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CN111270122B - 铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊 - Google Patents

铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊 Download PDF

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CN111270122B CN201911357937.3A CN201911357937A CN111270122B CN 111270122 B CN111270122 B CN 111270122B CN 201911357937 A CN201911357937 A CN 201911357937A CN 111270122 B CN111270122 B CN 111270122B
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Abstract

本发明涉及一种铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊，铌微合金化冷轧辊的制造方法，包括s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ni、P及S的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水；s2、精炼；s3、真空处理；s4、浇注电极棒、并对电极棒进行退火处理；s5、电渣重熔铸锭；s6、锻造：先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理；s7、热处理冷轧辊；s8、粗、精加工冷轧辊。本发明所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，可克服Nb易烧损而难以控制的难题，从而可制造出含有铌元素的冷轧辊；且制备的冷轧辊具有较高的硬度和耐磨性，及较长的使用寿命。

Description

铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊
技术领域
本发明涉及轧辊技术领域，特别涉及一种铌微合金化冷轧辊的制造方法，同时，本发明还涉及一种由该制造方法制备的铌微合金化冷轧辊。
背景技术
随着汽车、高铁等行业的飞速发展，冷轧产品也向高强度冷轧辊方向发展，因而，对轧辊的使用性能提出了更高的要求。为了提高冷轧辊的硬度，冷轧辊用钢的合金元素含量逐渐增加，合金化程度越来越高，但同时也导致冷轧辊内部质量如成分偏析严重、气孔、缩松等问题愈加严重，同时冷轧辊的导热性低对热加工技术要求也极高。
为了提高高速钢轧辊的性能，中国发明专利CN102400048A公开了用于高强钢轧制的冷轧工作辊用钢、冷轧工作辊及其制造方法，但该冷轧辊的Mo、V合金元素均偏高，不利于较大规格冷轧辊的锻造。另外，中国发明专利CN103866200公开了一种合金元素含量较高的高硼高速钢轧辊及其制造方法。此种成分的轧辊具有较高的B含量，使高硬度的硼碳化物的数量明显增加，大幅提高了辊面硬度，从而增加了耐磨性。但是B含量提高的同时导致材料韧性剧烈下降，而无法获得性能优异的冷轧辊。此外，中国发明专利CN104353798公开了用于热连轧精轧后段的高速钢工作辊的制造方法，但缺点是其C含量较高，形成的基体以孪晶马氏体为主，导致材料韧性的提高受到限制，也无法获得性能优异的冷轧辊。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种铌微合金化冷轧辊的制造方法，其可制备出含有铌元素的冷轧辊，并能够改善冷轧辊中的碳化物分布，从而可获得硬度及耐磨性均较高的冷轧辊，且制造方法简单，便于实施。。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种铌微合金化冷轧辊的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ni、P及S的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水；
s 2、精炼：在钢包精炼炉内精炼冷轧辊用钢水；
s 3、真空处理：在VD炉内真空处理冷轧辊用钢水；
s 4、浇注电极棒、并对电极棒进行退火处理；
s 5、电渣重熔铸锭：对电极棒进行电渣重熔处理，以制备电极锭；
s 6、锻造：先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理；
s 7、热处理冷轧辊；
s 8、粗、精加工冷轧辊。
进一步的，步骤s1中，所述钢水的出炉温度为1500℃~1680℃，所述铌铁粉的粒度为1~3mm。
进一步的，所述铌铁粉中铌的质量百分比为65%。
进一步的，步骤s5中，电渣重熔工艺中的重熔电压为65 V ~85V，重熔电流为14500A ~21500A，熔速为720 kg/h ~780kg/h。
进一步的，在步骤s6前，对电极锭进行高温扩散处理，且处理时间不小于36h。
进一步的，步骤s6中，电极锭终锻温度为750℃~800℃。
