一种高铬钢支承辊及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高铬钢支承辊及其制备方法。
【背景技术】
[0002]国内外热轧窄带钢、中宽带四辊精轧机组所使用的支承辊，受带宽压力大，带薄(2mm以下)等因素制约，现用的锻钢辊材质因碳元素含量低，支承辊的耐磨性很差，轧制450-600吨时，辊面因受热力、压延力、轧辊应力等产生微细疲劳热裂纹。随着轧制量的增力口，裂纹会延伸扩展，给带钢生产造成很大的影响和成本居高不下；用合金球墨铸铁或半钢支承轧辊，因基体组织中碳元素和其他合金元素组合的碳化物成条片状或网状存在，轧制作业时，受热力、压延力、冲击力和轧辊热应力的影响，支承辊辊身不过钢的两侧受圆周方向和过钢水平方向的挤压，应力较集中造成的热疲劳裂纹，产生剥落等现象，严重时会大面积掉块，给带钢生产造成较大的影响，使支承辊的使用寿命提前失效，因此损失很大，轧制的带钢表面质量也不符合要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决前述技术问题，提供一种适用于窄带钢、中宽带四辊精轧机组使用的新型材质的高铬带钢支承辊及其制备方法，该支承辊耐磨性极高，有很强韧性和抗热疲劳性能，能避免支承辊在作业时辊身两侧的疲劳裂纹和剥落掉块事故。
[0004]实现本发明目的的技术方案是一种高铬钢支承辊的制备方法，包括以下步骤:
[0005]步骤一:配料:配置支承辊外层高铬钢钢水，其化学成分重量百分比为:C:1.20?1.50、Si:0.30 ?0.75、Mn:0.50 ?1.00、P:彡 0.035、S:彡 0.030、Cr:3.00 ?8.00、Ni:
0.50?2.00、Mo:0.50?1.50、V:0.20?.00、Nb:彡0.10 ;配置支承辊心部球墨铁水，其化学成分重量百分比为:C:2.80 ?3.50、Si:2.00 ?2.80、Mn0.40 ?1.00、P S 0.15、S:彡 0.030、Cr 0.50、Ni S 1.00、Mo:彡 0.20、Mg:彡 0.040，经球化处理，并加入 BaCa 孕育剂；
[0006]步骤二:离心浇注:采用离心辊模进行离心浇注，所述离心辊模的内径为560?900mm ;保温(时间)，开箱后得到支承辊毛坯；
[0007]步骤三:对支承辊毛坯进行热处理。
[0008]所述步骤二的离心浇注的具体方法为:根据Fe-C平衡图和液相温度，当离心辊模温度在120?160°C时，确定外层浇温为TL+ (80?120) °C，当外层温度冷却至TS_50°C时进行心部铁水浇注，心部铁水浇温为TL+100°C，其中TL为液相温度，TS为固相温度。
[0009]所述步骤三的热处理采用多段式热处理，具体方法为:
[0010](a)第一次热处理，980°C?1050°C高温球化扩散，退火；
[0011](b)第二次处理:正火:Acm+ (50?80) °C ;所述A为奥氏体，Acm为碳在奥氏体中溶解度曲线，时间每小时升温10_15°C ；
[0012](c)第三次热处理:淬火:雾状水喷淬，980°C?1050°C用喷枪均匀喷雾3?5小时，使辊温达到450°C?550°C进热处理炉保温；
[0013](d))底温回火:450°C?550°C进热处理:先保温20小时，再每小时升温20°C ；
[0014](e)回炉保温 30h;
[0015](f)常温出炉。
[0016]一种高铬钢支承辊，包括位于中部的辊身和位于辊身两端的辊颈；采用前述制备方法制备而得；所述支承辊由位于中心的心部和位于心部外部的外层组成；所述辊身的长度为560?1320mm,外径为450?750mm ;所述棍身的外层厚度为20?30mm ;棍面硬度为50?65HSD ;辊颈抗拉强度> 550MPa ;所述辊身基体组织为马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体的混合体。
[0017]采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果:(I)本发明的外层浇注钢水通过增加V、Nb合金元素，辊面硬度均匀(< 1.0/1.50度)，可根据用户要求达到50-65HSD ；而心部球墨铁水通过增加提高球化级别的BaCa孕育剂，辊颈抗拉强度> 550MPa ;因而本发明的高铬钢支承辊耐磨性极高，有很强韧性和抗热疲劳性能，基本避免了支承辊在作业时辊身两侧的疲劳裂纹和剥落掉块事故。
[0018](2)本发明的离心浇注时，根据Fe-C平衡图和液相温度来控制外层和心部的浇注温度，这样既能与外层高铬钢水进行熔合，增加结合强度，又不使外层高铬钢水多熔化，影响外层即工作层厚度。
[0019](3)在支承辊的制备中，热处理过程是关键工序，本发明采用多段热处理工艺后，产品具有极高的耐磨性，较强的韧性和抗热疲劳性能，显著提高使用寿命，轧制量比普通轧辊提高I?3倍。
【附图说明】
[0020]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0021]图1为本发明的支承辊与离心辊模的示意图。
[0022]附图中标号为:
[0023]辊身1、辊颈2、离心辊模3。
【具体实施方式】
[0024](实施例1)
[0025]图1中显示了用离心辊模浇注高铬钢支承辊的示意图，高铬钢支承辊包括位于中部的辊身I和位于辊身I两端的辊颈2 ;支承辊由位于中心的心部和位于心部外部的外层组成；棍身I的长度为560?1320mm,外径为450?750mm ;棍身I的外层厚度为20?30mm ；辊面硬度为50?65HSD ;辊颈2抗拉强度> 550MPa ;辊身I基体组织为马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体的混合体。
[0026]高铬钢支承辊的制备方法，包括以下步骤:
[0027]步骤一:配料:配置支承辊外层高铬钢钢水，其化学成分重量百分比为:C:1.20?
