專利名稱：一種具有粗糙度保持能力的支承輥及其制造方法
技術領域：
本發明涉及冶金軋輥制造領域，特別涉及一種用于板帶冷軋機的支承輥及其制造方法。
背景技術：
大型板帶軋機是現代化冶金企業的關鍵工藝設備，而支承輥是軋機中的關鍵核心部件，用來支承工作輥或中間輥，增強其剛度。支承輥的使用性能直接決定著軋機穩定、產線順行、生產消耗及產品質量。目前，各大鋼廠冷軋產線的高等級支承輥主要采用5%Cr鍛鋼系列，C含量在 O. 4 O. 6wt. %之間，Cr含量在2. O 5. Owt. %，此外含有少量的Mo、V等合金元素。5%Cr鍛鋼支承輥能夠滿足普通板材的生產需要，但在匹配高耐磨工作輥(或中間輥)生產汽車外板、家電面板等高表面質量板材時，暴露出了粗糙度快速衰減的問題，當粗糙度Ra值衰減到低于O. I μ m(針對現場某機組而言)時將導致支承輥與工作輥(或中間輥)之間產生打滑現象，被迫停機提前更換支承輥。針對這一問題，現有的專利、文獻中無相關解決方案，現場采取的方案是修磨過程中將輥面粗糙度Ra值提升到I. Oym以上并控制此種情況下支承輥的換輥軋制公里數，從而避免打滑現象的發生。但是此方案并沒有從根本上解決軋制過程中輥面粗糙度快速衰減的問題，且在生產高附加值的產品時控制換輥軋制公里數將降低生產效率,從而提高了生產成本。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有粗糙度保持能力的支承輥及其制造方法，通過添加Nb,Ti等強碳化物形成元素，形成立方顆粒狀碳化物，軋制磨損時脫落在支承輥輥面形成摩擦劃痕，從而使輥面能夠保持一定的粗糙度水平。按照此方法制造的支承輥粗糙度保持能力優于現有技術的支承輥。為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是一種用于板帶冷軋機、具有粗糙度保持能力的支承輥，其化學成分按質量百分配比為C 0. 40 O. 70 % ；Si 0. 40 O. 80 % ；Mn :0. 50 O. 80 % ；Cr :4. 5 5. 5 % ；Mo O. 40 I. 00 % ；V 0. 30 O. 50 % ；Ni :0. 40 O. 60 %，還含有 Nb 0. 05 O. 30 % ；Ti O. 05 O. 30%的一種或兩種，其余為Fe和不可避免的雜質。其中，Nb和Ti的質量百分比優選為符合下式關系O. 10 ( Nb+Ti ( O. 30(I)下面對本發明中合金元素含量的限定理由以及對Nb和Ti的含量質量百分比的優選關系式進行說明。關于C :0· 40 O. 70%C在支承輥材料中的作用包含兩個方面，一方面形成馬氏體或貝氏體基體，提供軋輥的基本性能；另一方面與Cr、Mo、V等合金元素形成碳化物第二相，提高耐磨性能，因此C的含量不宜過低，但過高則會形成高碳含量的基體，影響塑性和韌性，綜合考慮控制在O. 40 O. 70%。關于Cr :4· 5 5. 5%支承輥材料中Cr元素具有很重要的作用，一方面部分融入基體起到固溶強化的作用，提高材料的淬透性能和抗回火性能；另一方面形成M7C3型碳化物，有效提高材料的耐磨性能，綜合考慮控制在4. 5 5. 5%。關于Mo :0· 40 I. 00%Mo在支承輥材料中的作用與Cr類似，一方面融入基體起到固溶強化的作用，提高材料的抗回火性能，另一方面形成M2C型碳化物，有效提高材料的耐磨性能，但是由于Mo元素較為昂貴，且添加量過多會提高材料的制造難度，綜合考慮控制在O. 40 I. 00%。關于V :0· 30 O. 50%V在支承輥材料中的作用主要是形成MC型碳化物，細化晶粒并有效提高材料的耐磨性能，同樣由于V元素較為昂貴，且添加量過多會提高材料的制造難度，綜合考慮控制在O. 30 O. 50%。關于Si、Mn、Ni上述3種合金元素在支承輥材料中的主要作用是強化基體和提高材料的淬透性，添加量過多則會影響材料的塑性和韌性，綜合考慮控制在Si :0. 40 O. 80% ；Mn :0. 50
O.80% ；Ni 0. 40 O. 60%。關于Nb和Ti含量質量百分比的優選關系式Nb和Ti均為強碳化物形成元素，添加在支承輥材料中形成硬度非常高、立方體形態的MC型碳化物，添加量如果過少，對提高材料的粗糙度保持能力沒有顯著效果，若添加量過多，則易聚集形成粗大的塊狀碳化物，大量脫落后惡化支承輥表面，且對支承輥的綜合性能不利。綜合考慮控制在O. 10 ( Nb+Ti ^ O. 30ο另外，本發明還提供一種支承輥的制造方法，上述百分配比的支承輥按照如下工藝流程制造冶煉一鍛造一鍛后熱處理一粗加工一超聲波探傷一預備熱處理一半精加工一最終熱處理一精加工一成品。其中冶煉采用電爐+爐外真空精煉+真空吹氬鑄錠雙真空工藝保證鋼液的純凈度，鍛造采用寬砧強力壓下鍛造工藝，經預拔長+墩粗+再拔長三火鍛造而成，墩粗比和拔長比均在2 3左右，輥坯整體長度上得到充分壓實，打碎粗大的碳化物，細化晶粒。鍛后熱處理采用900 1000°C正火+球化退火工藝，以獲得細晶粒的球狀珠光體組織。