冷轧辊工具钢的加工方法 |
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| 申请号 | CN201611206389.0 | 申请日 | 2016-12-23 | 公开(公告)号 | CN106591683A | 公开(公告)日 | 2017-04-26 |
| 申请人 | 东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司; | 发明人 | 姚凤祥; 杨云志; 翟书研; 刘洪波; 李庆斌; 李颇; 李瑛; 于瑞芝; 徐咏梅; 刘向军; 唐刚; 毛威昂; 张程; 范宇静; 贾俊林; 赵贺; 李明; 翟利志; | ||||
| 摘要 | 冷 轧辊 工具 钢 的加工方法，它属于 冶金 技术领域。本 发明 是 冷轧 辊工具钢的加工方法，包括如下步骤：步骤1、 电弧 炉EBT初炼，LF精炼，VD 真空 除气，浇注成冷轧辊工具钢 电极 坯料；步骤2、将冷轧辊工具钢电极坯料 退火 ，退火出炉后清理，清理后进行电渣 重熔 得到冷轧辊工具钢电渣钢锭，将得到的冷轧辊工具钢电渣钢锭再次进行退火，退火出炉后清理，得到冷轧辊工具钢退火钢锭；步骤3、将冷轧辊工具钢退火钢锭装入炉中保温，预热及加热后进行 锻造 ，锻造后进行退火处理，得到冷轧辊毛坯；步骤4、将步骤3得到的冷轧辊毛坯进行光面加工并探伤检验，检验合格后得到冷轧辊辊坯。本发明加工方法生产的产品， 碳 化物分布细小、弥散，使用寿命长。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种冷轧辊工具钢的加工方法，其特征在于：包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 冷轧辊工具钢的加工方法技术领域背景技术[0003] 在冷轧过程中，冷轧辊要承受比热轧辊更大的轧制压力和剧烈摩擦带来剪切应力，而且轧制中经常出现的故障和事故使轧辊受到机械冲击和热冲击，加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题导致瞬间高温，使工作辊产生裂纹、粘辊甚至剥落而报废。为适应这样的工作条件，冷轧辊要具有高的表面硬度、优良的耐磨性和粗糙度保持能力，同时要有好的抗疲劳性能和抗事故性能。另外，随着轧制技术的发展，冷轧辊的工作环境也越来越苛刻，辊身长期处在高负荷、高速度的恶劣工作条件下，因此急需改善冷轧辊的使用性能。 [0004] 日本三菱钢铁公司开发了一种新型的高铬锻钢冷轧辊,实验证明:铬含量由3％提高到8％～10％,轧辊的耐磨性可提高近两倍,通过调整碳和铬的平衡,还可在较低的淬火温度下获得所需的冷轧工作辊硬度,从而降低断裂敏感性,减少轧辊断裂事故,抗裂性改善,可用于高载荷、高速度冷轧工作辊。但是8％Cr含量的辊坯钢种是在6％Cr含量钢种的基础上，增加V和Mo元素含量，Cr元素含量增加了2％，由于合金含量增加，在电渣钢锭内部易产生严重的成分偏析，钢锭在锻造加工时热塑性性能较差，生产制造难度较大。轧辊辊坯用钢材质本身碳化物网状、带状、液析以及夹杂物、气体、探伤等要求指标都很严格。 发明内容[0005] 本发明目的是基于冷轧辊工具钢提供一种提高钢锭合格率、提高产品质量的冷轧辊工具钢的加工方法。 [0006] 本发明通过以下技术方案实现：一种冷轧辊工具钢的加工方法，包括如下步骤： [0008] 步骤2、将步骤1制成的冷轧辊工具钢电极坯料退火，退火出炉后清理，清理后进行电渣重熔得到冷轧辊工具钢电渣钢锭，将得到的冷轧辊工具钢电渣钢锭再次进行退火，退火出炉后清理，得到冷轧辊工具钢退火钢锭； [0009] 步骤3、将步骤2中得到的冷轧辊工具钢退火钢锭装入加热炉中保温，预热、加热后进行锻造，锻造后进行退火处理，得到冷轧辊毛坯； [0010] 步骤4、将步骤3得到的冷轧辊毛坯进行光面加工及探伤检验，检验合格后得到冷轧辊辊坯。 [0011] 本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法，步骤1中真空精炼保持真空度为67帕以下，保持时间15min，破真空后通氩气15min；步骤2中电渣重熔的加热温度为1650℃～1750℃，加热时间为10～20h；步骤2中退火温度为840～860℃，退火时间为20～25h。 [0012] 本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法，步骤3中锻造方法包括如下步骤： [0013] 步骤a：将加热后的冷轧辊工具钢钢锭置于下平台上，冷轧辊工具钢钢锭的最后补缩端面朝上，然后在冷轧辊工具钢钢锭的上面放置一块弧形镦粗板进行镦粗，在压下量为冷轧辊工具钢退火钢锭原高度的22％～25％时，停顿5s～10s，再继续镦粗至冷轧辊工具钢钢锭原高度的35％～40％，然后将变形后的冷轧辊工具钢钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃～1200℃，保温时间4h～6h,得到变形钢锭；步骤a采用弧形镦粗板对电渣钢锭进行镦粗，可解决电渣钢锭内部缩孔被压入内部加深问题，可减少钢锭端部切除量，以提高产品的成材率，在镦粗过程时采取停顿操作，可使电渣钢锭内部恢复再结晶以提高塑性，避免钢锭内部产生裂纹，提高产品合格率达到95％； [0014] 步骤b：采用上平型砧、下V型砧方式，将步骤a得到的变形钢锭进行拔长，单边压下量30mm～40mm，总变形率在15％～20％，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃～1200℃，保温时间9h～10h,得到变形钢锭b；镦粗后拔长时采用单边30mm～40mm小压下量轻度锻打，可减少钢锭表面裂纹，同时碳化物得到一定程度的破碎，避免钢锭内部过热，提高产品合格率达到95％，减少废品量； [0015] 步骤c：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭b继续进行拔长，单边压下量60mm～70mm，总变形率在20％～25％，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃～1180℃，保温时间4h～6h,得到变形钢锭c；钢锭第一次被拔长后，返回加热炉进行加热，加热温度下降20℃，以避免产生后续锻造加工时出现钢锭内部过热现象，提高产品合格率达到95％，减少废品量； [0016] 步骤d：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭c继续进行拔长，拔长至钢锭中间辊身的一段长度的直径到工艺要求尺寸加45mm余量，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃～1180℃，保温时间4h～6h，得到变形钢锭d；在锻造辊身时增加余量，可为后续加工提高一定的压缩比，提高产品合格率达到95％； [0017] 步骤e：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭d的一端辊颈进行高温停锻拔长，所述的高温停锻拔长是上平型砧在接触到变形钢锭d时停顿4秒钟，然后再拔长，将所述的变形钢锭d的一端辊颈直径拔长到工艺要求尺寸，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃～1180℃，保温时间60min～70min，得到变形钢锭e；辊颈与辊身分开锻造加工，可避免辊颈处因晶粒粗大而得不到压力破碎，提高产品合格率达到95％； [0018] 步骤f：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭e的另一端辊颈进行高温停锻拔长，所述的高温停锻拔长是上平型砧在接触到变形钢锭d时停顿4s，然后再拔长，将所述的变形钢锭d的一端辊颈直径拔长到工艺要求尺寸，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃～1180℃，保温时间60min～70min，得到变形钢锭f； [0019] 步骤g：采用上平型砧、下V型砧方式，对变形钢锭f的表面及平直度进行修整，达到工艺要求，终锻温度控制在850℃～900℃，得到冷轧辊工具钢变形钢锭。 [0020] 本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法，步骤3中锻后退火温度是两个温度区间，首先在870～890℃的温度下退火12～16h，然后再730～750℃的温度下退火20～25h。 [0021] 本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法，所述的步骤b中加热炉进行加热，加热温度1200℃，保温时间10h；所述的步骤c中加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间6h；钢锭第一次被拔长后，返回加热炉进行加热，加热温度相比于第一次拔长下降20℃，以避免产生后续锻造加工时出现钢锭内部过热现象，提高产品合格率达到95％，减少废品量。 [0022] 本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法，所述的冷轧辊工具钢中Cr含量是8％。本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法，生产出性能突出的8％Cr含量的辊坯，球化组织达到2～3级，碳化物网状≤2.0级，碳化物带状、碳化物液析≤1.0级，非金属夹杂物总和≤2.0级，探伤合格率由原来的75％提高到95％。本发明所述的冷轧辊工具钢的加工方法生产的产品，碳化物分布细小、弥散，使用寿命长。 附图说明 [0023] 附图1是本发明中的冷轧辊工具钢的球化组织的金相图片； [0024] 附图2是本发明中的冷轧辊工具钢的碳化物带状组织的金相图片； [0025] 附图3是本发明中的冷轧辊工具钢的碳化物液析组织的金相图片； [0026] 附图4是本发明中的冷轧辊工具钢的碳化物网状组织的金相图片。 具体实施方式[0027] 具体实施方式一： [0028] 一种冷轧辊工具钢的加工方法，包括如下步骤： [0029] 步骤1、电弧炉EBT初炼，LF精炼，VD真空除气，浇注成冷轧辊工具钢电极坯料； [0030] 步骤2、将步骤1制成的冷轧辊工具钢电极坯料退火，退火出炉后清理，清理后进行电渣重熔得到冷轧辊工具钢电渣钢锭，将得到的冷轧辊工具钢电渣钢锭再次进行退火，退火出炉后清理，得到冷轧辊工具钢退火钢锭； [0031] 步骤3、将步骤2中得到的冷轧辊工具钢退火钢锭装入炉中保温，预热及加热后进行锻造，锻造后进行退火处理，得到冷轧辊毛坯； [0032] 步骤4、将步骤3得到的冷轧辊毛坯进行光面加工及探伤检验，检验合格后得到冷轧辊辊坯。 [0033] 本实施方式步骤1中真空精炼保持真空度为67帕以下，保持时间15min，破真空后通氩气15min； [0034] 本实施方式步骤2中电渣重熔的加热温度为1750℃，加热时间为20h；步骤2中退火温度为860℃，退火时间为25h。 [0035] 本实施方式中步骤3中锻后退火温度是两个温度区间，首先在890℃的温度下退火13h，然后再750℃的温度下退火22h。 [0036] 具体实施方式二： [0037] 根据具体实施方式一所述的冷轧辊工具钢的加工方法，步骤3中锻造方法包括如下步骤： [0038] 步骤a：将加热后的冷轧辊工具钢钢锭置于下平台上，冷轧辊工具钢钢锭的最后补缩端面朝上，然后在冷轧辊工具钢钢锭的上面放置一块弧形镦粗板进行镦粗，在压下量为冷轧辊工具钢钢锭原高度的22％时，停顿5s，再继续镦粗至冷轧辊工具钢钢锭原高度的35％，然后将变形后的冷轧辊工具钢钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间 4h,得到变形钢锭； [0039] 步骤b：采用上平型砧、下V型砧方式，将步骤a得到的变形钢锭进行拔长，单边压下量30mm，总变形率在15％，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间9h，得到变形钢锭b； [0040] 步骤c：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭b继续进行拔长，单边压下量60mm，总变形率在20％，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃，保温时间4h,得到变形钢锭c； [0041] 