进一步的，步骤s7中的热处理工艺为：将冷轧辊放入热处理炉内、并当热处理炉升温至940℃~960℃时保温24h~36h→出炉喷雾冷却至450℃~500℃时保温4h~10h→热处理炉升温至770℃~800℃时保温20h~32h→炉内冷却至450℃~500℃时保温2h~6h→热处理炉升温至680℃~700℃保温20h~120h→热处理炉冷至≤150℃~250℃时，冷轧辊出炉并空冷至室温。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，通过在电炉出钢水过程中随流加入铌铁粉，相较于传统的制造方法，可克服Nb易烧损而难以控制的难题，从而可制造出含有铌元素的冷轧辊；另外，通过将终锻温度控制在750~800℃，可有效避免网状碳化物析出；此外，锻后喷雾冷却工艺，能够增大冷轧辊的冷却速度，可进一步抑制网状碳化物析出，从而可使得采用本制造方法制备的冷轧辊具有较高的硬度和耐磨性，并可延长冷轧辊的使用寿命。
此外，本发明还涉及一种铌微合金化冷轧辊，其化学成分及质量百分比为：C：0.7~1.0，Si：0.6~1.5，Mn：0.3~0.6，Cr：4.0~6.0，Mo：0.5~1.0，V：0.2~0.5，Ni：0.2~0.5，Nb：0.01~0.08，P≤0.020，S≤0.015，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分及质量百分比为：C：0.88；Si：0.9；Mn：0.40；Cr：5.90；Mo：0.66；V：0.27；Ni：0.26；Nb：0.03；S≤0.008；P≤0.013，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述的铌微合金化冷轧辊，可具有较高的硬度和耐磨性，以及较长的使用寿命。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
本实施例涉及一种铌微合金化冷轧辊的制造方法，其包括以下步骤：
步骤s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ni、P及S的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水，其中，钢水的出炉温度为1500℃~1680℃，铌铁粉的粒度为1~3mm，铌的质量百分比为65%；
步骤s 2、精炼：在钢包精炼炉内精炼冷轧辊用钢水；
步骤s 3、真空处理：在VD炉内真空处理冷轧辊用钢水；
步骤s 4、浇注电极棒、并对所述电极棒退火处理；
步骤s 5、电渣重熔铸锭：对电极棒进行电渣重熔处理，以制备电极锭，其中，电渣重熔工艺中的重熔电压为65~85V，重熔电流为14500~21500A，熔速为720~780kg/h；
步骤s 6、锻造：
步骤s61、对对电极锭进行高温扩散处理，且处理时间不小于36h；
步骤s62、先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理，且电极锭终锻温度为750~800℃；
步骤s 7、热处理冷轧辊：将冷轧辊放入热处理炉内、并当热处理炉升温至940℃~960℃时保温24h~36h→出炉喷雾冷却至450℃~500℃时保温4h~10h→热处理炉升温至770℃~800℃时保温20h~32h→炉内冷却至450℃~500℃时保温2h~6h→热处理炉升温至680℃~700℃保温20h~120h→热处理炉冷至≤150℃~250℃时，冷轧辊出炉并空冷至室温。
步骤s 8、粗、精加工冷轧辊：粗加工冷轧辊→调质热处理冷轧辊→半精加工冷轧辊→最终热处理冷轧辊→精加工冷轧辊→冷轧辊成品。
其中，本实施例的制造方法中的精炼、真空处理、浇注电极棒及退火，以及冷轧辊的粗、精工加工的工艺方法与现有技术类似，具体可参照现有技术。
本实施例所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，通过在电炉出钢水过程中随流加入铌铁粉，相较于传统的制造方法，可克服Nb易烧损而难以控制的难题，从而可制造出含有铌元素的冷轧辊。另外，步骤s1中，钢水的出炉温度设为1500℃~1680℃，有利于铌铁融化，及精炼操作铌铁的均匀性。而重熔电压为65 V ~85V，重熔电流为14500 A ~21500A，熔速为720 kg/h ~780kg/h，能够保证电极锭内杂质充分去除，并有良好的凝固组织。
此外，电渣锭高温扩散时间不小于36h，可使液析碳化物充分扩散，保证金相组织，降低网状碳化物，而电渣锭终锻温度为750℃~800℃，则有利于（避免锻造过程中碳化物的二次析出，且采用上述步骤s7中的热处理方式中通过在940℃~960℃时保温24h~36h→出炉喷雾冷却至450℃~500℃时保温4h~10h，可达到良好的金相组织，使带状碳化物、网状碳化物。另外，热处理炉升温至770℃~800℃时保温20h~32h可使产品充分球化，为后续热处理打好技术，改善加工特性。而热处理炉升温至680℃~700℃保温20h~120h，能够保证产品性能、去除H元素的影响避免白点产生，从而可使得采用本制造方法制备的冷轧辊具有较高的硬度和耐磨性，并可延长冷轧辊的使用寿命。
实施例二