預備熱處理采用臺式車爐加熱+980 1020°C油淬+650 700°C高溫回火工藝，以獲得細晶粒的回火索氏體組織。特別在最終熱處理，包括差溫爐加熱、噴霧淬火和高溫回火，所述最終熱處理工藝參數為差溫爐加熱溫度為1020 1080°C，保溫時間為3 6小時，噴霧冷卻5 30小時，所述高溫回火溫度為480 520°C、保溫時間為10 20小時。Nb、Ti碳化物的存在提高了軋輥材料的晶粒粗化溫度，最終熱處理可以采用相對較高的奧氏體溫度，并通過高溫回火得到大量的析出碳化物。本發明在5% Cr系列支承輥材料基礎上添加了 Nb、Ti等強碳化物形成元素，并控制兩種合金元素的總量范圍，結合優化的熱處理方法，制造的支承輥取得如下技術進步
(I) Nb和Ti均為強碳化物形成元素，在鋼中優先形成MC類型碳化物，形態多為立
方顆粒狀，尺寸在I 2μ ，分布彌散。此類碳化物熔點高，自液相析出后在后續的熱處理
過程中均不會發生熔解，同時其硬度也很高，在軋制磨損時易發生脫落并在支承輥輥面形
成摩擦劃痕，從而使輥面能夠保持一定的粗糙度水平；
(2)由于Nb、Ti碳化物的存在提高了軋輥材料的晶粒粗化溫度，最終熱處理采用
較高的奧氏體溫度，并通過高溫回火得到大量的析出碳化物，保證了支承輥的耐磨性能。采用本發明的材料和制造方法生產的支承輥，能夠有效的提高粗糙度保持能力，
生產高附加值產品時達到正常的換輥軋制公里數，提高生產效率，從而降低了生產成本。


圖I表示出NbC或TiC碳化物顆粒在軋制過程中的脫落示意圖。圖2表示出NbC或TiC碳化物顆粒脫落對棍面的劃擦示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明。各實施例的制造方法工藝步驟與實施例I基本相同，不同之處見表I。表I
實施例實施例實施例對比例對比例
__I__2__3__I__2_
C (wt%)__O. 61 O. 45 O. 67 O. 55 O. 48
Si Cwt %)__O. 69 O. 78 O. 42 O. 50 O. 38
Mn Cwt %)__O. 63 O. 70 O. 55 O. 51 O. 46
Cr Cwt %)__5. 12 4. 70 5. 21 4. 49 4. 82
Mo Cwt %)__O. 83 O. 54 O. 97 O. 48 O. 35
Y (wt%)__O. 36 O. 33 O. 44 O. 13 O. 11
Ni (wt%)__O. 45 O. 49 O. 42 -__-_
Nb (wt%)__0. 28__0. 16 0. 03 0. 35
Ti (wt%)__-__0. 22 0. 12 0. 02 0. 29
差溫爐加熱溫度 rc) 1020/6 1060/4 1080/3 950/3/ 1060/3/保溫時間(h) /噴霧 j/10 j/20 j/25 I 10 j/20
權利要求
1.一種具有粗糙度保持能力的支承輥，其化學成分按質量百分配比為C :0. 40 .0.70% ；Si 0. 40 0. 80% ；Mn :0. 50 0. 80% ；Cr :4. 5 5. 5% ；Mo :0. 40 I. 00% ；V .0.30 0. 50% ；Ni :0. 40 0. 60%，還含有 Nb :0. 05 0. 30% ;Ti :0. 05 0. 30% 的一種或兩種，其余為Fe和不可避免的雜質。
2.如權利要求I所述的具有粗糙度保持能力的支承輥，其特征在于，Nb和Ti的質量百分比優選為符合下式關系 .0. 10≤Nb+Ti≤ 0. 30。
3.如權利要求I所述的具有高耐磨性能的支承輥的制造方法，其特征在于包括以下步驟 (1)冶煉； (2)鍛造； (3)鍛后熱處理； (4)粗加工； (5)超聲波探傷； (6)預備熱處理； (7)半精加工； (8)最終熱處理差溫爐加熱、噴霧淬火和高溫回火，所述最終熱處理工藝參數為差溫爐加熱溫度為1020 1080°C，保溫時間為3 6小時，噴霧冷卻5 30小時，所述高溫回火溫度為480 520°C、保溫時間為10 20小時； (9)精加工。
全文摘要
本發明公開了一種具有粗糙度保持能力的支承輥，其化學成分按質量百分配比為C0.40～0.70％；Si0.40～0.80％；Mn0.50～0.80％；Cr4.5～5.5％；Mo0.40～1.00％；V0.30～0.50％；Ni0.40～0.60％，還含有Nb0.05～0.30％；Ti0.05～0.30％的一種或兩種，其余為Fe和不可避免的雜質。本發明還公開了上述支承輥的制造方法，生產出的支承輥的粗糙度保持能力上有很大的提升。
文檔編號C22C38/48GK102634738SQ20121008697
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者吳瓊, 孫大樂, 李文霄, 溫宏權 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司