專利名稱：50Cr3MoV支承輥用鋼和熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中型和大型金屬板帶軋機(包括單機架軋機和多機架連續(xù)軋機)上的重要承受軋制力部件支承輥用鋼和熱處理方法。
背景技術(shù)：
近十幾年來中國鋼鐵工業(yè)和有色金屬加工工業(yè)高速發(fā)展。金屬板帶材是鋼鐵和有色金屬工業(yè)提供給諸多制造業(yè)的重要原材料。由于我國板帶材的質(zhì)量和生產(chǎn)率與發(fā)達(dá)國家尚有差距，改進(jìn)支承輥鋼和熱處理方法是提高板帶材的生產(chǎn)質(zhì)量和提高軋機生產(chǎn)率的有效途徑之一。圖1為支承輥簡圖。圖1中1區(qū)為支承輥的工作層即表層區(qū)。在高速轉(zhuǎn)動下此區(qū)支撐著工作輥5的工作面，參見圖2。工作輥5的軋制負(fù)荷傳遞到支承輥4的表層區(qū)1，對此區(qū)要求硬度高、硬化層深和耐磨性能好。支承輥的2區(qū)為支承輥的中間區(qū)，要求此區(qū)具有良好的強度和較高的塑性和韌性，能承受重載和一定的沖擊截荷；支承輥的3區(qū)為輥頸區(qū)， 此區(qū)套裝軸承和軸承箱，其性能要求與2區(qū)基本相同。由于支承輥1區(qū)和2區(qū)的性能要求不同，此兩區(qū)進(jìn)行的熱處理工藝和熱處理方法不同，熱處理后的性能也不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種50Cr3MoV支承輥用鋼和熱處理方法，本發(fā)明由于采用中高碳中合金鋼，提高了支承輥整體的綜合力學(xué)性能，從而使支承輥的抗斷裂能力和抗沖擊能力得到改善，對于支承輥的表層區(qū)(1區(qū))的耐磨性和抗剝落性能也得到提高。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種50Cr3MoV支承輥用鋼，所述鋼的化學(xué)成分重量百分比為碳C 0. 45 0. 56，錳Mn 0. 35 0. 70，硅 Si 0.35 0.65，磷 P 彡 0.025，硫 S 彡 0.025，鉻 Cr 2. 80 3. 60，鎳 Ni 彡0.40，鉬Mo 0.50 0.80，釩V 0.08 0.20，銅彡0. 25，其余為鐵!^e和其他雜質(zhì)。一種50Cr3MoV支承輥用鋼的熱處理方法，所述支承輥獲得最終性能的熱處理需進(jìn)行二次；第一次熱處理對支承輥整體淬火回火，淬火加熱溫度為850 920°C，保溫時間視支承輥輥身直徑的大小確定，對于輥身直徑Φ 500 Φ 1500mm的支承輥保溫時間為9 30小時；然后在機油中冷卻80 200分鐘，出油后再行回火，回火溫度為500 650°C，回火保溫時間為40 120小時；處理后的硬度為肖氏硬度HSD 35 50 ；
第二次熱處理對支承輥輥身表層硬化熱處理，支承輥預(yù)熱溫度為500 600°C，保溫時間為10 20小時，然后以彡900C /小時快速加熱到880 920°C保溫2 4小時后進(jìn)行淬火；淬火液為水或油，總冷卻時間為80 200分鐘；出油后立即回火，回火溫度為300 560°C，回火保溫時間為50-150小時。所述第二次熱處理對支承輥輥身表層硬化熱處理，使得支承輥輥身表層區(qū)獲得要求的硬度，為肖氏硬度HSD50 75，硬化層深度為40 60mm。
本發(fā)明由于采用中碳合金鋼，提高了支承輥整體的綜合力學(xué)性能，從而使支承輥的抗斷裂能力和抗沖擊能力得到改善，表層區(qū)的耐磨性和抗剝落性能也得到提高。本發(fā)明 50Cr3MoV支承輥用鋼制造的支承輥可用于鋼鐵工業(yè)冷、熱中厚板和薄鋼板軋機，也可用于鋁板帶和鋁箔軋機。由于支承輥的使用壽命長，降低了板帶材的生產(chǎn)成本，提高了板帶材的質(zhì)量。