1.50、Si:0.30 ?0.75、Mn:0.50 ?1.00、P:彡 0.035、S:彡 0.030、Cr:3.00 ?8.00、Ni:0.50?2.00、Mo:0.50?1.50、V:0.20?.00、Nb:彡0.10 ;配置支承辊心部球墨铁水，其化学成分重量百分比为:C:2.80 ?3.50、Si:2.00 ?2.80、Mn0.40 ?1.00、P 0.15、S:彡 0.030、Cr 0.50、Ni S 1.00、Mo:彡 0.20、Mg:彡 0.040，经球化处理，并加入 BaCa 孕育剂；
[0028]步骤二:离心浇注:采用离心辊模3进行离心浇注，离心辊模3的内径为560?900mm ;保温时间，开箱后得到支承辊毛坯；具体方法为:根据Fe-C平衡图和液相温度，当离心辊模温度在120?160°C时，确定外层浇温为TL+80?120°C，当外层温度冷却至TS_50°C时进行心部铁水浇注，心部铁水浇温为TL+100°C，其中TL为液相温度，TS为固相温度。
[0029]步骤三:对支承辊毛坯进行热处理；热处理采用三段式热处理，具体方法为:
[0030](a)第一次热处理，980°C?1050°C高温球化扩散，退火；
[0031](b)第二次处理:正火:Acm+ (50?80) °C ;所述A为奥氏体，Acm为碳在奥氏体中溶解度曲线，时间每小时升温10_15°C ；
[0032](c)第三次热处理:淬火:雾状水喷淬，980°C?1050°C用喷枪均匀喷雾3?5小时，使辊温达到450°C?550°C进热处理炉保温；
[0033](d))底温回火:450°C?550°C进热处理:先保温20小时，再每小时升温20°C ；
[0034](e)回炉保温 30h;
[0035](f)常温出炉。
[0036]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高铬钢支承辊的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一:配料:配置支承辊外层高铬钢钢水，其化学成分重量百分比为:c:1.20?1.50、Si:0.30 ?0.75、Mn:0.50 ?1.00、P:彡 0.035、S:彡 0.030、Cr:3.00 ?8.00、Ni:0.50?2.00、Mo:0.50?1.50、V:0.20?.00、Nb:彡0.10 ;配置支承辊心部球墨铁水，其化学成分重量百分比为:C:2.80 ?3.50、Si:2.00 ?2.80、Mn0.40 ?1.00、P S 0.15、S:(0.030、Cr S 0.50、Ni S 1.00、Mo S 0.20, Mg: ^ 0.040，经球化处理，并加入 BaCa 孕育剂； 步骤二:离心浇注:采用离心辊模(3)进行离心浇注，所述离心辊模(3)的内径为560?900mm ;保温36?72小时，开箱后得到支承辊毛坯； 步骤三:对支承辊毛坯进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种高铬钢支承辊的制备方法，其特征在于:所述步骤二的离心浇注的具体方法为:根据Fe-C平衡图和液相温度，当离心辊模温度在120?160°C时，确定外层浇温为TL+ (80?120) °C，当外层温度冷却至TS-50°C时进行心部铁水浇注，心部铁水浇温为TL+100°C，其中TL为液相温度，TS为固相温度。
3.根据权利要求1所述的一种高铬钢支承辊的制备方法，其特征在于:所述步骤三的热处理采用多段式热处理，具体方法为: (a)第一次热处理，980°C?1050°C高温球化扩散，退火； (b)第二次处理:正火:Acm+(50?80) °C ;所述A为奥氏体，Acm为碳在奥氏体中溶解度曲线，时间每小时升温10-15°C ； (c)第三次热处理:淬火:雾状水喷淬，980°C?1050°C用喷枪均匀喷雾3?5小时，使辊温达到450°C?550°C进热处理炉保温； (d))底温回火:450°C?550°C进热处理:先保温20小时，再每小时升温20°C； (e)回炉保温30h； (f)常温出炉。
4.一种高铬钢支承辊，包括位于中部的辊身(I)和位于辊身(I)两端的辊颈(2);其特征在于:采用如权利要求1至3之一所述的制备方法制备而得；所述支承辊由位于中心的心部和位于心部外部的外层组成；所述辊身(I)的长度为560?1320mm，外径为450?750mm ;所述辊身(I)的外层厚度为20?30mm ;辊面硬度为50?65HSD ;辊颈(2)抗拉强度^ 550MPa ;所述辊身(I)基体组织为马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体的混合体。
【专利摘要】本发明公开了一种高铬钢支承辊及其制备方法，步骤一：配料：配置支承辊外层高铬钢钢水和配置支承辊心部球墨铁水；离心浇注：采用离心辊模进行离心浇注，所述离心辊模的内径为560～900mm；保温（时间），开箱后得到支承辊毛坯；对支承辊毛坯进行热处理。本发明的外层浇注钢水通过增加V、Nb合金元素，辊面硬度均匀（≤1.0/1.50度），可根据用户要求达到50-65HSD；而心部球墨铁水通过增加提高球化级别的BaCa孕育剂，辊颈抗拉强度≥550MPa；因而本发明的高铬钢支承辊耐磨性极高，有很强韧性和抗热疲劳性能，基本避免了支承辊在作业时辊身两侧的疲劳裂纹和剥落掉块事故。
【IPC分类】B21B29-00, C22C38-48, C21D9-38, C22C37-10, B22D13-00
【公开号】CN104561817
【申请号】CN201310471340
【发明人】许健, 蒋志芳, 周国祥
【申请人】常州凯达重工科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月10日