CN103589850B - 破鳞拉矫机工作辊的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种破鳞拉矫机工作辊的制造方法，采用Cr12MoVCo模具钢为材质，其制造方法包括如下步骤：粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—预热—中频喷雾淬火—等温处理—回火—精加工至成品，其中预热处理的温度为400～450℃，中频喷雾淬火的温度为1100～1200℃，等温温度为200～250℃，回火温度为500～550℃。本发明通过改变热处理工艺，在表面获得淬火马氏体的情况下，过渡层以获得贝氏体为主，保留了表面高的硬度和高的耐磨性，增加了过渡层和芯部的韧性，减少了显微裂纹的发生，避免了使用中的断裂风险。增加了过渡层厚度，使轧辊整体强度增加；使应力分布趋于合理；改善了轧辊的磨削性能。
Description
技术领域
本发明涉及工作辊，尤其是涉及一种破鳞拉矫机工作辊的制造方法。
背景技术
经热轧后的带钢表面有氧化铁皮，为了保证后续酸洗工序的质量和提高酸洗的效率，在进入酸洗槽前往往使用破鳞拉矫机对带钢表面先进行机械破鳞处理，使带钢表面的氧化膜脱落或破碎。酸洗线破鳞拉矫机工作辊工作时受力大，磨损情况十分严重，不但要求表面硬度高、耐磨，而且要求心部有良好的韧性，否则将有断辊的风险。目前，各大钢厂普遍使用的酸洗线破鳞拉矫机的工作辊是用GCr15材质制造，用中频表面淬火工艺生产，其表面硬度为HRC60-64(82～90HSD)，淬火深度为2～4mm，虽然可以满足生产基本要求，但使用寿命普遍不长，一般在机组上工作3-5天，过钢量3～5万吨就必须更换新辊，大大增加了换辊停机时间和用辊生产成本。
我公司采用硬度高，耐磨性特别好的Cr12MoVCo高碳高铬模具钢。使用常规制造方法“粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—中频淬火（喷水冷却）—低温回火—精加工至成品”生产破鳞拉矫机工作辊，但由于Cr12MoVCo高碳高铬模具钢硬而脆，淬透性极好，仅适用于在整体淬透的情况下使用，Cr12MoVCo采用以上淬火工艺存在三个问题：1.淬火水冷将产生大量显微裂纹，使轧辊脆断；2.淬火水冷将产生很大的淬火变形，容易造成校直断裂；3.低温回火的轧辊磨削性能极差，极容易造成磨削裂纹。整体淬火生产得到的破鳞拉矫机工作辊虽然可以满足表面硬度高、耐磨的要求，但是无法达到心部的韧性要求，在使用过程中存在断辊的风险。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供了一种Cr12MoVCo模具钢制备的破鳞拉矫机工作辊，大大提高了拉矫辊的耐磨性能和使用寿命。
本发明的技术方案如下：
一种破鳞拉矫机工作辊，采用Cr12MoVCo模具钢为材质，其制造方法包括如下步骤：粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—预热—中频喷雾淬火—等温处理—回火—精加工至成品，其中预热处理的温度为400～450℃，中频喷雾淬火的温度为1100～1200℃，等温温度为200～250℃，回火温度为500～550℃。
所述调质的处理方法为：600～650℃预热→950℃井炉加热50～80min后油淬→700～730℃高温回火。
上述制造方法中，喷雾处理得到合适的淬火冷却速度，让过渡层缓慢冷却到200-250℃，后进行等温处理。工件淬火后冷却至200～250℃后送入烘箱进行等温处理。
优选的，所述预热处理的温度为400℃；所述中频喷雾淬火的温度为1150℃；所述等温温度为250℃；所述回火温度为500℃。
所述Cr12MoVCo模具钢的各合金成分及重量百分含量为C：1.40-1.60%，Si≤0.60%，Mn≤0.60%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr：11.00-13.00%，Mo：0.80-1.20%，V：0.70-1.00%，Co：0.30-0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明针对Cr12MoVCo高碳高铬模具钢的材料特性，通过改变热处理工艺：1、淬火前增加预热处理；2、提高淬火温度；3、淬火工件未冷透就放入烘箱等温；4、采用不低于500℃回火。在表面获得淬火马氏体的情况下，过渡层以获得贝氏体为主，保留了表面高的硬度和高的耐磨性，增加了过渡层和芯部的韧性，减少了显微裂纹的发生，避免了使用中的断裂风险。增加了过渡层厚度，使轧辊整体韧性增加；使应力分布趋于合理；改善了轧辊韧性。
本发明的材质采用了含碳1.40-1.60%、含铬11.00-13.00%的Cr12MoVCo模具钢，其合金化程度高，基体中含有大量耐磨性极好的合金碳化物如M7C3、VC型碳化物，此类碳化物硬度更高，尺寸更小，弥散分布在马氏体基体之中，能够有效地提高工作辊的耐磨性能，其使用寿命达到GCr15工作辊的3-5倍。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
实施例1
一种破鳞拉矫机工作辊，采用Cr12MoVCo模具钢为材质，Cr12MoVCo模具钢的各合金成分及重量百分含量为C：1.40%，Si：0.60%，Mn：0.60%，P：0.025%，S：0.025%，Cr：11.00%，Mo：1.00%，V：0.70%，Co：0.30%，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括如下：粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—预热—中频喷雾淬火—等温处理—回火—精加工至成品；其中，调质过程为：650℃预热→950℃井炉加热50min后油淬→700℃高温回火；预热温度为400℃；在1150℃下进行中频喷雾淬火，工件冷却至250℃送入烘箱在250℃进行等温处理3小时；500℃回火8小时。