本实施例涉及一种铌微合金化冷轧辊，其化学成分及质量百分比为：C：0.7~1.0，Si：0.6~1.5，Mn：0.3~0.6，Cr：4.0~6.0，Mo：0.5~1.0，V：0.2~0.5，Ni：0.2~0.5，Nb：0.01~0.08，P≤0.020，S≤0.015，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例所述的铌微合金化冷轧辊，可具有较高的硬度和耐磨性，以及较长的使用寿命。
下面将结合具体实施例对本实施例的铌微合金化冷轧辊的制造及其性能进行说明。
实施例2.1
本实施例中，铌微合金化冷轧辊的化学成分及质量百分比为：C：0.88；Si：0.9；Mn：0.40；Cr：5.90；Mo：0.66；V：0.27；Ni：0.26；Nb：0.03；S≤0.008；P≤0.013，余量为Fe和不可避免的杂质；该铌微合金化冷轧辊的制造方法如下：
步骤s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C：0.88；Si：0.9；Mn：0.40；Cr：5.90；Mo：0.66；V：0.27；Ni：0.26；Nb：0.03；S含量≤0.008；P含量≤0.013的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水，其中，钢水的出炉温度为1630℃，铌铁粉的粒度为2mm，铌的质量百分比为65%；
步骤s 2、精炼：在钢包精炼炉内精炼冷轧辊用钢水；
步骤s 3、真空处理：在VD炉内真空处理冷轧辊用钢水；
步骤s 4、浇注电极棒、并对所述电极棒退火处理；
步骤s 5、电渣重熔铸锭：对电极棒进行电渣重熔处理，以制备电极锭，其中，电渣重熔工艺中的重熔电压为65V，重熔电流为18300A，熔速为760Kg/h；
步骤s 6、锻造：
步骤s61、对对电极锭进行高温扩散处理，且处理时间39h；
步骤s62、先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理，且电极锭终锻温度为780℃；
步骤s 7、热处理冷轧辊：将冷轧辊放入热处理炉内、并当热处理炉升温至940℃时保温30h→出炉雾冷至450℃时保温5h→热处理炉升温至770℃时保温24 h→热处理炉以30℃/h的冷却速度冷却至450℃时保温4h→热处理炉升温至680℃保温60h→热处理炉冷至150℃时，冷轧辊出炉并空冷至室温；
步骤s 8、粗、精加工冷轧辊：粗加工冷轧辊→调质热处理冷轧辊→半精加工冷轧辊→最终热处理冷轧辊→精加工冷轧辊→冷轧辊成品。
经对制得的铌微合金化冷轧辊进行检测，其辊身硬度为97 HSD，辊面硬度均匀性为±1HSD，使用寿命相对于常规的Cr5轧辊可延长15%。
实施例2.2
本实施例涉及一种铌微合金化冷轧辊，其化学成分及质量百分比为：C：0.89；Si：0.85；Mn：0.42；Cr：5.94；Mo：0.68；V：0.29；Ni：0.29；Nb：0.03；S≤0.007；P≤0.010，余量为Fe和不可避免的杂质。该铌微合金化冷轧辊的制造方法如下：
步骤s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C：0.89；Si：0.85；Mn：0.42；Cr：5.94；Mo：0.68；V：0.29；Ni：0.29；Nb：0.03；S≤0.007；P≤0.010，的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水，其中，钢水的出炉温度为1640℃，铌铁粉的粒度为2mm，铌的质量百分比为65%；
步骤s 2、精炼：在钢包精炼炉内精炼冷轧辊用钢水；
步骤s 3、真空处理：在VD炉内真空处理冷轧辊用钢水；
步骤s 4、浇注电极棒、并对所述电极棒退火处理；
步骤s 5、电渣重熔铸锭：对电极棒进行电渣重熔处理，以制备电极锭，其中，电渣重熔工艺中的重熔电压为77V，重熔电流为14500~21500A（19300），熔速为770kg/h；
步骤s 6、锻造：
步骤s61、对对电极锭进行高温扩散处理，且处理时间不小于36h（34）；
步骤s62、先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理，且电极锭终锻温度为770℃；
步骤s 7、热处理冷轧辊：将冷轧辊放入热处理炉内、并当热处理炉升温至950℃时保温26h→出炉雾冷470℃时保温5h→热处理炉升温至790℃时保温28h→热处理炉以30℃/h的冷却速度冷却至480℃时保温5h→热处理炉升温至690℃保温70h→热处理炉冷至200℃时，冷轧辊出炉并空冷至室温；
步骤s 8、粗、精加工冷轧辊：粗加工冷轧辊→调质热处理冷轧辊→半精加工冷轧辊→最终热处理冷轧辊→精加工冷轧辊→冷轧辊成品。
经对制得的铌微合金化冷轧辊进行检测，其辊身硬度为98 HSD，辊面硬度均匀性与工作层内硬度落差为±1HSD，使用寿命相对于常规的Cr5轧辊可延长17%。
实施例2.3
本实施例涉及一种铌微合金化冷轧辊，其化学成分及质量百分比为：C：0.88；Si：0.84；Mn：0.45；Cr：5.98；Mo：0.69；V：0.30；Ni：0.31；Nb：0.03；S≤0.009；P≤0.011，余量为Fe和不可避免的杂质。该铌微合金化冷轧辊的制造方法如下：
步骤s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C：0.88；Si：0.84；Mn：0.45；Cr：5.98；Mo：0.69；V：0.30；Ni：0.31；Nb：0.03；S≤0.009；P≤0.011的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水，其中，钢水的出炉温度为1680℃，铌铁粉的粒度为2mm，铌的质量百分比为65%；