圖1為支承輥簡圖2為裝有支承輥軋機的工作原理圖； 圖3為支承輥整體熱處理工藝曲線； 圖4為支承輥輥身表層熱處理工藝曲線； 圖5為支承輥輥身表層硬化處理用立式電阻帶快速加熱爐； 圖6實例1、2支承輥簡圖； 圖7實例1、2支承輥整體熱處理工藝曲線； 圖8實例1、2支承輥輥身表層熱處理工藝曲線； 圖9實例3支承輥整體熱處理工藝曲線； 圖10實例3支承輥輥身表層熱處理工藝曲線；
圖中1表層區(qū)，2中間區(qū)，3輥頸區(qū)，4支承輥，5工作輥，6機架，7金屬板帶，8爐體，9電阻帶發(fā)熱體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種50Cr3MoV支承輥用鋼，所述鋼的化學(xué)成分重量百分比(％)為碳(C) 0. 45 0. 56，猛(Mn) 0. 35 0. 70，硅(Si) 0. 35 0. 65，磷(P)彡 0. 025，硫(S)彡 0. 025，鉻(Cr) 2. 80 3. 60，鎳(Ni) ^ 0. 40，鉬(Mo) 0. 50 0. 80，釩(V) 0. 08 0. 20，銅(Cu) ^ 0. 25， 其余為鐵(Fe)和其他雜質(zhì)。所述支承輥獲得最終性能的熱處理需進(jìn)行二次。第一次熱處理對支承輥整體淬火回火，采用常規(guī)的淬火回火處理工藝，處理后的硬度為肖氏硬度HSD 35 50，如圖3所示， 淬火加熱溫度為850 920°C，保溫時間視支承輥輥身直徑的大小按常規(guī)方法確定；對于輥身直徑Φ500 Φ 1500mm的支承輥保溫時間為9 30小時。然后在機油中冷卻80 200 分鐘，出油后再行回火，回火溫度為500 650°C，回火保溫時間為40 120小時。第二次熱處理對支承輥輥身表層硬化熱處理，這是本發(fā)明的主要創(chuàng)新點，經(jīng)表層硬化熱處理后可使輥身表層區(qū)獲得要求的硬度，一般為肖氏硬度HSD50 75，硬化層深度為40 60mm，如圖4所示，支承輥預(yù)熱溫度為500 600°C，保溫時間為10 20小時，然后快速加熱900C /小時)到880 920°C保溫2 4小時后進(jìn)行淬火；淬火液為水或油， 總冷卻時間為80 200分鐘。出油后立即回火，回火溫度為300 560°C，回火保溫時間為 50-150 小時。第二次支承輥輥身表層硬化處理在專用的熱處理爐中進(jìn)行。圖5為支承輥輥身表層硬化處理用立式電阻帶快速加熱爐，支承輥4被放置于爐體8內(nèi)，由安裝于爐膛內(nèi)壁的電阻帶發(fā)熱體9加熱進(jìn)行處理。加熱速度可保持或超過90°C /小時；經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋貢r間可以使有效加熱深度達(dá)到60 100mm，熱處理后可以保證要求的淬火層深度。本發(fā)明50Cr3MoV支承輥用鋼的第一次熱處理保證支承輥中間區(qū)(2區(qū))和軸頸區(qū) (3區(qū))所要求的硬度和性能，稱為整體熱處理；第二次熱處理保證表層區(qū)(1區(qū))得到要求的高硬度，稱輥身表層硬化熱處理，參見圖1。實施例1
