半高速钢BD辊及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半高速钢BD辊及其制造方法，尤其是一种应用于型钢轨梁BD轧机的轧辊，属于轧辊制造技术领域。整体为半高速钢材质，各合金成分及重量百分含量为C0.3～1.5％，Si0.2～1.4％，Mn0.2～1.0％，Cr1.5～5.0％，Ni≤1.0％，Mo0.5～2％，W0.5～1.5％，V≤1.5％，其余为铁和不可避免的杂质；制造方法包括熔炼原料、整体浇注、保温脱模、预热处理和热处理步骤，热处理采用高温淬火+高温回火处理工艺。本发明专利技术组织为回火索氏体上分布着≤3％的颗粒状碳化物，轧辊宏观硬度控制在HSD50～70，耐磨性较高，抗拉强度为≥800MPa，抗裂纹扩展能力高，轧辊下机辊面质量好、在机磨损小。较好的满足轨梁轧制，特别是轨梁轧制时对轧辊高强度、高耐磨性、高抗冲击性、高抗热裂性的需求。

【技术实现步骤摘要】
半高速钢BD辊及其制造方法
本专利技术涉及一种半高速钢BD辊及其制造方法，尤其是一种应用于型钢轨梁BD轧机的轧辊，属于轧辊制造

技术介绍
我国型钢生产历史悠久，品种规格繁多，用途广泛，在轧钢生产中占有非常重要的位置，据统计各类形状的型钢有1500多种，尺寸规格达到4000多个。在我国型钢被广泛地应用在能源、交通、农田水利、房屋建筑等基本建设中，占我国钢材总产量的50％左右。型钢轧机按照其用途及生产产品的规格可以分为轨梁大型、中小型及线材轧机三大类，均从尺寸精度(形状完美性)、表面质量(无气泡、裂纹、结疤、折叠、夹杂及压入的氧化铁皮)和机械性能三方面进行要求。型钢的机械性能直接关系到结构件的刚度和强度，不同产品有不同的要求。随着钢铁行业发展，型钢轨梁BD(开坯)轧机对轧辊的耐磨性、强度、抗热疲劳能力提出了更高的要求，合金钢、锻钢、合金球铁材质轧辊，由于在机磨损大、换辊周期短、轧辊使用安全系数相对偏低、下机辊面质量差等，已经逐渐不能满足用户需求。为适应市场需求，拓宽公司产品品种，亟需进行新型型钢轨梁BD辊的研制。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种半高速钢BD辊及其制造方法，耐磨性较好、抗拉强度高，抗裂纹扩展能力强，较好的满足轧机对轧辊不同使用性能的要求。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种半高速钢BD辊，其特征在于：整体为半高速钢材质，其特征在于：各合金成分及重量百分含量为C0.3～1.5％，Si0.2～1.4％，Mn0.2～1.0％，Cr1.5～5.0％，Ni≤1.0％，Mo0.5～2％，W0.5～1.5％，V≤1.5％，其余为铁和不可避免的杂质。本专利技术技术方案的进一步改进在于：各合金成分及重量百分含量为C0.9～1.4％，Si0.8～1.4％，Mn0.4～0.9％，Cr3.5～5.0％，Ni0.5～1.0％，Mo1.0～1.8％，W0.8～1.2％，V0.5～1.5％，其余为铁和不可避免的杂质。一种半高速钢BD辊的制造方法，包括以下步骤：A、熔炼原料：将半高速钢原材料采用电弧炉+炉外精炼进行钢水冶炼，冶炼温度为1450～1600℃，得到材料钢水；B、整体浇注：将步骤A熔炼好的材料钢水转移到浇包中，底注浇注到铸型内，浇注温度1450～1550℃；C、轧辊保温120～180h后脱模，脱模后对轧辊外形及尺寸进行粗加工，并进行整辊探伤检测；D、预热处理：将探伤合格后的轧辊的辊颈包裹隔热保温材料，辊身压铠装热电偶，外接温控仪表，利用台车式高温电阻炉对轧辊进行加热，加热到650～850℃，以辊身压铠装热电偶测温为准，保温时间10～30h后降温至400～600℃出台车式高温电阻炉后进行差温热处理；E、热处理：采用高温淬火+高温回火处理工艺，将轧辊吊到差温炉加热辊身，淬火温度为炉温1000～1200℃，淬火保温50～120min后，将轧辊吊运至喷淬设备依次对辊身进行喷雾、吹风和空冷处理，待辊身温度降至400～600℃时进行多次回火处理，回火前拆除辊颈包裹的隔热保温材料，回火温度为辊温500～600℃，每一次的回火时间均为10～40h；回火完成后，按所需尺寸对辊坯进行精加工，制成成品，进行超声波检测、硬度测试和金相组织检验。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤D中的隔热保温材料为石棉纤维毡或陶瓷纤维毡。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤D中的加热速度为10～50℃/h。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤E中的淬火介质为水经压缩空气雾化后的液化气体。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤E中的回火次数为两次以上。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤E中热处理后的轧辊的金相组织包括回火索氏体基体和面积率≤3％的碳化物。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤E中热处理后的轧辊的硬度为50～70HSD，抗拉强度≥800MPa。