实施例2
一种破鳞拉矫机工作辊，采用Cr12MoVCo模具钢为材质，Cr12MoVCo模具钢的各合金成分及重量百分含量为C：1.48%，Si：0.56%，Mn：0.48%，P：0.020%，S：0.017%，Cr：13.00%，Mo：0.85%，V：0.78%，Co：0.43%，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括如下：粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—预热—中频喷雾淬火—等温处理—回火—精加工至成品；其中，调质过程为：600℃预热→950℃井炉加热65min后油淬→730℃高温回火；预热温度为400℃；在1150℃下进行中频喷雾淬火，工件淬火后冷却至200℃送入烘箱在250℃进行等温处理3小时；500℃下回火10小时。
实施例3
一种破鳞拉矫机工作辊，采用Cr12MoVCo模具钢为材质，Cr12MoVCo模具钢的各合金成分及重量百分含量为C：1.60%，Si：0.60%，Mn：0.58%，P：0.020%，S：0.015%，Cr：11.75%，Mo：0.80%，V：1.00%，Co：0.50%，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括如下：粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—预热—中频喷雾淬火—等温处理—回火—精加工至成品；其中，调质过程为：620℃预热→950℃井炉加热70min后油淬→710℃高温回火；预热温度为400℃；在1160℃下进行中频喷雾淬火，工件淬火后冷却至250℃送入烘箱在250℃进行等温处理3小时；510℃下回火9小时。
在实施例1-3中，按上述Cr12MoVCo模具钢材质和制造方法生产工作辊，工艺稳定性和加工性能均能够满足要求。对实施例1-3制得的Cr12MoVCo工作辊和市售的普通GCr15工作辊、纳米处理的GCr15工作辊进行辊面硬度、淬火深度和过渡层深度检验，数据如表1。
表1：Cr12MoVCo工作辊、普通GCr15工作辊、纳米处理的GCr15工作辊检测数据
从表1看出，本发明实施例制得的Cr12MoVCo工作辊的辊面硬度为85-90HSD，和普通GCr15工作辊的辊面硬度82-90HSD、纳米处理的GCr15工作辊的辊面硬度85-90HSD相比变化不大；但是Cr12MoVCo工作辊的淬火深度4-6mm、过渡层厚度4-6mm均大于普通GCr15工作辊和纳米处理的GCr15工作辊；淬火深度增加，使过渡层厚度增加，使轧辊整体强度增加，使应力分布趋于合理，改善了轧辊韧性，防止断辊。
应用实施例1：
本发明Cr12MoVCo工作辊、普通GCr15工作辊、纳米处理的GCr15工作辊在破鳞拉矫机上使用，使用效果如下表1。
表2：Cr12MoVCo工作辊、普通GCr15工作辊、纳米处理的GCr15工作辊的使用效果
| 工作辊类型 | 单根平均使用时间 | 单根平均过钢量（t） | 下机后辊面状态 |
| 本发明Cr12MoVCo工作辊 | 7.8天 | 50883 | 良好，无异常磨损 |
| 普通GCr15工作辊 | 3.4天 | 23164 | 存在异常磨损 |
| 纳米处理的GCr15工作辊 | 7.9天 | 51618 | 良好，无异常磨损 |
应用实施例2：
本发明Cr12MoVCo工作辊、普通GCr15工作辊在冷轧酸轧拉矫破鳞机的使用情况如表2。
表3：Cr12MoVCo工作辊、普通GCr15工作辊的使用效果
| 工作辊类型 | 过钢量（万吨） | 磨损情况 |
| 本发明Cr12MoVCo工作辊 | 14.7 | 磨损较少，磨损区域呈圆弧形 |
| 普通GCr15工作辊 | 4.3 | 磨损严重，变形严重，有明显缩颈 |
从表2和表3可以看出：使用周期的提高反映出采用该方案能提高使用寿命，从过钢量可以看出耐磨性高，工作辊耐磨性能额提高减少了换辊的次数，从而提高生产效率和板材的质量、降低生产成本。
Claims (2)
1.一种破鳞拉矫机工作辊的制造方法，其特征在于采用Cr12MoVCo模具钢为材质，其制造方法如下步骤：粗车—调质—半精车—定型处理—粗磨辊面—预热—中频喷雾淬火—等温处理—回火—精加工至成品，其中调质的处理方法为：600～650℃预热→950℃井炉加热50～80min后油淬→700～730℃高温回火；预热处理的温度为400～450℃，中频喷雾淬火的温度为1100～1200℃；工件淬火后冷却至200～250℃后送入烘箱进行等温处理，等温温度为200～250℃；回火温度为500～550℃；
所述Cr12MoVCo模具钢的各合金成分及重量百分含量为C：1.40-1.60％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，P≤0.025％，S≤0.025％，Cr：11.00-13.00％，Mo：0.80-1.20％，V：0.70-1.00％，Co：0.30-0.50％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的破鳞拉矫机工作辊的制造方法，其特征在于所述预热处理的温度为400℃；所述中频喷雾淬火的温度为1150℃；所述等温温度为250℃；所述回火温度为500℃。
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