CN103436802A - 轧制钛板用的热轧辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧制钛板用的热轧辊及其制造方法，所述热轧辊中的化学组分及重量百分含量为：C0.30～0.50%，Si0.60～2.00%，Mn0.20～1.00%，Cr4.50～6.00%，Ni0.05～0.65%，Mo1.00～2.00%，V0.50～1.50%，P≤0.025%，S≤0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述的轧制钛板用的热轧辊的制造方法，包含炼制钢锭、锻造辊坯、调质处理、感应淬火处理和回火处理等工艺步骤。本发明生产的热轧辊与传统Cr3材质制成的热轧辊相比，耐磨性好，耐蚀性强，抗热裂性能强，热轧辊的使用寿命可提高70%以上。

Description

轧制钛板用的热轧辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种轧辊及其制造方法，具体的说是一种轧制钛板用的热轧辊及其制造方法。

背景技术

钛具有一系列优异特性，被广泛用于航天、航空、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等领域。钛板具有高强度低密度，机械性能好，韧性和抗腐蚀性能好等特点。随着我国经济迅速发展，对钛及其合金的需求量愈来愈多，对钛板的表面质量及尺寸精度要求也越来越高，因此对于轧制钛板用的热轧辊的性能要求也越来越高。

当前用来轧制钛板的热轧辊的材质有部分Cr2材质，主要材质为Cr3系列材质，随着对钛板质量要求的提高，此类材质的热轧辊已经不能满足市场需求和产品表面高质量要求，原因包括以下几点：

（1）此系列材质制造的热轧辊耐磨性差，粗糙度保持能力差，换辊周期短，频繁的更换热轧辊严重制约了轧制设备的生产效率，加重了工人的劳动强度，同时由于热轧辊的磨损使得辊型保持能力差，导致轧制得到的钛板板型和尺寸精度难以保证，产品质量下降；

（2）轧制过程中，由于热轧辊为钢铁材质，与钛板的电极电位不同，所以热轧辊、钛板和轧制润滑液组成的加工体系也就成了一个化学原电池体系。在轧制生产过程中，热轧辊同时经受轧制应力条件下的电化学腐蚀和腐蚀条件下的应力疲劳作用，辊身表面很容易出现热裂纹，下机磨削量大，进一步加剧了辊耗，缩短了轧辊寿命；

（3）热轧辊表面的热裂纹很容易印到钛板板材上，导致钛板的板面质量差，废品率高。

因此，随着对钛板需求量的增加，亟须一种新的性能优异的热轧辊。

发明内容

本发明的目的是提供一种轧制钛板用的热轧辊及其制造方法，该热轧辊具有高耐磨性、高粗糙度保持能力和良好的耐蚀性。

为达到上述性能要求，本发明所采用的技术方案是：

轧制钛板用的热轧辊，所述热轧辊中的化学组分及重量百分含量为：C0.30～0.50%，Si0.60～2.00%，Mn0.20～1.00%，Cr4.50～6.00%，Ni0.05～0.65%，Mo1.00～2.00%，V0.50～1.50%，P≤0.025%，S≤0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明的进一步改进在于：所述的轧制钛板用的热轧辊的制造方法包含以下工艺步骤：

A、炼制钢锭：在将生产所需原料在电弧炉中熔炼成钢水，将钢水置于LF精炼炉完成精炼，

钢水精炼完成后，模铸成电极锭，之后利用电渣重熔方法熔铸成钢锭；

B、锻造辊坯：将钢锭经过保温、镦粗和拔长等锻造工序制成锻坯后，进行退火处理，退火温度620～720℃，之后通过车削粗加工得到辊坯；

C、调质处理：对步骤B得到的辊坯进行调质处理：淬火温度为900～960℃，之后进行回火处理，回火温度为500～550℃；

D、感应淬火处理：对辊坯进行表面感应淬火处理，淬火加热时的升温速度为100～200℃/min，最终加热温度为1000～1050℃；

E、回火处理：将完成表面感应淬火处理的辊坯进行回火处理，回火温度为520～650℃，保温时间为50～80h；

回火处理完成后，按照热轧辊的要求尺寸对辊坯进行精加工，得到热轧辊成品，对成品进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明的热轧辊的材质成分中，Cr可增加热轧辊的淬硬层深度，提高了热轧辊强度和耐磨性，降低了热冲击引起的拉应力，且不会使钢变脆。Si可以提高材质的热冲击抗力和提高淬透性，还能提高钢的回火稳定性；Mo含量和轧辊工作层的耐热裂性能有一定关系，Mo含量较低时增加含量可提高耐热裂性，Mo含量高时增加含量耐热裂性反而降低；V是最有助于提高耐磨损性碳化物的元素，可以细化钢的组织和晶粒，增加淬火后钢的回火稳定性。添加Cr、Ni作为耐腐蚀性的成分，提高了热轧辊的耐蚀性，减小了轧制过程中对热轧辊的电化学腐蚀。

