一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥及其制造方法，該軋輥的成分及其重量百分含量為：0.70～0.85的C；0.40～1.00的Si；0.20～0.60的Mn；2.80～3.50的Cr；0.25～0.60的Ni；0.30～0.50的Mo；0.10～0.30的V；P≤0.02；S≤0.015；其余成分為Fe以及不可避免雜質。制造方法為：電爐冶煉→爐外精煉→真空除氣→澆鑄電極棒→電渣重熔→鍛造→退火熱處理→粗加工→調質熱處理→半精加工→輥身熱處理→精加工→成品輥。本發明通過降低C元素的含量、增加Si、Ni和Mo元素的含量提高了中間輥的強韌性能和基體強度并細化了組織，熱處理使其具備高抗接觸疲勞性能。
【專利說明】一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及材料以及熱處理領域，尤其是指一種在Cr3軋輥材質基礎上通過改進而使軋輥具有高抗接觸疲勞性能的冷軋中間輥及其制造方法。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著家電、汽車、電子工業的快速發展，冷軋企業發展勢頭非常強勁。很多民營企業冷軋產品也進入如家電、高檔建材等中高端行業，這些行業對板材表面的質量要求非常高，同樣對軋輥的性能要求也大大提高。當前大部分冷軋機組為六輥軋輥，分別是一組工作輥、一組中間輥、一組支承輥，工作輥直接與軋材接觸，它要求具備高的耐磨性，而中間輥同時與工作輥、支承輥接觸，它需要具備較高的抗接觸疲勞性能。據統計用戶在使用過程中約60%的軋輥會由于接觸疲勞性能而造成質量損失或提前報廢。


【發明內容】

[0003]本發明的目的在于解決軋輥在使用性能上存在的不足，提供一種通過合理優化材料合金元素含量并采取一系列熱處理工藝優化方案以提高軋輥的抗接觸疲勞性能的冷軋中間輥及其制造方法。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案解決的:
一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，其特征在于:該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.70 ?0.85 的 C ；0.40 ?1.00 的 Si ；0.20 ?0.60 的 Mn ；2.80 ?3.50 的 Cr ；0.25 ?0.60的Ni ；0.30?0.50的Mo ；0.10?0.30的V ;P彡0.02 ；S彡0.015 ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。
[0005]該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.74?0.82的C ;0.67?0.77的Si ;0.26?0.32 的 Mn ；2.85 ?3.20 的 Cr ；0.26 ?0.32 的 Ni ；0.32 ?0.42 的 Mo ;0.11 ?0.16 的 V ;P ^ 0.02 ；S ^ 0.015 ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。
[0006]一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造方法，工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一燒鑄電極棒一電禮:重溶一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品冷軋中間輥，其特征在于:該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:
a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為900?940°C、淬火水溫度< 28°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa ；
b、中溫回火:冷處理完成將軋輥吊入加熱爐進行300?350°C的回火，回火時間80?10h,回火后表面硬度為75-85HSD，回火完成后及即完成輥身熱處理。
[0007]步驟a中的軋輥在感應淬火時，軋輥移動速度為0.5?1.0mm/s。
[0008]該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，所述球化退火工藝為:(300°C入爐一升溫至800?840°C保溫一爐冷至720?750°C保溫一爐冷至660?680°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。
[0009]該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為:彡300°C入爐一升溫至880?920°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至600-650°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。
[0010]本發明相比現有技術有如下優點:
本發明在冷軋工作輥材料9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量至0.70?0.85wt%以提高中間輥的強韌性能；增加了 Si元素的含量至0.40?1.00wt%、Ni元素的含量至0.25?0.60wt%，這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量達到細化組織的目的；并通過一系列熱處理工藝優化方案，使得制備的冷軋中間輥具備高抗接觸疲勞性能。

【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
[0012]一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.70?0.85的 C ；0.40 ?1.00 的 Si ；0.20 ?0.60 的 Mn ；2.80 ?3.50 的 Cr ；0.25 ?0.60 的 Ni ；0.30?0.50的Mo ；0.10?0.30的V ;P彡0.02 ；S彡0.015 ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。本發明提供的高抗接觸疲勞冷軋中間輥的成分及其重量百分含量的進一步方案為:0.75 ?0.82 的 C ；0.64 ?0.77 的 Si ；0.28 ?0.35 的 Mn ;2.85 ?3.32 的 Cr ；0.30 ?0.50的Ni ；0.30?0.45的Mo ；0.13?0.24的V ;P彡0.02 ；S彡0.015 ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。本發明在冷軋工作輥材料9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量至0.70?0.85wt%以提高中間輥的強韌性能；增加了 Si元素的含量至0.40?1.00wt%、Ni元素的含量至0.25?0.60wt%，這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量至0.30?0.50，達到細化組織的目的。
