢组成的如下C0.83，Mn1.12，Si0.89，S0.009，P0.012，Ni0.33，Cr1.82，Mo0.25，V0.11。
用低频(50Hz)对表面加热和水中淬火的办法完成对辊身表面的最终处理。
用这种方法，淬硬层深度可达28.5mm。
作为对照，是用一般钢种做成的同样轧辊，这种钢的成分是C0.83，Mn0.29，Si0.33，S0.007，P0.014，Ni0.27，Cr1.77，Mo0.24，V0.11。
这种轧辊经低频表面硬化处理后，硬化层深度为20.5mm。
由此可见，采用本发明的方法，从组成元素和制造方法这两点来看，在所用钢种价格并不昂贵的情况下，而所得到的硬化层深度却增加了40%。
以本发明所规定的钢种制成的轧辊用于4机架可逆式冷轧机时，可轧制3690吨，从而取代了对照钢种制成的轧辊，只能轧制3100吨，亦即增加了19%。
例2制造冷轧汽车钢板用的工作辊所用钢种的成分是C0.86，Mn0.96，Si1.19，S0.004，P0.012，Ni0.175，Cr1.66，Mo0.22，V0.096，该工作辊的主要技术数据是辊身直径 535mm辊身长度 1676mm给定的辊身表面硬度 83VH(维氏硬度)按例1中所述方法完成辊身表面的最终处理。
硬度滞留后和调整前，表面硬度是875VH。
与硬度700VH，亦即实际上肖氏C标尺硬度85相应的硬化深度是29.6mm。
轧辊的有效硬化深度是27mm，在刮研前不用经再硬化处理即可使用整个硬化深度。
用同例1中一样的钢种，即一般的钢种83CDV7制成的轧辊，在低频表面硬化后，在同样的情况下测得的硬化层深度是22mm。为了达到轧辊的整个有效深度就需要进行再处理。
显然，若轧辊具有如前所述那样的几何特性，但是辊身直径增加到581mm，那么，有效硬化深度应达50mm，为此，若用本发明指定钢种制作轧辊，则为达到这个深度还要进行一次再处理。若用对照的一般钢种，则需进行两次再处理。
权利要求
用低合金钢制造的锻造冷轧辊，其特征在于这种轧辊所用合金钢按重量百分比的组成成分如下C0.76～0.92，Mn0.70～1.40， Si0.70～1.40， S≤0.020， P≤0.025， Ni≤0.60， Cr1.50～2.20， Mo0.15～0.55， V0.08～0.25， Cu≤0.50，其余是铁和杂质。
专利摘要
这种辊子用低合金钢制成，按重量百分比的成分组成如下C0.76～0.92，Mn0.70～1.40，Si0.70～1.40，S≤0.020，P≤0.025，Ni≤0.60，Cr1.50～2.20，Mo0.15～0.55，V0.08～0.25，Cu≤0.50，其余为铁和杂质。
文档编号C22C38/00GK86104669SQ86104669
公开日1987年2月18日 申请日期1986年7月7日
发明者特拉希·约瑟夫·简, 希克斯·迈克尔, 利维奎·罗伯特 申请人:查瓦尼·凯丁导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan