一種改良型冷軋輥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋輥制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種改良型冷軋輥。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)是集采礦、選礦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼和軋鋼為一體的系統(tǒng)工程，軋鋼是這一系統(tǒng)工程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，絕大多數(shù)冶金產(chǎn)品要經(jīng)過軋制過程才能進(jìn)入市場。而軋輥又是軋制過程中最重要的生產(chǎn)工具，乳輥的質(zhì)量好壞直接影響著冶金產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，一個(gè)國家的軋輥制造技術(shù)的高低直接反映了該國冶金工業(yè)水平的高低。
[0003]冷軋輥是金屬冷軋?jiān)O(shè)備上的必備部件，作為一種使金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，其工作條件非常復(fù)雜，在工作過程中會(huì)受到如彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、沖擊、摩擦和熱應(yīng)力等各種周期性應(yīng)力的交互作用。因此，若想提高冷軋輥的使用效果和使用壽命，就要求冷軋輥的組織更加均勻、硬度落差小，耐磨性更好、抗剝落能力更強(qiáng)。
[0004]經(jīng)檢索，中國專利號(hào)ZL200910197482.3，授權(quán)公告日為2014年4月3日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種用于鍛造成形冷軋輥的高硬度鋼，該申請(qǐng)案公開了一種用于鍛造成形冷軋輥的高硬度鋼，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比組成為:C 0.80?1.0 %,Si 0.50?1.0 %,Mn0.80 ?1.5 %, Cr 4.0 ?6.0 %, Ni 0.1 ?0.4 %, P 彡 0.020%, S 彡 0.015%, Mo0.20 ?0.60%, V 0.10 ?0.50%, Zr 0.10 ?0.20%, Be 0.10 ?0.40%，余量為 Fe和其他不可避免的雜質(zhì)。該申請(qǐng)案添加了 Be元素和Zr元素，通過這兩種元素的固溶強(qiáng)化作用和細(xì)晶強(qiáng)化作用，獲得了高硬度冷軋輥用鋼，但該申請(qǐng)案制造成本較高，不具有普遍適用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的在于提供一種可提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證生產(chǎn)安全性和降低成本的改良型冷軋輥及制備方法。
[0006]2.技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種改良型冷軋輥，包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)元素:c 1.8-2.3% ；Si 0.8-1.8% ；Mn 0.3-0.5% ；P 彡 0.08% ；S 彡 0.05% ；Cr 6.0-8.0% ；Ni 0.1-0.2% ；N(0.25% ；A1 0.01-0.2% ；Zr 0.05-0.1%。
[0007]更進(jìn)一步地，還包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)元素:Mo 0.2-0.3% ；Cu 0.12-0.24%。
[0008]更進(jìn)一步地，還包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)元素:Nb 0.08-0.22% ；V 0.2-0.6% ；Ti 0.05~0.2%;余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]更進(jìn)一步地，Mn/Zr > 3，且 0.35% 彡 Cu+ Mo 彡 0.45%，6.2% ^ Al + N+ Cr ^ 8.2% 更進(jìn)一步地，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比組成如下:C 2.0% ；Si 1.4% ；Mn 0.4% ；P 0.08% ；S
0.05% ；Cr 7.0% ；Ni 0.15% ；Mo 0.25% ；Nb 0.16% ；V 0.4% ；N 0.25% ；A1 0.05% ；Zr 0.1% ；Cu0.12% ；Ti 0.15%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0010]本發(fā)明的一種改良型冷軋輥的制備方法，其步驟為:
步驟一、按化學(xué)元素組分配比進(jìn)行熔煉，鑄出軋輥鑄坯，所述的化學(xué)元素質(zhì)量百分比組成如下:C 1.8-2.3% ；Si 0.8-1.8% ；Mn 0.3-0.5% ；P ( 0.08% ；S ( 0.05% ；Cr 6.0-8.0% ；Ni 0.1-0.2% ；Mo 0.2-0.3% ；Nb 0.08-0.22% ；V 0.2-0.6% ；N 彡 0.25% ；A1 0.01-0.2% ；Zr0.05-0.1% ；Cu 0.12-0.24% ；Ti 0.05-0.2%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì);其中，Mn/ Zr >3，且 0.35% 彡 Cu+ Mo 彡 0.45%，6.2% ^ Al + N+ Cr ^ 8.2% ；
步驟二、對(duì)軋輥進(jìn)行退火處理，具體退火處理工藝為:將軋輥加熱至900~920°C保溫2~4h，爐冷至750~780°C，保溫4~6h，再爐冷至550 °C以下出爐空冷，然后對(duì)軋輥進(jìn)行粗加工；
步驟三、對(duì)軋輥進(jìn)行快速加熱，加熱至950~1020°C，并在冷卻裝置中控制軋輥旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在軋輥輥頸表面涂覆納米陶瓷涂層，冷卻至溫度低于400°C ;
步驟四、進(jìn)行第二次加熱，至溫度為700~750°C，邊加熱邊噴水進(jìn)行淬火冷卻；
步驟五、在冷卻過程中測量輥面溫度，當(dāng)輥面溫度低于200°C時(shí)，停止冷卻，自然空冷后精加工至規(guī)定尺寸。
[0011]更進(jìn)一步地，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比組成如下:C 2.0% ；Si 1.4% ；Mn 0.4% ；P0.08% ；S 0.05% ；Cr 7.0% ；Ni 0.15% ；Mo 0.25% ；Nb 0.16% ；V 0.4% ；N 0.25% ；A1 0.05% ；Zr0.1% ；Cu 0.12% ；Ti 0.15%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012]更進(jìn)一步地，步驟三中軋輥旋轉(zhuǎn)速度與軋輥直徑之間滿足:
N=K/D
其中，N為軋輥的旋轉(zhuǎn)速度，r/min ;D為軋輥直徑，mm ;K為直徑系數(shù)，當(dāng)軋輥直徑小于等于450_時(shí)，K取11000mm.r/min,當(dāng)乳棍直徑大于450_時(shí)，K取9000 mm.r/min。
[0013]更進(jìn)一步地，步驟三中納米陶瓷涂層的厚度為2~5mm，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.07ff/m.k。
[0014]3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
(1)本發(fā)明的一種改良型冷軋輥，通過對(duì)軋輥化學(xué)成分配比及制備工藝的改進(jìn)，達(dá)到了軋輥內(nèi)部晶粒細(xì)化的目的，進(jìn)而增加了冷軋輥的組織均勻性、硬度落差小，耐磨性更好、抗剝落能力更強(qiáng)；
(2)本發(fā)明的一種改良型冷軋輥，制備工藝簡便、能耗低生產(chǎn)周期短，制備得到的軋輥使用安全系數(shù)高，便于推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0016]本發(fā)明的一種改良型冷軋輥，化學(xué)元素質(zhì)量百分比組成如下:C 1.8-2.3% ；Si 0.8-1.8% ；Μη 0.3-0.5% ；Ρ 彡 0.08% ；S 彡 0.05% ；Cr 6.0-8.0% ；Ni 0.1-0.2% ；Mo0.2-0.3% ；Nb 0.08-0.22% ；V 0.2-0.6% ；N 彡 0.25% ；A1 0.01-0.2% ；Zr 0.05-0.1% ；Cu 0.12-0.24% ；Ti 0.05-0.2%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，Mn/ Zr > 3，且0.35% 彡 Cu+ Mo 彡 0.45%，6.2% ^ Al + N+ Cr ^ 8.2%。
[0017]本發(fā)明軋輥組分的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想如下:本發(fā)明在常規(guī)添加Cr、Mn、Ni的基礎(chǔ)上，從提高軋輥顯微硬度，細(xì)化軋輥晶粒以達(dá)到軋輥組織細(xì)化，提高軋輥質(zhì)量的角度出發(fā)，進(jìn)一步增加了 N、Al、Zr等其他元素。其中，乳輥組分原料中加入N，通過冶煉其易于A1、V和Cr等形成氮化物，以小顆粒形態(tài)均勻分布于組織中，在結(jié)晶過程中，作為外來結(jié)晶的核心，抑制晶粒長大和碳化物在晶界移動(dòng)，從而細(xì)化鑄態(tài)組織，改善碳化物的分布，因而可提高軋輥硬度及抗蝕能力；A1的加入，細(xì)化了晶粒，尤其與氮生成的氮化鋁能成為軋輥中的高硬質(zhì)點(diǎn)，使乳棍的硬度提尚；硬度的提尚及晶粒的細(xì)化有利于耐磨性的提尚，同時(shí)，晶粒的細(xì)化能提高晶粒界面間的結(jié)合能，從而提高軋輥的抗剝落性能。通過多次試驗(yàn)，本發(fā)明最終確定Al0.01-0.2%，N彡0.25%，且6.2% ^ Al + N+ Cr ^ 8.2%時(shí)能夠達(dá)到最佳的晶粒細(xì)化效果，又不至產(chǎn)生原料的浪費(fèi)。
[0018]本發(fā)明考慮到N1、Mo、Nb的價(jià)格昂貴，在可行的情況下少用或不用是降低冷軋輥生產(chǎn)成本的重要手段，而Mo元素的作用是提高軋輥的硬度及耐磨性，Mn、Cu均有較強(qiáng)降低Ms點(diǎn)的作用，將Mo與Cu、Mn聯(lián)合作用時(shí)，對(duì)提高乳棍淬透性、硬度、耐磨性效果更好。因此，本發(fā)明加入了 Cu元素，且從最大程度節(jié)約成本的角度考慮，限制0.35% ^ Cu+ Mo ( 0.45%，最佳時(shí) 2 < Cu/Mo < 2.5。
[0019]細(xì)晶強(qiáng)化作用是通過添加微合金化元素Zr實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閆r是碳化物形成元素，在煉鋼過程中又是強(qiáng)有力的脫氧和脫氮元素，其能細(xì)化鋼的奧氏體晶粒，還能和S化合成硫化鋯，防止鋼的熱脆性。但過多的Zr不易充分溶入到奧氏體中，會(huì)使Zr不僅不能增加鋼的淬透性，反而會(huì)因固定了部分的碳，致使鋼的淬透性降低，又由于Mn含量過高有使鋼晶粒粗化的傾向，固本發(fā)明控制Zr