[0013]一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造方法，工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一燒鑄電極棒一電禮:重溶一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品冷軋中間輥，其中該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，所述球化退火工藝為■.( 300°C入爐一升溫至800?840°C保溫一爐冷至720?750°C保溫一爐冷至660?680°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為300°C入爐一升溫至880?920°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至(250°C—進爐緩慢升溫至600-650°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為900?940°C、淬火水溫度< 28°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa且軋輥移動速度為0.5?1.0mm/s ;b、中溫回火:將軋輥吊入加熱爐進行300?350°C的回火，回火時間80?100h，回火后表面硬度為75-85HSD，回火完成后及即完成輥身熱處理。通過本發明制備的冷軋中間輥具備高抗接觸疲勞性能。
[0014]下面通過具體實施例對本發明作進一步的說明。
[0015]實施例一
一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.81的C ;0.77的Si ；0.32 的 Mn ；0.015 的 P ；0.009 的 S ；3.04 的 Cr ；0.32 的 Ni ；0.38 的 Mo ；0.13 的 V ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。該高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造工藝流程為:電爐冶煉—爐外精煉一真空除氣一燒鑄電極棒一電禮:重溶一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品冷軋中間輥。其中該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，球化退火工藝為..( 300°C入爐一升溫至800°C保溫一爐冷至720°C保溫一爐冷至660°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為..( 300°C入爐一升溫至910°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至610°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為940°C、淬火水溫度26°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa且軋輥移動速度為0.7mm/s ;b、中溫回火:將軋輥吊入加熱爐進行350°C的回火，回火時間80h，回火完成后及即完成輥身熱處理。本發明的高抗接觸疲勞冷軋中間輥在9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量以提高中間輥的強韌性；增加了 S1、Ni元素的含量，利用這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量至0.30?0.50，達到細化組織的目的。并通過退火、調質和淬火熱處理工藝，最終中間輥表面硬度達到75?76HSD。
[0016]實施例二
一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.78的C ;0.75的Si ；0.28 的 Mn ；0.017 的 P ；0.010 的 S ；2.85 的 Cr ；0.30 的 Ni ；0.35 的 Mo ;0.11 的 V ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。該高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一澆鑄電極棒一電渣重熔一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品。其中該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，球化退火工藝為300°C入爐一升溫至800°C保溫一爐冷至720°C保溫一爐冷至660°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為:(300°C入爐一升溫至900°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至600°C保溫一爐冷至< 300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為930°C、淬火水溫度24°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa且軋輥移動速度為0.5mm/s ;b、中溫回火:將軋輥吊入加熱爐進行320°C的回火，回火時間90h，回火完成后及即完成輥身熱處理。本發明的高抗接觸疲勞冷軋中間輥在9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量以提高中間輥的強韌性；增加了 S1、Ni元素的含量，利用這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量至0.30?0.50，達到細化組織的目的。并通過退火、調質和淬火熱處理工藝，最終中間輥表面硬度達到79?80HSD。
[0017]實施例三
一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.82的C ;0.70的Si ；0.35 的 Mn ；0.012 的 P ；0.008 的 S ；2.94 的 Cr ；0.33 的 Ni ；0.41 的 Mo ；0.15 的 V ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。該高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一澆鑄電極棒一電渣重熔一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品。其中該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，球化退火工藝為S 300°C入爐一升溫至800°C保溫一爐冷至720°C保溫一爐冷至660°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為:(300°C入爐一升溫至900°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至620°C保溫一爐冷至< 300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為935°C、淬火水溫度27°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa且軋輥移動速度為0.6mm/s ;b、中溫回火:將軋輥吊入加熱爐進行300°C的回火，回火時間100h，回火完成后及即完成輥身熱處理。本發明的高抗接觸疲勞冷軋中間輥在9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量以提高中間輥的強韌性；增加了 S1、Ni元素的含量，利用這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量至0.30?0.50，達到細化組織的目的。并通過退火、調質和淬火熱處理工藝，最終中間輥表面硬度達到83?85HSD。
