铝铸轧机用辊套钢和热处理方法.pdf

本发明涉及铝铸轧机用辊套钢及其热处理方法。一种铝铸轧机用辊套钢，其化学成分重量百分比(％)为：碳(C)0.30～0.45，锰(Mn)0.60～0.80，硅(Si)0.20～0.40，磷(P)≤0.025，硫(S)≤0.025，铬(Cr)2.00～3.00，镍(Ni)0.50～1.00，钼(Mo)0.80～1.20，钒(V)0.10～0.20，铝(Al)≤0.012，其余为铁和其它不纯物。辊套钢的最终热处理方法是淬火后二次回火，淬火加热温度为850～920℃，保温后在机油中淬火；第一次回火辊套加热至500～560℃，保温10～20小时，在机油中冷却；第二次回火参数与第一次回火参数相同。本发明提高了辊套抗热疲劳裂纹的能力，从而提高了辊套的使用寿命，减少了生产故障，降低了生产成本。

1.  一种铝铸轧机用辊套钢，其特征是其化学成分重量百分比(％)为：碳(C)0.30～0.45，锰(Mn)0.60～0.80，硅(Si)0.20～0.40，磷(P)≤0.025，硫(S)≤0.025，铬(Cr)2.00～3.00，镍(Ni)0.50～1.00，钼(Mo)0.80～1.20，钒(V)0.10～0.20，铝(Al)≤0.012，其余为铁和其它不纯物。

2.  实施权利要求1所述的铝铸轧机用辊套钢的最终热处理方法，其特征是淬火后二次回火，淬火加热温度为850～920℃，保温后在机油中淬火；第一次回火辊套加热至500～560℃，保温10～20小时，在机油中冷却；第二次回火参数与第一次回火参数相同。