步骤d：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭c继续进行拔长，拔长至钢锭中间辊身的一段长度的直径到工艺要求尺寸加45mm余量，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃，保温时间4h，得到变形钢锭d； [0042] 步骤e：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭d的一端辊颈进行高温停锻拔长，所述的高温停锻拔长是上平型砧在接触到变形钢锭d时停顿4秒钟，然后再拔长，将所述的变形钢锭d的一端辊颈直径拔长到工艺要求尺寸，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃，保温时间60min，得到变形钢锭e； [0043] 步骤f：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭e的另一端辊颈进行高温停锻拔长，所述的高温停锻拔长是上平型砧在接触到变形钢锭d时停顿4s，然后再拔长，将所述的变形钢锭d的一端辊颈直径拔长到工艺要求尺寸，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1160℃，保温时间60min，得到变形钢锭f； [0044] 步骤g：采用上平型砧、下V型砧方式，对变形钢锭f的表面及平直度进行修整，达到工艺要求，终锻温度控制在850℃，得到冷轧辊工具钢变形钢锭。 [0045] 本实施方式中8％Cr含量的辊坯钢种是在6％Cr含量钢种的基础上，增加V和Mo元素含量，Cr元素含量增加了2％，由于合金含量增加，在电渣钢锭内部易产生严重的成分偏析，钢锭在锻造加工时热塑性性能较差，生产制造难度较大。轧辊辊坯用钢材质本身碳化物网状、带状、液析以及夹杂物、气体、探伤等要求指标都很严格。根据此钢种自身特性，合理制定电渣钢锭在锻造加工前高温均质化温度和时间，在锻造加工时采用“轻-重-轻”的锻造方式，即电渣钢锭在初始阶段锻造时要轻度锻打，在碳化物得到一定程度的破碎后，再大压下量锻造，镦粗后拔长时采用单边30mm小压下量轻度锻打，待返炉保温后出炉拔长时可单边60mm大压下量重度锻打。 [0046] 本实施方式所述的冷轧辊工具钢的加工方法，生产出性能突出的8％Cr含量的辊坯，本发明制备的冷轧辊工具钢的金相图片如附图1、附图2、附图3、附图4所示，球化组织达到2级，碳化物网状≤2.0级，碳化物带状、碳化物液析≤1.0级，非金属夹杂物总和≤2.0级，探伤合格率由原来的75％提高到95％。 [0047] 具体实施方式三： [0048] 根据具体实施方式一所述的冷轧辊工具钢的加工方法，步骤3中锻造方法包括如下步骤： [0049] 步骤a：将加热后的冷轧辊工具钢退火钢锭置于下平台上，冷轧辊工具钢钢锭的最后补缩端面朝上，然后在冷轧辊工具钢钢锭的上面放置一块弧形镦粗板进行镦粗，在压下量为冷轧辊工具钢钢锭原高度的25％时，停顿10s，再继续镦粗至冷轧辊工具钢退火钢锭原高度的40％，然后将变形后的冷轧辊工具钢钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1200℃，保温时间6h,得到变形钢锭； [0050] 步骤b：采用上平型砧、下V型砧方式，将步骤a得到的变形钢锭进行拔长，单边压下量40mm，总变形率在20％，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1200℃，保温时间10h,得到变形钢锭b； [0051] 步骤c：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭b继续进行拔长，单边压下量70mm，总变形率在25％，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间6h,得到变形钢锭c； [0052] 步骤d：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭c继续进行拔长，拔长至钢锭中间的一段长度(辊身)的直径到工艺要求尺寸加45mm余量，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间6h，得到变形钢锭d； [0053] 