本發(fā)明涉及一種高硬度石墨鋼型鋼軋輥及其制備方法。

背景技術(shù)：

在大中型鋼軋制均在1條孔狀態(tài)下進(jìn)行，軋制變型時(shí)由于孔型內(nèi)區(qū)域承受的摩擦壓力不同，常會(huì)促使深孔槽底R(shí)角往上10-80mm處的側(cè)壁面的磨損比其他部位快，容易產(chǎn)生微凹形態(tài)，直接影響軋制產(chǎn)量和型鋼的表面質(zhì)量。因此，需研發(fā)一種專用于系列大型型鋼軋制的高硬度石墨鋼軋輥來(lái)解決上述弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的針對(duì)上述弊端，首先提供一種高硬度石墨鋼型鋼軋輥的技術(shù)方案。

一種高硬度石墨鋼型鋼軋輥的制備方法，其特征在于：該高硬度石墨鋼型鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.00-2.10％；Si：1.35-1.65％；Mn：0.90-1.30％；Cr：1.50-2.50％；Ni：1.80-2.50％；Mo：0.50-0.70％；P≤0.030％；S≤0.025％；余量為Fe。

所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥輥身表面硬度為：60-70HSC。

所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥抗拉強(qiáng)度為：≥480MPa。

所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥基體金相組織為：石墨+細(xì)晶粒狀碳化物+貝氏體。

其次，提供一種高硬度石墨鋼型鋼軋輥的制備方法的技術(shù)方案。

一種高硬度石墨鋼型鋼軋輥的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、確定化學(xué)成分：該高硬度石墨鋼型鋼軋輥的化學(xué)成分為：C：2.00-2.10％；Si：1.35-1.65％；Mn：0.90-1.30％；Cr：1.50-2.50％；Ni：1.80-2.50％；Mo：0.50-0.70％；P≤0.030％；S≤0.025％；余量為Fe。

步驟二、澆注：采用純凈的半鋼液，在液相溫度的基礎(chǔ)上，加溫55-65℃出爐，加入0.03％的鋁脫氧，經(jīng)5-10分鐘鎮(zhèn)靜，然后加入0.50-0.80％的CaSi合金球化處理，再用0.40-0.60％的BaCa孕育劑孕育，用電磁攪拌機(jī)攪拌0.5-1分鐘澆注；

步驟三、熱開(kāi)箱熱處理：軋輥至550-650℃時(shí)熱開(kāi)箱進(jìn)行特殊熱處理，至Acm+50-80℃保溫24小時(shí)，出爐進(jìn)行水霧噴淬，至480-580℃時(shí)回火處理，軋輥再經(jīng)檢測(cè)獲得合格成品。

所述步驟二為：澆注時(shí)模具擱置在輕度振動(dòng)磁盤底座上，通過(guò)振動(dòng)，能使?jié)踩氲蔫F液緩慢冷凝固時(shí)致密結(jié)晶組織，提高軋輥的綜合性能。

所述步驟三軋輥至550-650℃時(shí)熱開(kāi)箱后在軋輥兩端R處至輥頸部位用40-50mm厚度的礦棉包扎好，防止輥頸與軋輥相對(duì)細(xì)小，傳熱過(guò)快易軟化，使輥頸彎曲。

最后，提供一種軋輥的組件的技術(shù)方案。

一種軋輥的組件，包括兩根基體金相組織為石墨+細(xì)晶粒狀碳化物+貝氏體的高硬度石墨鋼型鋼軋輥，其中一根作為主軸，另一根作為副軸，兩者相互嚙合；主軸包括位于中部的輥身和位于輥身兩端的輥頸、軸承擋輥頸；副軸包括位于中部的輥身和位于輥身兩端的輥頸、軸承擋輥頸。

所述軋輥的組件的主軸輥身包括環(huán)繞輥身的3個(gè)凹槽，3個(gè)凹槽內(nèi)各有一個(gè)臺(tái)階，副軸輥身包括環(huán)繞輥身的3個(gè)與主軸環(huán)繞輥身的3個(gè)凹槽相嚙合的凸起。

所述軋輥的組件的主軸輥頸位于所述輥身兩端，通過(guò)軸承擋輥頸與輥身相連；軸承擋輥頸與輥身有個(gè)20％弧度角相連；根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種軋輥的組件，其特征在于：所述軋輥的組件的副軸輥頸位于所述輥身兩端，通過(guò)軸承擋輥頸與輥身相連；軸承擋輥頸與輥身有個(gè)20％弧度角相連。

采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的特點(diǎn)：

(1)石墨呈球狀，分布均勻，軋輥硬度高，輥面至孔型槽底基本無(wú)硬度落差，從而實(shí)現(xiàn)孔型各個(gè)部位磨損同步展開(kāi)，使本產(chǎn)品具有極高的強(qiáng)度，極好的耐磨性和抗熱疲勞裂紋性能，顯著提高使用壽命。

