技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋼鐵鍛造領(lǐng)域，具體涉及一種熱軋開坯用高合金工具鋼軋輥及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)國際鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加速調(diào)整，兼并重組、減能將產(chǎn)已迫在眉睫，尤其是大型鋼鐵公司已強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)高精尖的產(chǎn)品來強(qiáng)化市場競爭力，對軋輥產(chǎn)品的要求越來越苛刻，尤其是使用性能方面提出了更高的要求，尤其是在熱軋開坯軋輥上更是提出了材質(zhì)更新?lián)Q代的要求，要求軋輥產(chǎn)品達(dá)到高耐磨性、高強(qiáng)度、高抗沖擊韌性，下機(jī)表面磨損量小、軋材表面質(zhì)量平整，無剝落等。
目前在熱軋開坯軋輥上主要以整體半鋼軋輥和高鉻鋼離心復(fù)合軋輥為主，整體半鋼軋輥其硬度偏低，不耐磨，同時(shí)熱裂紋情況特別嚴(yán)重，使用效果差，對高鉻鋼離心復(fù)合軋輥在使用過程中出現(xiàn)剝落、熱裂、使用表面質(zhì)量不良等情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱軋開坯用高合金工具鋼軋輥。
本發(fā)明的另一目的在于公開上述熱軋開坯用高合金工具鋼軋輥的制備方法。
技術(shù)方案：為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體是這樣來實(shí)現(xiàn)的：一種熱軋開坯用高合金工具鋼軋輥，包括以下質(zhì)量百分比的成分：C0.40～1.00，Si 0.60～1.20，Mn 0.60～1.20，Ni 0.60～2.00，Cr 5.00～10.00，Mo 1.50～3.00，V0.30～1.00，S≤0.03，P≤0.04，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其中，所述軋輥硬度為70/85HS ，徑向硬度落差≤3HS。
一種熱軋開坯用高合金工具鋼軋輥的制備方法，包括以下步驟：
（1）冶煉：軋輥輥身工作層以優(yōu)質(zhì)廢鋼加相應(yīng)合金材料為原料，在中頻爐中進(jìn)行冶煉，冶煉溫度為1560℃～1640℃；出爐前用1.0%～2.0%的鋁對鋼水進(jìn)行脫氧，反應(yīng)溫度為1560℃～1640℃，工作層鋼水出爐包底加入0.2～0.4%的硅鈣進(jìn)行脫氧，出鋼溫度為1560～1600℃；軋輥芯部為球墨鑄鐵，以廢鋼、生鐵為主要原料，在中頻爐中冶煉，冶煉溫度為1380℃ ～1460℃，出爐前在鐵水包內(nèi)加入孕育劑和球化劑，孕育劑為75硅鐵，添加量為 0.5%～1.0%，球化劑為稀土鎂合金，添加量為1.2%～1.6%，出鐵溫度為1380℃～1440℃；
（2）立式離心澆注；首先澆注輥身工作層，鋼水的澆注溫度為1520℃～1580℃，澆鑄時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分鐘，直到澆注的外層鋼水溫度冷卻到1200℃～1300℃，進(jìn)行澆注中間層球墨鑄鐵鐵水，中間層鐵水澆注溫度為1340～1400℃，澆注外層鐵水重量的1/2～2/3完畢后，再澆注芯部鐵水，澆注芯部鐵水溫度為1320～1370℃，直至鐵水澆注完畢；
（3）開箱清砂：澆注完畢后鑄件在模具中輥身工作層部位覆蓋一層保溫棉，緩冷200小時(shí)～250小時(shí)后，打開模具取出鑄件，清理鑄件表面附著的殘砂殘；
（4）熱處理：將開箱后的鑄件進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度在600℃～750℃，保溫時(shí)間250～350小時(shí)，保溫結(jié)束后隨爐冷卻；然后鑄件進(jìn)行機(jī)械加工到需要的尺寸和精度。采用整體加熱后進(jìn)行淬火，淬火溫度為900 ℃～1100℃，淬火保溫時(shí)間6小時(shí)～12小時(shí)，采用噴水或者吹風(fēng)的冷卻方式；回火溫度400℃～550℃，通過三次回火，每次回火溫度根據(jù)實(shí)際硬度要求來控制，回火時(shí)間共計(jì)250～350小時(shí)，熱處理結(jié)束后按照圖紙尺寸進(jìn)行精加工，并進(jìn)行UT、硬度、和金相檢測。
有益效果：本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）通過設(shè)計(jì)合理的合金工藝成分，尤其是Cr/C比例較整改半鋼和高鉻鋼復(fù)合得到進(jìn)一步提升，通過鉬、釩、鎳合金加入的合理配比，能大幅度改善了熱軋粗軋軋機(jī)工作輥的抗沖擊性能及抗熱裂性，同時(shí)還提高了軋輥的耐磨性以及毫米軋制量，尤其是能大幅延長換輥周期，提升了熱軋開坯軋機(jī)的生產(chǎn)效率，同時(shí)其耐磨性能較整體半鋼輥耐磨性提高3倍以上，較高鉻鋼復(fù)合軋輥耐磨性提高1.5倍以上；