生產(chǎn)Φ 1200 (輥身直徑mm) X 2350 (輥身長度mm) X 5140 (總長度mm)鋼板熱精軋機支承輥2件。圖6為支承輥簡圖，單件成品重沈.5噸，輥頸要求硬度HS 35 45，輥身要求 HS 50 60。在電弧爐中煉鋼，澆注成80噸鋼錠。鋼錠的實際化學(xué)成分(重量百分比)為C 0. 51，Mn 0. 49，Si 0. 56，S 0. 007，P 0. 019，Cr 3. 05，Ni 0. 14，Cu 0. 11，Mo 0. 74，V 0. 08。80噸鋼錠在12000噸水壓機上自由鍛，開鍛溫度為1240°C，終鍛溫度為850°C。鐓粗比為1.6，拔長比為3. 1，坯料在臺車式煤氣加熱爐中進(jìn)行鍛后熱處理。鍛坯生產(chǎn)完成后進(jìn)行粗加工和無損檢查，合格后轉(zhuǎn)入第一次支承輥整體熱處理。 支承輥整體熱處理后可得到良好的綜合力學(xué)性能。熱處理工藝曲線如圖7所示，淬火加熱溫度為890°C，保溫時間20小時；然后在機油中冷卻200分鐘，出油后再行回火，回火溫度為650°C，回火保溫時間為80小時；按此工藝處理后的力學(xué)性能為肖氏硬度HS 38，抗拉強度ob 771 MPa，屈服強度σ s 573MPa，延伸率δ 5 (%) 21. 7，面縮率Ψ (%) 54. 0，沖擊韌性 a ku 57.5J/cm2。整體熱處理完后進(jìn)行半精加工，之后轉(zhuǎn)入第二次輥身表層硬化熱處理。經(jīng)此處理可使支承輥輥身(圖6中Φ 1200 X 2350部分)表面一層約50 IOOmm深處得到高硬度。本支承輥輥身硬度要求肖氏硬度HSD50 60。按圖8工藝曲線在立式電阻帶快速加熱爐中加熱淬火回火，支承輥輥身預(yù)熱溫度為600°C，保溫時間為15小時，然后以>90°C/小時快速加熱到900°C保溫3小時后進(jìn)行淬火；淬火液為油，總冷卻時間為180分鐘；出油后立即回火，回火溫度為560°C，回火保溫時間為120小時，得到要求的硬度實測為HSD56 58，為合格品。實施例2
與實施例1產(chǎn)品相同為2件Φ 1200 (輥身直徑mm) X 2350 (輥身長度mm) X 5140 (總長度mm)鋼板熱精軋機支承輥2件，參見圖6。鋼水冶煉與實施例1相同，鋼錠為80噸。鋼錠的實際化學(xué)成分(重量百分比)為=C 0. 46，Mn 0. 56，Si 0. 58，S 0. 008，P 0. 020，Cr 3. 35，Ni 0. 14，Cu 0. 16，Mo 0. 71，V 0. 09。80噸鋼錠的鍛壓與實施例1相同，鍛件的鍛后熱處理與實施例1相同。第一次支承輥整體熱處理工藝曲線如圖7所示，淬火加熱溫度為890°C，保溫時間20小時；然后在機油中冷卻200分鐘，出油后再行回火，回火溫度為650°C，回火保溫時間為80小時。熱處理后的力學(xué)性能為肖氏硬度HS 37，抗拉強度ob 789 MPa，屈服強度os 584MPa，延伸率 δ 5 (%) 20. 4，面縮率 Ψ (%) 53. 8，沖擊韌性 a ku 53. 8J/cm2。第二次支承輥輥身表層硬化熱處理按圖8工藝曲線在立式電阻帶快速加熱爐中加熱淬火回火，支承輥輥身預(yù)熱溫度為600°C，保溫時間為15小時，然后以> 90°C /小時快速加熱到900°C保溫3小時后進(jìn)行淬火；淬火液為油，總冷卻時間為180分鐘；出油后立即
5回火，回火溫度為560°C，回火保溫時間為120小時。處理后的表層實測硬度為HSD 55 57，為合格品。實施例3
2件Φ960 (輥身直徑mm) X 1600 (輥身長度mm) X 3400 (總長度mm)鋁板冷軋機用支承輥。成品重12. 15噸，輥頸要求硬度HS45 55，輥身要求硬度HS75 80，硬化層深度彡35mm，硬度均勻性彡3HS。在電弧爐中冶煉并進(jìn)行鋼包真空精煉。鋼的實際化學(xué)成分(重量百分比)為C 0. 55，Mn 0. 56，Si 0. 50，S 0. 003，P 0. 012，Cr 2. 84，Ni 0. 29，Cu 0. 14，Mo 0. 57，V 0. 