(2)本發(fā)明的球化處理方法不同于球鐵軋輥處理，不采用沖入法，而是在出鋼后鎮(zhèn)靜5-10分鐘再加入CaSi合金球化劑球化，然后再加入BaCa孕育劑孕育，澆入的鐵液緩慢冷凝固時(shí)致密結(jié)晶組織，提高軋輥的綜合性能，使產(chǎn)品具有抗事故沖擊能力，并降低了粘鋼傾向。

(3)本發(fā)明通過(guò)特殊熱處理，軋輥至550-650℃時(shí)熱開(kāi)箱，經(jīng)Acm+50-80℃保溫24小時(shí)，出爐進(jìn)行水霧噴淬，至480-580℃時(shí)回火處理，使產(chǎn)品組織細(xì)小、致密，無(wú)元素偏析，易減輕軋輥側(cè)壁面的磨損，提高軋制產(chǎn)量和型鋼的表面質(zhì)量。

(4)本發(fā)明在軋輥熱開(kāi)箱后在軋輥兩端R處至輥頸部位用40-50mm厚度的礦棉包扎好，有利于：一是保溫，二是導(dǎo)熱時(shí)緩慢升溫，三是防止在采用水霧噴淬防水液直接噴入造成的快速激冷，導(dǎo)致該部位區(qū)段形成脆性相，影響軋輥輥頸的抗拉強(qiáng)度和輥頸過(guò)度硬化影響軸承的使用壽命，四是防止輥頸與軋輥相對(duì)細(xì)小，傳熱過(guò)快易軟化，使輥頸彎曲(因輥頸擱置在墊架上，軋輥重力所致)。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中

圖1為本發(fā)明高硬度石墨鋼型鋼軋輥的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中的標(biāo)號(hào)為：

主軸1、主軸輥身1-1、主軸輥頸1-2、主軸軸承擋輥頸1-3、副軸2、副軸輥身2-1、副軸輥頸2-2、副軸軸承擋輥頸2-3。

具體實(shí)施方式

【實(shí)施例1】本實(shí)施例的高硬度石墨鋼型鋼軋輥的結(jié)構(gòu)如圖1所示：本實(shí)施例的一種高硬度石墨鋼型鋼軋輥的組件，其特征在于：包括兩根基體金相組織為：石墨+細(xì)晶粒狀碳化物+貝氏體的高硬度石墨鋼型鋼軋輥，其中一根作為主軸1，另一根作為副軸2，兩者相互嚙合；主軸包括位于中部的輥身1-1和位于輥身1-1兩端的輥頸1-2、軸承擋輥頸1-3；副軸包括位于中部的輥身2-1和位于輥身2-1兩端的輥頸2-2、軸承擋輥頸2-3。

所述軋輥的組件的主軸1輥身1-1包括環(huán)繞輥身1-1的3個(gè)凹槽，3個(gè)凹槽內(nèi)各有一個(gè)臺(tái)階，副軸2輥身2-1包括環(huán)繞輥身2-1的3個(gè)與主軸1環(huán)繞輥身1-1的3個(gè)凹槽相嚙合的凸起。

所述軋輥的組件的主軸1輥頸1-2位于所述輥身1-1兩端，通過(guò)軸承擋輥頸1-3與輥身1-1相連；軸承擋輥頸1-3與輥身1-1有個(gè)20％弧度角相連；所述軋輥的組件的副軸2輥頸2-2位于所述輥身2-1兩端，通過(guò)軸承擋輥頸2-3與輥身2-1相連；軸承擋輥頸2-3與輥身2-1有個(gè)20％弧度角相連。

該高硬度石墨鋼型鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.00％；Si：1.35％；Mn：0.90％；Cr：1.70％；Ni：1.90％；Mo：0.60％；P：0.020％；S：0.020％；余量為Fe。

所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥輥身表面硬度設(shè)計(jì)值為：60-70HSC，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為64.5HSD；所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：≥480MPa，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為515MPa；所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥基體金相組織為石墨+細(xì)晶粒狀碳化物+貝氏體。

高硬度石墨鋼型鋼軋輥的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、確定化學(xué)成分：該高硬度石墨鋼型鋼軋輥的化學(xué)成分為：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、P、S；余量為Fe。

步驟二、澆注：采用純凈的半鋼液，在液相溫度的基礎(chǔ)上，加溫55-65℃出爐，加入0.03％的鋁脫氧，經(jīng)5-10分鐘鎮(zhèn)靜，然后加入0.50-0.80％的CaSi合金球化處理，再用0.40-0.60％的BaCa孕育劑孕育，用電磁攪拌機(jī)攪拌0.5-1分鐘澆注；

步驟三、熱開(kāi)箱熱處理：軋輥至550℃時(shí)熱開(kāi)箱進(jìn)行特殊熱處理，至Acm+50℃保溫24小時(shí)，出爐進(jìn)行水霧噴淬，至490℃時(shí)回火處理，軋輥再經(jīng)檢測(cè)獲得合格成品。

