一种宽厚板热矫直机工作辊及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种宽厚板热矫直机工作辊，其化学成分按照质量百分比包括：C：0.45～0.55％；Si：0.8～1.5％；Mn：0.8～1.5％；Cr：3.0～4.0％；Mo：3.0～4.0％；V：0.8～1.2％；Al：0.3～1.0％，其余为Fe和不可避免的杂质。其能够满足宽厚板热矫直辊的技术要求，同时较现有的H13材料具有更好的基体强度和红硬性。本发明专利技术还提供了所述宽厚板热矫直机工作辊的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种宽厚板热矫直机工作辊及制造方法
本专利技术涉及矫直辊材料及制造领域，特别涉及一种用于宽度1300～4900mm，厚度10～100mm的宽厚板热矫直、减轻钢板表面压痕的工作辊及其制造方法。
技术介绍
在国内外宽厚板厂的轧线设备布置中，轧机－加速冷却－热矫直机的布置结构已经成为基本配置，热矫直机布置在加速冷却之后，经轧机轧制和快速冷却，钢板不可避免会产生各种板形缺陷和残余内应力，通过热矫机合理的辊缝设定，使板带在高温状态下发生较大的弹塑性变形，实现多次反复弯曲以达到矫直钢板、改善板形、降低内应力的目的。因此，热矫直机已成为保证厚板产品质量的关键设备。作为热矫直机的重要部件，矫直辊的材料技术发展相对缓慢。对相关专利和文献进行分析，结果如表1所示。目前矫直辊材料按用途可分为板带材矫直辊和棒材、管材、型钢等矫直辊，而板带材矫直辊按矫直按操作温度又分为热矫直和冷矫直两类。用于棒材、管材、型钢等矫直辊其材料多为高铬合金，其制造工艺以铸造为主，也有采用多金属复合或镶套工艺等。板带材矫直辊则以工、模具钢为主，为整体锻造工艺。这其中，用于冷矫直的矫直辊其材料多为高碳、低合金的工具钢或冷作模具钢，而用于热矫直的矫直辊其材料多为热作模具钢。目前宽厚板热矫直机工作辊主要采用H13（4Cr5MoSiV1）热作模具钢材料制造，辊面硬度在50～58HRC，采用H13材料的矫直机工作辊，钢板表面压痕是长期困扰宽厚板热矫直的一个难题，直接影响到钢板的表面质量。热矫直机压痕主要分为两类，一是纵向压痕，二是横向压痕，纵向压痕主要的发生原因是工作辊和支承辊之间的不均匀接触，产生局部应力过大，造成支承辊辊面剥落，剥落下的碎屑粘在工作辊表面上，形成米粒状的压痕，且在钢板上的分布面积较大。横向压痕主要是由于钢板头尾在咬钢时对辊面的撞击造成的，一般压痕在钢板上分布的面积很小，类似划伤的形貌。随着用户对钢板表面质量的要求越来越高，热矫直机辊面压痕已经成为生产高表面要求钢板的最大障碍。造成此类压痕的主要原因之一就是H13材料在热态下的基体强度和红硬性仍存在不足。根据宽厚板热矫直机的工作特性，工作辊需长期处于600～900℃温度条件下工作（辊面温度通常会达到500℃），因此除了要求更高的耐磨性能和综合力学性能之外，还需要优异的抗热冲击性能、红硬性和热硬性，满足高温矫直时的机械应力和热应力要求。表1文献和专利中的矫直辊合金成分表1中提到的文献1-11分别为：[1]姚年红,张青,沈新群.5m宽厚板冷矫辊失效分析[J].现代冶金,2009,(6):53-54.[2]熊杰,刘中原,张恒.大型锻钢冷矫直辊断裂失效分析与国产化[J].重型机械,2009,(4):50-53.[3]孙菲菲,张青,谢晶,王静妹,任政.进口冷矫直机工作辊断辊原因分析[J].现代冶金,2011,(5):14-18.[4]赵岽,吴庆君.德国DIN标准热作模具钢X40CrMoV5-1在热矫直辊材料中的应用[J].中国重型装备,2012,(2):27-29.[5]郑鹏飞,周峰.宽厚板热矫工作辊材料选择及热处理工艺分析[J].现代冶金,2011,(4):62-64.[6]袁厚之.高铬复合矫直辊[J].钢管,1993,(6):33-35.[7]袁厚之.高铬合金轧辊和矫直辊的研制及推广[J].焊管,2009,(3):31-34.[8]夏期成.Cr12MoV钢矫直辊高温盐浴快速加热淬火[J].金属热处理,1995,(5):34-36.[9]于文平,刘勇,张峰.Cr12MoV钢大型矫直辊的热处理[J].热处理,2003,(2):35-37.[10]刘素芳.超细长比薄板矫直机工作辊的热处理[J].江苏建材,2002,(1):32-34.[11]刘建军,曹爱滨.拉伸弯曲矫直辊的热处理[J].金属热处理,1999,(6):36.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是宽厚板热矫直机工作辊，能够满足宽厚板热矫直辊的技术要求，同时较现有的H13材料具有更好的基体强度和红硬性。