铝铸轧机用辊套钢和热处理方法
(一)技术领域
本发明涉及铝铸轧机用辊套钢及其热处理方法。
(二)背景技术
20世纪80年代我国在铝加工生产中开始采用铸轧技术和设备，90年代末期到21世纪前三年我国铸轧铝板卷生产出现了飞跃发展。新铸轧机不断地投入生产，但铸轧机中关键部件铸轧辊的技术水平比发达国家落后约20年。辊套是铸轧辊上的一个合金钢筒体，热套在辊芯上组成铸轧辊，参见图1。辊套也是铸轧辊的工作部件，铝液流到辊套上即凝固成固态铝，同时被轧成一条板带，参见图2。现有辊套的性能不稳定，工作过程中有时会发生爆裂，有时出现不正常的疲劳裂纹，导致辊套报废，造成巨大的经济损失。其原因是由于辊套材料的抗裂性能不好，辊套的生产工艺存在不合理之处。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种铝铸轧机用辊套钢和热处理方法。它克服了现有技术的缺陷，提高了辊套抗热疲劳裂纹的能力，从而提高了辊套的使用寿命，减少了生产故障，降低了生产成本。
为解决上述技术问题，本发明一种铝铸轧机用辊套钢，其化学成分重量百分比(％)为：碳(C)0.30～0.45，锰(Mn)0.60～0.80，硅(Si)0.20～0.40，磷(P)≤0.025，硫(S)≤0.025，铬(Cr)2.00～3.00，镍(Ni)0.50～1.00，钼(Mo)0.80～1.20，钒(V)0.10～0.20，铝(Al)≤0.012，其余为铁和其它不纯物。
实施铝铸轧机用辊套钢的最终热处理方法是：淬火后二次回火，淬火加热温度为850～920℃，保温后在机油中淬火；第一次回火辊套加热至500～560℃，保温10～20小时，在机油中冷却；第二次回火参数与第一次回火参数相同。
本发明是在现有的辊套钢材料的基础上作了二个改进。其一，是增加了辊套钢材料碳的含量，采用镍代替部分铬，调整锰硅元素的含量。其二，辊套在锻后热处理后的最终热处理中采用淬火加二次回火处理，回火保温时间延长，并采用在机油中冷却。经热处理后的辊套布氏硬度值可达到390～420HB，硬度均匀性≤15HB。本发明提高了辊套抗热疲劳裂纹的能力，从而提高了辊套的使用寿命，减少了生产故障，降低了生产成本。
(四)附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为铸轧辊结构示意图；
图2为铸轧机工作原理图；
图3为辊套最终热处理工艺曲线图；
图4为辊套硬度测量部位图。
图中：1辊套，2辊芯，3铸轧嘴，4铝液，5浮漂，6前箱，7铝液，8铸轧带坯。
(五)具体实施方式
实施例1
在26吨电弧炉中炼钢，浇注13.2吨的八角钢锭(自由锻压用钢锭)二件，炼钢原料主要是精选废钢、炼钢生铁、相应的铁合金，每炉原料总重33吨。钢水脱氧采用Si-Ca铁，不用铝脱氧。钢水还需在30吨钢包精炼炉中进行精炼。精炼过程中进行成分微调和真空精炼除气。真空度为＜133Pa，除气时间为12分钟。钢水的最终化学成分(重量百分比)为：C 0.43，Mn 0.76，Si 0.39，P 0.012，S 0.008，Cr 2.80，Ni 0.90，Mo 1.10，V 0.18，Al 0.01，其余为铁和其它不纯物。
钢锭在2500吨水压机上锻压成外径1000mm、内径750mm、长1870mm的圆筒形锻件坯料二件，坯料经正火加回火锻后热处理后，其硬度为＜240HB，转入粗加工。粗加工尺寸为外径970mm、内径820mm、长1770mm的筒体。该筒体即可进行最终热处理。
参见图3，筒体的最终热处理在井式电炉中进行，淬火加热温度为890℃，保温3小时，然后在机油中快冷；回火仍在井式电炉中，第一次回火温度为540℃，保温15小时，回火后在机油中快冷；第二次回火温度也为540℃，保温15小时，回火后在机油中快冷，以避免发生回火脆。
最终热处理完成后对筒体进行硬度测试，参见图4，测试结果为：左409HB，中420HB，右415HB，硬度均匀性＜15HB。该筒体经加工后即为辊套。
经上机使用表明：该辊套不仅抗裂性好，而且抗热疲劳性能也比现有的辊套有较大的提高。现有辊套使用不超过12天开始出现疲劳裂纹，该辊套使用15天以后才开始产生疲劳裂纹。
实施例2
在26吨电弧炉中炼钢，浇注13.2吨的八角钢锭(自由锻压用钢锭)二件，炼钢原料主要是精选废钢、炼钢生铁、相应的铁合金，每炉原料总重33吨。钢水脱氧采用Si-Ca铁，不用铝脱氧。钢水还需在30吨钢包精炼炉中进行精炼。精炼过程中进行成分微调和真空精炼除气。真空度为＜133Pa，除气时间为12分钟。钢水的最终化学成分(重量百分比)为：C 0.38，Mn 0.70，Si 0.35，P 0.011，S 0.008，Cr 2.40，Ni 0.70，Mo 0.95，V 0.15，Al 0.01，其余为铁和其它不纯物。
每件钢锭在2500吨水压机上锻压成外径730mm、内径500mm、长1720mm的圆筒形锻件坯料二件，二个钢锭共四件。坯料经正火加回火锻后热处理后，测试硬度为210～230HB，转入粗加工。粗加工尺寸为外径700mm、内径590mm、长1620mm的筒体。该筒体即可进行最终热处理。
参见图3，筒体的最终热处理在井式电炉中进行，淬火加热温度为890℃，保温2.8小时，然后在机油中快冷；回火仍在井式电炉中，第一次回火温度为530℃，保温10小时，回火后在机油中快冷；第二次回火温度也为530℃，保温10小时，回火后在机油中快冷，以避免发生回火脆。
最终热处理完成后对筒体进行硬度测试，参见图4，测试结果为：左410HB，中418HB，右420HB，硬度均匀性＜15HB。该筒体经加工后即为辊套。
实施例3
在26吨电弧炉中炼钢，浇注13.2吨地八角钢锭(自由锻压用钢锭)二件，炼钢原料主要是精选废钢、炼钢生铁、相应的铁合金，每炉原料总重33吨。钢水脱氧采用Si-Ca铁，不用铝脱氧。钢水还需在30吨钢包精炼炉中进行精炼。精炼过程中进行成分微调和真空精炼除气。真空度为＜133Pa，除气时间为12分钟。钢水的最终化学成分(重量百分比)为：C 0.32，Mn 0.62，Si 0.30，P 0.012，S 0.009，Cr 2.20，Ni 0.65，Mo 0.83，V 0.16，Al 0.01，其余为铁和其它不纯物。
每件钢锭在2500吨水压机上锻压成外径690mm、内径500mm、长1420mm的圆筒形锻件坯料三件，二个钢锭共六件。坯料经正火加回火锻后热处理后，其硬度为＜240HB，转入粗加工。粗加工尺寸为外径660mm、内径550mm、长1320mm的筒体。该筒体即可进行最终热处理
参见图3，筒体的最终热处理在井式电炉中进行，淬火加热温度为890℃，保温2.5小时，然后在机油中快冷；回火仍在井式电炉中，第一次回火温度为510℃，保温16小时，回火后在机油中快冷；第二次回火温度也为510℃，保温16小时，回火后在机油中快冷，以避免发生回火脆。
最终热处理完成后对筒体进行硬度测试，参见图4，测试结果为：左415HB，中410HB，右420HB，硬度均匀性＜15HB。该筒体经加工后即为辊套。