所述步驟二為：澆注時(shí)模具擱置在輕度振動(dòng)磁盤底座上，通過(guò)振動(dòng)，能使?jié)踩氲蔫F液緩慢冷凝固時(shí)致密結(jié)晶組織，提高軋輥的綜合性能。

所述步驟三軋輥至550℃時(shí)熱開(kāi)箱后在軋輥兩端R處至輥頸部位用40mm厚度的礦棉包扎好，防止輥頸與軋輥相對(duì)細(xì)小，傳熱過(guò)快易軟化，使輥頸彎曲。

【實(shí)施例2】該高硬度石墨鋼型鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.05％；Si：1.45％；Mn：1.10％；Cr：1.70％；Ni：1.95％；Mo：0.65％；P：0.010％；S：0.015％；余量為Fe。

所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥輥身表面硬度設(shè)計(jì)值為：60-70HSC，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為63.2HSD；所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：≥480MPa，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為503MPa。

步驟三、熱開(kāi)箱熱處理：軋輥至650℃時(shí)熱開(kāi)箱進(jìn)行特殊熱處理，至Acm+70℃保溫24小時(shí)，出爐進(jìn)行水霧噴淬，至510℃時(shí)回火處理，軋輥再經(jīng)檢測(cè)獲得合格成品。

所述步驟三軋輥至570℃時(shí)熱開(kāi)箱后在軋輥兩端R處至輥頸部位用45mm厚度的礦棉包扎好，防止輥頸與軋輥相對(duì)細(xì)小，傳熱過(guò)快易軟化，使輥頸彎曲。

【實(shí)施例3】該高硬度石墨鋼型鋼軋輥的澆注時(shí)化學(xué)成分為：C：2.10％；Si：1.55％；Mn：1.20％；Cr：2.15％；Ni：2.30％；Mo：0.55％；P：0.021％；S：0.012％；余量為Fe。

所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥輥身表面硬度設(shè)計(jì)值為：60-70HSC，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為66.7HSD；所述高硬度石墨鋼型鋼軋輥抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：≥480MPa，實(shí)物產(chǎn)品實(shí)測(cè)為526MPa。

步驟三、熱開(kāi)箱熱處理：軋輥至580℃時(shí)熱開(kāi)箱進(jìn)行特殊熱處理，至Acm+80℃保溫24小時(shí)，出爐進(jìn)行水霧噴淬，至580℃時(shí)回火處理，軋輥再經(jīng)檢測(cè)獲得合格成品。

所述步驟三軋輥至565℃時(shí)熱開(kāi)箱后在軋輥兩端R處至輥頸部位用50mm厚度的礦棉包扎好，防止輥頸與軋輥相對(duì)細(xì)小，傳熱過(guò)快易軟化，使輥頸彎曲。

采用本發(fā)明制備的高硬度石墨鋼型鋼軋輥其特點(diǎn)在于，石墨呈球狀，分布均勻，軋輥硬度高，輥面至孔型槽底基本無(wú)硬度落差，從而實(shí)現(xiàn)孔型各個(gè)部位磨損同步展開(kāi)，使本產(chǎn)品具有極高的強(qiáng)度，極好的耐磨性和抗熱疲勞裂紋性能，顯著提高使用壽命；本發(fā)明的球化處理方法不同于球鐵軋輥處理，不采用沖入法，而是在出鋼后鎮(zhèn)靜5-10分鐘再加入CaSi合金球化劑球化，然后再加入BaCa孕育劑孕育，澆入的鐵液緩慢冷凝固時(shí)致密結(jié)晶組織，提高軋輥的綜合性能，使產(chǎn)品具有抗事故沖擊能力，并降低了粘鋼傾向；通過(guò)特殊熱處理，軋輥至550-650℃時(shí)熱開(kāi)箱，經(jīng)Acm+50-80℃保溫24小時(shí)，出爐進(jìn)行水霧噴淬，至480-580℃時(shí)回火處理，使產(chǎn)品組織細(xì)小、致密，無(wú)元素偏析，易減輕軋輥側(cè)壁面的磨損，提高軋制產(chǎn)量和型鋼的表面質(zhì)量；在軋輥熱開(kāi)箱后在軋輥兩端R處至輥頸部位用40-50mm厚度的礦棉包扎好，有利于：一是保溫，二是導(dǎo)熱時(shí)緩慢升溫，三是防止在采用水霧噴淬防水液直接噴入造成的快速激冷，導(dǎo)致該部位區(qū)段形成脆性相，影響軋輥輥頸的抗拉強(qiáng)度和輥頸過(guò)度硬化影響軸承的使用壽命，四是防止輥頸與軋輥相對(duì)細(xì)小，傳熱過(guò)快易軟化，使輥頸彎曲(因輥頸擱置在墊架上，軋輥重力所致)。