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种宽厚板热矫直机工作辊，其化学成分按照质量百分比包括：本专利技术所述的宽厚板热矫直机工作辊主要用于宽度1300～4900mm，厚度10～100mm的宽厚板的矫直。优选的，所述宽厚板热矫直机工作辊的直径为345～360mm，辊身长度为5200mm。所述宽厚板热矫直机工作辊上还可以设置有冷却水孔。本专利技术还提供了所述宽厚板热矫直机工作辊的制备方法，其包括如下步骤：（1）经过锻造和锻造后热处理，将原料粗加工成辊坯；（2）调质热处理；（3）最终热处理；（4）回火处理；（5）精加工。优选的，在步骤（1）所述锻造过程中，由于较高的合金含量，如上所述的宽厚板热矫直机工作辊将存在一定量的共晶碳化物，因此需要妥善的进行六面锻造。锻造工艺如下：始锻温度为1050～1120℃，加热温度为1120～1170℃，终锻温度为850～900℃。步骤（1）所述锻造后热处理可以采用等温球化退火工艺，将矫直辊锻造坯料加热到860℃±10℃，保温10h，冷至710～720℃再等温20h，炉冷到550℃出炉。退火后硬度≤220HBS。在步骤（1）中所述锻造后处理步骤后，还可以进行超声波探伤。步骤（2）所述的调质热处理可以包括高温固溶、淬火和高温回火，所述高温固溶的温度为1150～1180℃，时间为3-10h；所述淬火为冷却至室温；所述高温回火温度为680～720℃，时间为24-48h。采用此调质热处理工艺能够最大限度的将共晶碳化物溶解并均匀化，即使还有未溶的共晶碳化物，也变得细小、分散而圆整，固溶后淬火并立即高温回火，能够得到有大量弥散析出的碳化物，其形态细小、圆整，为后续最终热处理提供理想的预备组织。步骤（3）所述最终热处理其中最关键的一道工序，决定了所述宽厚板热矫直机工作辊的使用性能，对于这种细长规格矫直机工作辊。现有技术中采用通常的整理热处理法，即在循环热风炉或盐浴槽里进行加热，待到奥氏体化保温结束后整体放入油槽进行淬火，会产生严重的变形问题。因此，本专利技术在达到淬硬层深度要求的同时尽量降低尺寸变形，最为有效的淬火方式为感应淬火，为满足辊身长度5200mm的厚板矫直机工作辊的加热和淬火。优选的，步骤（3）所述最终热处理采用卧式中频感应淬火机床进行，具体包括预热、感应加热和喷水冷却，所述预热温度500～600℃，预热时间10-20h；感应加热温度为1050～1150℃，所述卧式中频感应淬火机床感应线圈的行走速率0.5～1.5mm/s，用轧辊所需加热的长度除以感应线圈的行走速度可以得到感应加热时间。进一步的，所述卧式中频感应淬火机床的频率优选为800～2500Hz，选用的感应线圈直径比矫直机工作辊直径大20～30mm。为达到较强的冷却效果，所述喷水冷却采用双圈喷水冷却。步骤（4）所述回火处理，是指升温、保温和降温的回火过程，优选升温至500～550℃，保温，降温至室温；进一步优选的，采用三次回火处理，每一次的回火均升温至500～550℃，保温时间分别为10～20小时、分别降温至室温。每一次的保温温度和保温时间可以相同或不同。使用三次回火处理，可以充分消除冷却后残留的奥氏体组织，提高矫直辊的回火硬度稳定性和使用过程中的尺寸稳定性。步骤（5）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽厚板热矫直机工作辊，其特征在于，其化学成分按照质量百分比包括：

【技术特征摘要】
1.一种宽厚板热矫直机工作辊，其特征在于，其化学成分按照质量百分比包括：其制备方法包括如下步骤：(1)经过锻造和锻造后热处理，将原料粗加工成辊坯；(2)调质热处理；(3)最终热处理；(4)回火处理；(5)精加工；步骤(1)所述锻造为六面锻造，锻造工艺如下：始锻温度为1050～1120℃，加热温度为1120～1170℃，终锻温度为850～900℃；步骤(1)所述锻造后热处理采用等温球化退火工艺，将矫直辊锻造坯料加热到860℃±10℃，保温10h，冷至710～720℃再等温20h，炉冷到550℃出炉；步骤(3)所述最终热处理采用卧式中频感应淬火机床进行，具体包括预热、感应加热和喷水冷却；所述预热温度500～600℃，预热时间为10-20h，所述感应加热温度为1050～1150℃，卧式中频感应淬火机床的感应线圈的行走速率0.5～1.5mm/s...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼，范群，孙大乐，张志忠，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31