调质处理保证了热轧辊的整体韧性。对热轧辊进行表面感应淬火热处理，加热速度为每分钟升高100～200℃，淬火温度为1000～1050℃，高于普通材质的淬火温度，控制冷却速度和移动速度，降低了淬火过程后产生的残余应力。淬火处理之后通过回火处理大幅度降低热裂纹的产生几率，进而提升抗事故能力，延长热轧辊的使用周期。

本发明提高了合金Cr含量，调整了Si、Mo、V等合金元素的含量，并通过特定的热处理方式，细化了钢的晶粒，保证热轧辊的内部组织均匀致密，增强了热轧辊的耐蚀性，确保热轧辊具有高粗糙度保持能力和抗热裂性。采用本发明材质和性能制得的热轧辊，具有高粗糙度保持能力及抗热裂性，在同样的使用条件下，具有高耐磨及抗热裂性。与传统Cr3材质制成的热轧辊相比，耐磨性好，耐蚀性强，抗热裂性能强，热轧辊的使用寿命可提高70%以上。

具体实施方式

轧制钛板用的热轧辊，所述热轧辊中的化学组分及重量百分含量为：C0.30～0.50%，Si0.60～2.00%，Mn0.20～1.00%，Cr4.50～6.00%，Ni0.05～0.65%，Mo1.00～2.00%，V0.50～1.50%，P≤0.025%，S≤0.020%；其余为Fe和不可避免的杂质。

上述轧制钛板用的热轧辊的化学成分及其重量百分含量优选为：C0.35～0.45%，Si0.80～1.50%，Mn0.60～0.80%，Cr4.80～5.50%，Ni0.25～0.50%，Mo1.20～1.50%，V0.70～1.00%，P≤0.020%，S≤0.015%；其余为Fe和不可避免的杂质。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

轧制钛板用的热轧辊，所述热轧辊中的化学组分及重量百分含量的设计目标为：C0.30～0.35%，Si0.80～0.90%，Mn0.70～0.80%，Cr4.50～5.00%，Ni0.35～0.45%，Mo1.40～1.50%，V0.80～0.90%，P≤0.025%，S≤0.020%；其余为Fe和不可避免的杂质。

所述热轧钛工作辊的制造方法包括以下工艺步骤：

A、炼制钢锭：按照上述化学组分及其重量百分含量配制好生产原料，在电弧炉中进行初步熔炼为钢水，熔炼完成后在LF精炼炉对钢水进行精炼、真空除气，精炼后的钢水进行浇注、模铸成电极锭；

将得到的电极锭进行退火处理后，利用电渣重熔方法将电极锭熔铸成钢锭。

经过对得到的钢锭进行化学成分分析，钢锭中的化学组分及重量百分含量为：C0.35%，Si0.90%，Mn0.80%，Cr5.00%，Ni0.35%，Mo1.50%，V0.90%，P0.025%，S0.02%。

B、锻造辊坯：加热钢锭进行锻造，经过保温、镦粗和拔长等生产工序锻造制成锻坯，锻造过程中加热为1230～1300℃，锻造比不小于2.5；

对锻坯进行锻后退火处理，退火温度620～720℃，最后进行车削粗加工，制得辊坯。

C、调质处理：对步骤B得到的辊坯进行调质处理：淬火处理的加热温度为900～960℃，淬火后水冷降温；之后进行回火处理，回火温度为500～550℃。

D、感应淬火处理：采用双频或工频感应圈感应加热方式对辊坯进行表面感应淬火处理，淬火加热时的升温速度为100～200℃/min，最终温度为1000～1050℃，之后喷水冷却降温。

E、回火处理：将完成表面感应淬火处理的辊坯进行回火处理，回火温度为520～650℃，保温时间为50～80h，之后空冷至室温。

回火处理完成后，按照热轧辊的要求尺寸对辊坯进行精加工，得到热轧辊成品，对成品进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验。

通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，测得本实施例的热轧工作辊的表面硬度为72～75HSD。本实施例生产的热轧辊，金相组织和冶金性能好，在同等轧制温度和轧制负载下，热轧辊的耐腐蚀性能提高，产生热裂纹的几率降低80%，轧辊寿命提高了80%以上。

实施例2

实施例2中工艺步骤与实施例1中相同，与实施例1的区别在于：

本实施例中所述热轧辊的化学组分及其重量百分含量的设计目标为：C0.40～0.45%，Si0.60～0.70%，Mn0.90～1.00%，Cr4.50～5.00%，Ni0.05～0.10%，Mo1.60～2.00%，V0.50～0.60%，P≤0.025%，S≤0.020%；其余为Fe和不可避免的杂质。

对步骤A得到的钢锭进行化学成分分析，得到的钢锭中的化学组分及其重量百分含量为：C0.45%，Si0.60%，Mn1.00%，Cr4.50%，Ni0.05%，Mo2.00%，V0.50%，P0.019%，S0.015%。