步骤s 2、精炼：在钢包精炼炉内精炼冷轧辊用钢水；
步骤s 3、真空处理：在VD炉内真空处理冷轧辊用钢水；
步骤s 4、浇注电极棒、并对所述电极棒退火处理；
步骤s 5、电渣重熔铸锭：对电极棒进行电渣重熔处理，以制备电极锭，其中，电渣重熔工艺中的重熔电压为85V，重熔电流为21500A，熔速为780kg/h；
步骤s 6、锻造：
步骤s61、对对电极锭进行高温扩散处理，且处理时间34h；
步骤s62、先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理，且电极锭终锻温度为800℃；
步骤s 7、热处理冷轧辊：将冷轧辊放入热处理炉内、并当热处理炉升温至940~960℃时保温24h→出炉雾冷至500℃时保温5h→热处理炉升温至800℃时保温26h→热处理炉以30℃/h的冷却速度冷却至500℃时保温6h→热处理炉升温至700℃保温60h→热处理炉冷至250℃时，冷轧辊出炉并空冷至室温；
步骤s 8、粗、精加工冷轧辊：粗加工冷轧辊→调质热处理冷轧辊→半精加工冷轧辊→最终热处理冷轧辊→精加工冷轧辊→冷轧辊成品。
经对制得的铌微合金化冷轧辊进行检测，其辊身硬度为98HSD，辊面硬度均匀性与工作层内硬度落差为±1HSD，使用寿命相对于常规的Cr5轧辊可延长18%。
综上所述，采用如实施例一所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法制备的铌微合金化冷轧辊的辊身硬度均大于90HSD，辊面硬度均匀性与工作层内硬度落差均低于2HSD，且使用寿命相对于常规的Cr5轧辊均可延长约17%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铌微合金化冷轧辊的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
s1、冶炼：电炉冶炼并制备包含C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ni、P及S的钢水，且钢水由电炉出炉时，向钢水中随流加入铌铁粉，以制备冷轧辊用钢水；
s 2、精炼：在钢包精炼炉内精炼冷轧辊用钢水；
s 3、真空处理：在VD炉内真空处理冷轧辊用钢水；
s 4、浇注电极棒、并对电极棒进行退火处理；
s 5、电渣重熔铸锭：对电极棒进行电渣重熔处理，以制备电极锭；
s 6、锻造：先墩粗、后拔长电极锭以制备冷轧辊，并对冷轧辊进行喷雾冷却处理，且电极锭终锻温度为750℃~800℃；
s 7、热处理冷轧辊：将冷轧辊放入热处理炉内、并当热处理炉升温至940℃~960℃时保温24h~36h→出炉喷雾冷却至450℃~500℃时保温4h~10h→热处理炉升温至770℃~800℃时保温20h~32h→炉内冷却至450℃~500℃时保温2h~6h→热处理炉升温至680℃~700℃保温20h~120h→热处理炉冷至≤150℃~250℃时，冷轧辊出炉并空冷至室温；
s 8、粗、精加工冷轧辊；
其中，冷轧辊的各成分及其质量百分比为C：0.7~1.0，Si：0.6~1.5，Mn：0.3~0.6，Cr：4.0~6.0，Mo：0.5~1.0，V：0.2~0.5，Ni：0.2~0.5，Nb：0.01~0.08，P≤0.020，S≤0.015，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，其特征在于：步骤s1中，所述钢水的出炉温度为1500℃~1680℃，所述铌铁粉的粒度为1~3mm。
3.根据权利要求2所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，其特征在于：所述铌铁粉中铌的质量百分比为65%。
4.根据权利要求1所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，其特征在于：步骤s5中，电渣重熔工艺中的重熔电压为65 V ~85V，重熔电流为14500 A ~21500A，熔速为720 kg/h ~780kg/h。
5.根据权利要求1所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法，其特征在于： 在步骤s6前，对电极锭进行高温扩散处理，且处理时间不小于36h。
6.根据权利要求1所述的铌微合金化冷轧辊的制造方法制备的铌微合金化冷轧辊，其特征在于，其化学成分及质量百分比为：C：0.7~1.0，Si：0.6~1.5，Mn：0.3~0.6，Cr：4.0~6.0，Mo：0.5~1.0，V：0.2~0.5，Ni：0.2~0.5，Nb：0.01~0.08，P≤0.020，S≤0.015，其余为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求6所述的铌微合金化冷轧辊，其特征在于，其化学成分及质量百分比为：C：0.88；Si：0.9；Mn：0.40；Cr：5.90；Mo：0.66；V：0.27；Ni：0.26；Nb：0.03；S≤0.008；P≤0.013，余量为Fe和不可避免的杂质。
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