（2）采用立式離心三層復(fù)合的方式進(jìn)行鑄造生產(chǎn)，立式離心多層澆注能在保證輥身工作層高硬度高耐磨性的同時(shí)，同時(shí)也有效保證軋輥中間層和工作層的良好過渡熔合，確保結(jié)合層良好的冶金結(jié)合，同時(shí)也保證軋輥芯部的高強(qiáng)度韌性，提高了軋輥的表面質(zhì)量和使用壽命，本發(fā)明中軋輥的工作層和芯部采用不同的材質(zhì)和不同的冶煉工藝，然后通過立式離心鑄造的方法將工作層、中間層以及芯部復(fù)合到一起。本發(fā)明中軋輥工作層澆注時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在300～500轉(zhuǎn)/分鐘，可以使軋輥工作層在澆注過程中具有較高的致密度，當(dāng)澆注的外層鋼水溫度冷卻到1200℃～1300℃，再進(jìn)行澆注中間層球墨鑄鐵鐵水，中間層鐵水澆注溫度為1340～1400℃，澆注外層鋼水重量的1/2～2/3，完畢后再澆注芯部鐵水，澆注芯部鐵水溫度為1320～1370℃，此設(shè)計(jì)主要是針對工作層、中間層和芯部的鋼鐵水以合理的工作層冷卻溫度、澆注溫度和澆注重量，來保證外層、中間層和芯部能有效熔合，保證外層和中間層的冶金結(jié)合，保證軋輥的使用質(zhì)量，同時(shí)也保證了芯部的韌性強(qiáng)度；
（3）鑄件澆注完畢后在模具中輥身工作層部位覆蓋一層保溫棉，緩冷時(shí)間為200～250小時(shí)，有效保證了鑄件的均勻性冷卻，避免了高合金容易導(dǎo)致的開裂；
（4）熱處理通過三次回火可以有效保證回火馬氏體組織、貝氏體組織的充分轉(zhuǎn)變，基體的充分轉(zhuǎn)變可以使軋輥在使用過程中具備了良好的抗熱裂紋性能以及耐磨性，同時(shí)軋輥的回火時(shí)間為250～350小時(shí)，為MC、M7C3型等碳化物的二次析出提供了充足的時(shí)間，碳化物在輥身工作層起到彌散強(qiáng)化的作用，也提高了輥身工作層的硬度和耐磨性，提高了軋輥壽命。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例：
（1）冶煉：軋輥輥身工作層以優(yōu)質(zhì)廢鋼加相應(yīng)合金材料為原料，在中頻爐中進(jìn)行冶煉，冶煉溫度為1560℃～1640℃；出爐前用1.0%～2.0%的鋁對鋼水進(jìn)行脫氧，反應(yīng)溫度為1560℃～1640℃，工作層鋼水出爐包底加入0.2～0.4%的硅鈣進(jìn)行脫氧，出鋼溫度為1560～1600℃；軋輥芯部為球墨鑄鐵，以廢鋼、生鐵為主要原料，在中頻爐中冶煉，冶煉溫度為1380℃ ～1460℃，出爐前在鐵水包內(nèi)加入孕育劑和球化劑，孕育劑為75硅鐵，添加量為 0.5%～1.0%，球化劑為稀土鎂合金，添加量為1.2%～1.6%，出鐵溫度為1380℃～1440℃；
（2）立式離心澆注；首先澆注輥身工作層，鋼水的澆注溫度為1520℃～1580℃，澆鑄時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分鐘，直到澆注的外層鋼水溫度冷卻到1200℃～1300℃，進(jìn)行澆注中間層球墨鑄鐵鐵水，中間層鐵水澆注溫度為1340～1400℃，澆注外層鐵水重量的1/2～2/3完畢后，再澆注芯部鐵水，澆注芯部鐵水溫度為1320～1370℃，直至鐵水澆注完畢；
（3）開箱清砂：澆注完畢后鑄件在模具中輥身工作層部位覆蓋一層保溫棉，緩冷200小時(shí)～250小時(shí)后，打開模具取出鑄件，清理鑄件表面附著的殘砂殘；
（4）熱處理：將開箱后的鑄件進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度在600℃～750℃，保溫時(shí)間250～350小時(shí)，保溫結(jié)束后隨爐冷卻；然后鑄件進(jìn)行機(jī)械加工到需要的尺寸和精度。采用整體加熱后進(jìn)行淬火，淬火溫度為900 ℃～1100℃，淬火保溫時(shí)間6小時(shí)～12小時(shí)，采用噴水或者吹風(fēng)的冷卻方式；回火溫度400℃～550℃，通過三次回火，每次回火溫度根據(jù)實(shí)際硬度要求來控制，回火時(shí)間共計(jì)250～350小時(shí)，熱處理結(jié)束后按照圖紙尺寸進(jìn)行精加工，并進(jìn)行UT、硬度、和金相檢測；
（5）所得的熱軋開坯用高合金工具鋼軋輥，由以下質(zhì)量百分比的成分：C0.40～1.00，Si 0.60～1.20，Mn 0.60～1.20，Ni 0.60～2.00，Cr 5.00～10.00，Mo 1.50～3.00，V0.30～1.00，S≤0.03，P≤0.04，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。