通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，测得本实施例的热轧工作辊的表面硬度为73～75HSD。本实施例生产的热轧辊，金相组织和冶金性能好，在同等轧制温度和轧制负载下，热轧辊的耐腐蚀性能提高，产生热裂纹的几率降低80%，轧辊寿命提高了80%以上。

实施例3

实施例3中工艺步骤与实施例1中相同，与实施例1的区别在于：

本实施例中所述热轧辊的化学组分及其重量百分含量的设计目标为：C0.30～0.35%，Si0.80～0.90%，Mn0.60～0.70%，Cr4.80～5.50%，Ni0.55～0.65%，Mo1.00～1.10%，V0.60～0.70%，P≤0.020%，S≤0.010%；其余为Fe和不可避免的杂质。

对步骤A得到的钢锭进行化学成分分析，得到的钢锭中的化学组分及其重量百分含量为：C0.30%，Si0.80%，Mn0.60%，Cr5.50%，Ni0.65%，Mo1.00%，V0.70%，P0.017%，S0.007%。

通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，测得本实施例的热轧工作辊的表面硬度为72～74HSD。本实施例生产的热轧辊，金相组织和冶金性能好，在同等轧制温度和轧制负载下，热轧辊的耐腐蚀性能提高，产生热裂纹的几率降低75%，轧辊寿命提高了75%以上。

实施例4

实施例4中工艺步骤与实施例1中相同，与实施例1的区别在于：

本实施例中所述热轧辊的化学组分及其重量百分含量的设计目标为：C0.30～0.40%，Si1.80～2.00%，Mn0.70～0.80%，Cr4.50～5.00%，Ni0.25～0.30%，Mo1.10～1.20%，V1.30～1.50%，P≤0.020%，S≤0.015%；其余为Fe和不可避免的杂质。

对步骤A得到的钢锭进行化学成分分析，得到的钢锭中的化学组分及其重量百分含量为：C0.40%，Si2.00%，Mn0.70%，Cr4.80%，Ni0.25%，Mo1.20%，V1.50%，P0.015%，S0.011%。

通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，测得本实施例的热轧工作辊的表面硬度为71～73HSD。本实施例生产的热轧辊，金相组织和冶金性能好，在同等轧制温度和轧制负载下，热轧辊的耐腐蚀性能提高，产生热裂纹的几率降低70%，轧辊寿命提高了70%以上。

实施例5

实施例4中工艺步骤与实施例1中相同，与实施例1的区别在于：

本实施例中所述热轧辊的化学组分及其重量百分含量的设计目标为：C0.40～0.50%，Si1.40～1.50%，Mn0.20～0.30%，Cr5.50～6.00%，Ni0.45～0.50%，Mo1.40～1.45%，V0.90～1.00%，P≤0.020%，S≤0.015%；其余为Fe和不可避免的杂质。

对步骤A得到的钢锭进行化学成分分析，得到的钢锭中的化学组分及其重量百分含量为：C0.50%，Si1.50%，Mn0.20%，Cr6.00%，Ni0.50%，Mo1.45%，V1.00%，P0.02%，S0.009%。

通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，测得本实施例的热轧工作辊的表面硬度为70～72HSD。本实施例生产的热轧辊，金相组织和冶金性能好，在同等轧制温度和轧制负载下，热轧辊的耐腐蚀性能提高，产生热裂纹的几率降低70%，轧辊寿命提高了70%以上。

Claims (2)

1.轧制钛板用的热轧辊，其特征在于所述热轧辊中的化学组分及重量百分含量为：C0.30～0.50%，Si0.60～2.00%，Mn0.20～1.00%，Cr4.50～6.00%，Ni0.05～0.65%，Mo1.00～2.00%，V0.50～1.50%，P≤0.025%，S≤0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的轧制钛板用的热轧辊的制造方法，其特征在于包含以下工艺步骤：

A、炼制钢锭：在将生产所需原料在电弧炉中熔炼成钢水，将钢水置于LF精炼炉完成精炼，

钢水精炼完成后，模铸成电极锭，之后利用电渣重熔方法熔铸成钢锭；

B、锻造辊坯：将钢锭经过保温、镦粗和拔长等锻造工序制成锻坯后，进行退火处理，退火温度620～720℃，之后通过车削粗加工得到辊坯；

C、调质处理：对步骤B得到的辊坯进行调质处理：淬火温度为900～960℃，之后进行回火处理，回火温度为500～550℃；

D、感应淬火处理：对辊坯进行表面感应淬火处理，淬火加热时的升温速度为100～200℃/min，最终加热温度为1000～1050℃；

E、回火处理：将完成表面感应淬火处理的辊坯进行回火处理，回火温度为520～650℃，保温时间为50～80h；

回火处理完成后，按照热轧辊的要求尺寸对辊坯进行精加工，得到热轧辊成品，对成品进行超声波检测、硬度测试、金相组织检验。