步骤e：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭d的一端辊颈进行高温停锻拔长，所述的高温停锻拔长是上平型砧在接触到变形钢锭d时停顿4秒钟，然后再拔长，将所述的变形钢锭d的一端辊颈直径拔长到工艺要求尺寸，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间70min，得到变形钢锭e； [0054] 步骤f：采用上平型砧、下V型砧方式，将变形钢锭e的另一端辊颈进行高温停锻拔长，所述的高温停锻拔长是上平型砧在接触到变形钢锭d时停顿4s，然后再拔长，将所述的变形钢锭d的一端辊颈直径拔长到工艺要求尺寸，然后将变形完的钢锭返回加热炉进行加热，加热温度1180℃，保温时间70min，得到变形钢锭f； [0055] 步骤g：采用上平型砧、下V型砧方式，对变形钢锭f的表面及平直度进行修整，达到工艺要求，终锻温度控制在900℃，得到冷轧辊工具钢变形钢锭。 [0056] 本实施方式采用弧形镦粗板对电渣钢锭进行镦粗，可解决电渣钢锭内部缩孔被压入内部加深问题，可减少钢锭端部切除量；在镦粗过程时采取停顿操作，可使电渣钢锭内部恢复再结晶以提高塑性，避免钢锭内部产生裂纹；镦粗后拔长时采用单边40mm小压下量轻度锻打，可减少钢锭表面裂纹，同时碳化物得到一定程度的破碎，避免钢锭内部过热；钢锭第一次被拔长后，返回加热炉进行加热，加热温度下降20℃，以避免产生后续锻造加工时出现钢锭内部过热现象；在锻造辊身时增加余量，可为后续加工提高一定的压缩比；辊颈与辊身分开锻造加工，可避免辊颈处因晶粒粗大而得不到压力破碎，以提高产品合格率。 [0057] 本实施方式所述的冷轧辊工具钢的加工方法，生产出性能突出的8％Cr含量的辊坯，球化组织达到2级，碳化物网状≤2.0级，碳化物带状、碳化物液析≤1.0级，非金属夹杂物总和≤2.0级，探伤合格率由原来的75％提高到95％。 [0058] 具体实施方式四： [0059] 根据具体实施方式一所述的冷轧辊工具钢的加工方法，步骤1中EBT粗炼+LF精炼+VD真空脱气，针对8％Cr含量辊坯的成品化学成分要求，并考虑进行电渣重熔时易烧损元素的烧损量，首先设定了该钢种的内控坯料成分。8％Cr含量辊坯用钢的冶炼选择炉料时要严格控制有害元素Pb、Sn、As、Sb、Bi含量。P及温度合适时全扒渣，且保证足够的扒渣量。当脱氧良好，渣子变白，出钢温度合适时出钢，出钢同时吹氩。钢包到LF精炼位后给电升温，加热一定时间后取样，根据分析结果调整成分符合要求。当钢液温度适宜，渣子白、脱氧良好后进行真空精炼。真空度67帕以下，保持15分钟，破真空后弱吹氩15分钟。浇注电极坯料，在生产过程中选择合适的浇铸温度和浇铸速度。电极坯料退火，退火出炉后清理，进行电渣重熔。 [0060] 具体实施方式五： [0061] 根据具体实施方式一所述的冷轧辊工具钢的加工方法，电渣重熔时，首先加强对渣料的烘烤，确保渣料的加热温度和加热时间；且在化渣时，渣料要均匀地分批加入，以保证化渣质量，渣化清后方可进入精炼期。尤其要注意补缩期操作的控制，以保证实现缩孔深度最小、体积最小，提高电渣锭的成材率。电渣重熔过程中根据锭型大小合理的控制熔化速率，保证熔化速率均衡稳定。电渣锭退火处理，退火后进行清理取样，然后转到锻造厂进行加热、锻造工序。 [0062] 具体实施方式六： [0063] 根据具体实施方式一所述的冷轧辊工具钢的加工方法，电渣锭装入待料炉加热，在升至锻造温度后，进行高温均质化处理，其目的是为了改善或消除在冶金过程中形成的成分不均匀性，加热保温后进行锻造。8％Cr含量钢其锻造特性要比6％Cr含量的差一些。采用镦粗、拔长的锻造方式，满足锻造比≥3的要求，充分破碎粗大的树枝状碳化物。温度低于900℃时可对钢锭进行小压下量修整。锻造过程中关键控制高温扩散的温度和保温时间、锻造每火次的返炉保温温度和时间、每火次的变形量和终锻温度的控制。 |
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