16。鋼錠開鍛溫度為1250°C，終鍛溫度800°C，鍛造比彡3. 5。鍛后熱處理為正火+回火。然后進(jìn)行粗加工和最終熱處理。第一次支承輥整體熱處理工藝曲線如圖9工藝。淬火加熱溫度為890°C，保溫時間 18小時，然后在機油中冷卻160分鐘，回火溫度為560°C，60小時爐冷至150°出爐。實測硬度為HS46 48。第二次支承輥輥身表層硬化熱處理按圖10工藝。在立式電阻帶快速加熱爐中加熱。輥身預(yù)熱溫度為550°C，保溫時間10小時，然后快速加熱升溫速度為95° /h，升至 900°C保溫2. 5小時。淬火液為水和油，在水中冷12分鐘，在油冷120分鐘，出油后立即回火。回火溫度為320°C，保溫時間100小時，在爐中冷至150°C出爐。處理結(jié)束后實測表層硬度為HS 74 76，硬度均勻性3HS為合格品。以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種50Cr3MoV支承輥用鋼，其特征是所述鋼的化學(xué)成分重量百分比為碳 0.45 0.56，猛 0.35 0.70，硅 0.35 0.65，磷彡 0.025，硫彡 0.025，鉻 2. 80 3. 60,11 <0.40，鉬0.50 0.80，釩0.08 0.20，銅< 0. 25，其余為鐵和其他雜質(zhì)。
2.實施權(quán)利要求1所述的50Cr3MoV支承輥用鋼的熱處理方法，其特征是所述支承輥獲得最終性能的熱處理需進(jìn)行二次；第一次熱處理對支承輥整體淬火回火，淬火加熱溫度為850 920°C，保溫時間視支承輥輥身直徑的大小確定，對于輥身直徑Φ 500 Φ 1500mm 的支承輥保溫時間為9 30小時；然后在機油中冷卻80 200分鐘，出油后再行回火，回火溫度為500 650°C，回火保溫時間為40 120小時；第二次熱處理對支承輥輥身表層硬化熱處理，支承輥輥身預(yù)熱溫度為500 600°C， 保溫時間為10 20小時，然后以彡900C /小時快速加熱到880 920°C保溫2 4小時后進(jìn)行淬火；淬火液為水或油，總冷卻時間為80 200分鐘；出油后立即回火，回火溫度為 300 560°C，回火保溫時間為50-150小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的50Cr3MoV支承輥用鋼的熱處理方法，其特征是所述第二次熱處理對支承輥輥身表層硬化熱處理，使得支承輥輥身表層區(qū)獲得要求的硬度，為肖氏硬度HSD50 75，硬化層深度為40 60mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種50Cr3MoV支承輥用鋼，所述鋼的化學(xué)成分重量百分比為碳0.45～0.56，錳0.35～0.70，硅0.35～0.65，磷≤0.025，硫≤0.025，鉻2.8～3.6，鎳≤0.40，鉬0.50～0.80，釩0.08～0.20，銅≤0.25，其余為鐵和其他雜質(zhì)。所述支承輥獲得最終性能的熱處理需進(jìn)行二次，第一次熱處理對支承輥整體淬火回火，第二次熱處理對支承輥輥身表層硬化熱處理。本發(fā)明由于采用中高碳中合金鋼，提高了支承輥整體的綜合力學(xué)性能，從而使支承輥的抗斷裂能力和抗沖擊能力得到改善。本發(fā)明鋼制造的支承輥可用于鋼鐵工業(yè)冷、熱中厚板和薄鋼板軋機，也可用于鋁板帶和鋁箔軋機。
文檔編號C21D9/38GK102268601SQ20111022705
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者李春治, 盛春磊 申請人:上海捷如重工機電設(shè)備有限公司