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：本专利技术为一种适用于型钢轨梁BD轧机的半高速钢轧辊，其碳含量控制为0.3～1.5％，合金含量控制为4.0～14.0％，组织为回火索氏体上分布着≤3％的颗粒状碳化物，轧辊宏观硬度控制在HSD50～70，耐磨性较高，抗拉强度为≥800MPa，抗裂纹扩展能力高，轧辊下机辊面质量好、在机磨损小。较好的满足轨梁轧制，特别是轨梁轧制时对轧辊高强度、高耐磨性、高抗冲击性、高抗热裂性的需求。本专利技术中的半高速钢BD辊耐磨性较传统的合金钢、锻钢、合金球铁提高20％以上，强度提高10％以上，抗热裂性提高20％以上，能够有效降低吨钢消耗，降低采购成本，提高轧制周期及使用安全性。本专利技术中的半高速钢BD辊高耐磨性的实现，主要是通过Cr、V等合金元素的添加，增加基体中碳化物耐磨质点数量达到耐磨性提高的目的。高强度、高的抗冲击性的实现主要是通过碳化物质点弥散强化及Ni元素添加强化基体。高的抗热裂性主要是通过降低大块碳化物含量，以及高温热处理使碳化物边缘钝化，降低碳化物对基体的割裂作用来实现。加入的Mo、W等合金元素，能有效地消除回火脆性，使其具有良好的冲击韧性、硬度和强度，可显著提高钢的淬透性，钼在耐热钢中对铁素体有固溶强化作用，同时，也能提高碳化物的稳定性，对钢的强度产生有利的作用，钼是提高热强性最有效的合金元素，也是提高钢的抗热脆性和回火脆性的主要元素之一。钼能细化钢的晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，W具有良好的高温强度。由于合金元素的调整及添加，轧辊宏观硬度及强度得到提高，原合金钢、锻钢、合金球铁硬度分别为35～45、35～45、42～55HSD，强度通常分别为≥700Mpa、≥750Mpa、≥550MPa，在机磨损相对值分别为1、1、1.5～2.5，而本专利技术的半高速钢BD辊硬度可以控制在50～70HSD之间，强度达到800MPa以上，半高速钢BD辊拥有较高的耐磨性和良好的抗热裂性，在机磨损相对值为2.5～3.5，在机周期可达到合金球铁的2倍以上，轧辊下机辊面质量好、在机磨损小，下机重车量也大幅降低。淬火中随着辊身温度的降低，依次进行喷雾、吹风和空冷处理，也即辊身温度高时采取进行喷雾处理，辊身温度低时采取进行空冷处理，中间阶段采取吹风处理，冷却强度随着温度的降低而降低，淬火效果好。本专利技术根据型钢轨梁BD机架对轧辊的性能要求，采用整体铸造方式生产，辊身辊颈采用不同的热处理方式来满足轧机对轧辊辊身、辊颈的使用性能要求，差温热处理方式，显著提高使用寿命，并降低生产成本，有效满足生产需要。附图说明图1为本专利技术的半高速钢BD辊放大100倍的金相组织照片，采用光学显微镜在腐蚀状态下拍摄，其中白色的为碳化物，黑色的为回火索氏体。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：如图1所示，一种半高速钢BD辊，各合金成分及重量百分含量为C0.5％，Si0.45％，Mn0.7％，Cr5％，Ni0.5％，Mo0.9，W0.5％，V0.2％，其余为铁和不可避免的杂质。半高速钢BD辊的制造方法包括如下步骤：A、熔炼原料：将半高速钢原材料采用电弧炉+炉外精炼进行钢水冶炼，冶炼温度为1500℃，得到材料钢水；B、整体浇注：将步骤A熔炼好的材料钢水转移到浇包中，底注浇注到铸型内，浇注温度1490℃；C、轧辊保温180h后脱模，脱模后对轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半高速钢BD辊，其特征在于：整体为半高速钢材质，其特征在于：各合金成分及重量百分含量为C0.3～1.5％，Si0.2～1.4％，Mn0.2～1.0％，Cr1.5～5.0％，Ni≤1.0％，Mo0.5～2％，W0.5～1.5％，V≤1.5％，其余为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种半高速钢BD辊的制造方法，其特征在于：半高速钢BD辊整体为半高速钢材质，各合金成分及重量百分含量为C0.3～1.5%，Si0.2～1.4%，Mn0.2～1.0%，Cr1.5～5.0%，Ni≤1.0%，Mo0.5～2%，W0.5～1.5%，V≤1.5%，其余为铁和不可避免的杂质；半高速钢BD辊的制造方法包括以下步骤：A、熔炼原料：将半高速钢原材料采用电弧炉+炉外精炼进行钢水冶炼，冶炼温度为1450～1600℃，得到材料钢水；B、整体浇注：将步骤A熔炼好的材料钢水转移到浇包中，底注浇注到铸型内，浇注温度1450～1550℃；C、轧辊保温120～180h后脱模，脱模后对轧辊外形及尺寸进行粗加工，并进行整辊探伤检测；D、预热处理：将探伤合格后的轧辊的辊颈包裹隔热保温材料，辊身压铠装热电偶，外接温控仪表，利用台车式高温电阻炉对轧辊进行加热，加热到650~850℃，以辊身压铠装热电偶测温为准，保温时间10～30h后降温至400～600℃出台车式高温电阻炉后进行差温热处理；E、热处理：采用高温淬火+高温回火处理工艺，将轧辊吊到差温炉加热辊身，淬火温度为炉温1000～1200℃，淬火保温50～120min后，将轧辊吊运至喷淬设备依次对辊身进行喷雾、吹风和空冷处理，待辊身温度降至400～600℃时进行多次回火处理，回火前拆除辊颈包裹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娣，彭书平，岳景朝，韩建宁，冯栋，
申请(专利权)人：中钢集团邢台机械轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13