[0018]實施例四
一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.79的C ;0.70的Si ；0.36 的 Mn ；0.016 的 P ；0.012 的 S ；3.20 的 Cr ；0.26 的 Ni ；0.32 的 Mo ；0.16 的 V ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。該高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一澆鑄電極棒一電渣重熔一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品。其中該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，球化退火工藝為■.( 300°C入爐一升溫至800°C保溫一爐冷至720°C保溫一爐冷至660°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為:(300°C入爐一升溫至920°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至620°C保溫一爐冷至< 300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為940°C、淬火水溫度26°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa且軋輥移動速度為
0.7mm/s ;b、中溫回火:將軋輥吊入加熱爐進行330°C的回火，回火時間90h，回火完成后及即完成輥身熱處理。本發明的高抗接觸疲勞冷軋中間輥在9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量以提高中間輥的強韌性；增加了 S1、Ni元素的含量，利用這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量至0.30?0.50，達到細化組織的目的。并通過退火、調質和淬火熱處理工藝，最終中間輥表面硬度達到78?79HSD。
[0019]實施例五
一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.74的C ;0.67的Si ；0.26 的 Mn ；0.012 的 P ；0.012 的 S ；2.91 的 Cr ；0.27 的 Ni ；0.42 的 Mo ；0.15 的 V ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。該高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一澆鑄電極棒一電渣重熔一鍛造一退火熱處理一粗加工一調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品。其中該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，球化退火工藝為■.( 300°C入爐一升溫至800°C保溫一爐冷至720°C保溫一爐冷至660°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為:(300°C入爐一升溫至910°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至600°C保溫一爐冷至< 300°C出爐空冷。該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下:a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為935°C、淬火水溫度< 26°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa且軋輥移動速度為0.6mm/s ;b、中溫回火:將軋輥吊入加熱爐進行340°C的回火，回火時間90h，回火完成后及即完成輥身熱處理。本發明的高抗接觸疲勞冷軋中間輥在9Cr3Mo的基礎上，降低了 C元素的含量以提高中間輥的強韌性；增加了 S1、Ni元素的含量，利用這類元素在鋼中不形成碳化物，以固溶體的形態存在中間輥的基體中，能夠顯著提高中間輥的基體強度；提高Mo元素的含量至0.30?0.50，達到細化組織的目的。并通過退火、調質和淬火熱處理工藝，最終中間輥表面硬度達到77?78HSD。
[0020]以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內；本發明未涉及的技術均可通過現有技術加以實現。
【權利要求】
1.在一種高抗接觸疲勞冷軋中間輥，其特征在于:該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.70 ?0.85 的 C ；0.40 ?1.00 的 Si ；0.20 ?0.60 的 Mn ；2.80 ?3.50 的 Cr ；0.25 ?0.60 的 Ni ；0.30 ?0.50 的 Mo ；0.10 ?0.30 的 V ;P 彡 0.02 ；S ( 0.015 ;其余成分為 Fe 以及不可避免雜質。
2.在根據權利要求1所述的高抗接觸疲勞冷軋中間輥，其特征在于:該軋輥的成分及其重量百分含量為:0.74?0.82的C;0.67?0.77的Si ；0.26?0.32的Mn ；2.85?3.20的 Cr ；0.26 ?0.32 的 Ni ；0.32 ?0.42 的 Mo ;0.11 ?0.16 的 V ;P 彡 0.02 ；S ( 0.015 ;其余成分為Fe以及不可避免雜質。
3.根據權利要求1-2任一所述的高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造方法，工藝流程為:電爐冶煉一爐外精煉一真空除氣一澆鑄電極棒一電渣重熔一鍛造一退火熱處理一粗加工—調質熱處理一半精加工一輥身熱處理一精加工一成品輥，其特征在于:該冷軋中間輥的輥身熱處理工藝流程如下: a、感應淬火:將冷軋中間輥安裝在50HZ、250HZ雙頻感應淬火機床上進行淬火熱處理，淬火機床的工作參數為:淬火溫度為900?940°C、淬火水溫度< 28°C、淬火水壓為0.2?0.4MPa ； b、回火:將軋輥吊入加熱爐進行300?350°C的低溫回火，回火時間80?100h，回火后表面硬度為75-85HSD，回火完成后及即完成輥身熱處理。
4.根據權利要求3所述的高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造方法，其特征在于:步驟a中的軋輥在感應淬火時，軋輥移動速度為0.5?1.0mm/s。
5.根據權利要求3所述的高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造方法，其特征在于:該冷軋中間輥的退火熱處理包括擴氫退火以及球化退火，所述球化退火工藝為300°C入爐一升溫至800?840°C保溫一爐冷至720?750°C保溫一爐冷至660?680°C保溫一爐冷至(300°C出爐空冷。
6.根據權利要求3所述的高抗接觸疲勞冷軋中間輥的制造方法，其特征在于:該冷軋中間輥的調質熱處理工藝為:<300°C入爐一升溫至890?920°C保溫一吊出快速噴霧冷卻至彡250°C—進爐緩慢升溫至600-650°C保溫一爐冷至彡300°C出爐空冷。
【文檔編號】C21D1/32GK104294168SQ201410414149
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】陳彬, 楊國平, 曹旭 申請人:宜興市永昌軋輥有限公司