專利名稱：一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥及其加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷軋輥，具體涉及一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥及其加工工藝。
背景技術：
鋼的冷軋工藝于19世紀中葉始于德國，當時只能生產低碳鋼20 25mm窄帶，美國早在1920年第一次成功地軋制出寬帶鋼。1924年在美國的阿姆科鋼鐵公司巴特勒(Bulter)建成世界上第一套三機架四輥串列式冷軋機，從上世紀50年代美國開始建造五機架串列式冷軋機。為軋制更薄的鍍錫原，上世紀60年代初美國楊斯頓板管公司建成世界上第一套六機架冷連軋機。日本新日鐵廣畑廠的過程聯合全連續生產線(FIPL)，于1986年開工，廣畑廠自FIPL線投產后產量激增，工時利用率高達95%，收得率增至96.9%，能耗下降40%。該廠FIPL在全世界首次將酸洗一冷軋一連續退火及精整過程實現全連續生產。
我國冷軋寬帶鋼的生產開始于I960年，首先建立了 1700mm單機架可逆式冷軋機，以后陸續投產了 1200mm單機架可逆式冷軋機，MKW偏八輥軋機、1150mm森吉米爾二十輥冷軋機。上世紀70年代投產了我國第一套1700mm五機架冷軋機，1988年建成了 2030mm五機架連續冷軋機。冷連軋機發展至今已擁有全連續冷軋、快速換輥、液壓壓下、彎輥裝置和自動控制等新技術。高精度冷帶及板形控制技術和計算機全過程控制技術得到廣泛應用，軋制速度高達35 — 41.6m/s,最大卷重達60t。現代工業對冷軋板帶鋼的質量要求愈來愈高，對品種要求愈來愈廣泛,對產量要求也愈來愈大，因而冷軋板帶的生產 增長很快。冷軋板帶的產量在工業發達國家已占鋼材總產量的30%左右。自1996年我國鋼年產量達一億噸以上，一直穩據世界鋼產量第一。據統計2004年到11月中國鋼產量達24529.3萬噸，預計全年鋼產量達2.7億噸以上，其總量已達全世界總產鋼量的近30%，但在鋼材品種和質量上與國外發達國家還存在一定差距。我國前11個月進口 760萬噸冷軋薄板，559.8萬噸涂鍍層鋼板，151.8萬噸電工鋼板。而同期的出口較小，說明國內冷軋帶鋼仍處在供不應求的狀態，國內缺口較大。冷軋工作輥(以下簡稱冷軋輥)是冷軋機的主要消耗部件，其質量的好壞對冷軋板材的質量、成本、產量起著非常重要的作用。因此，冷軋廠和軋輥廠都不遺余力地提高軋輥的使用性能。這些性能包括強度、硬度、韌性、耐磨性及抗事故性能等。隨著現代冷軋機大型化、高速化的發展，冷軋輥用鋼從傳統的鉻鋼系向高合金鋼轉變，冷軋輥的性能有了大幅度的提高，鋼種和制造方法也呈現多元化的趨勢。目前高性能冷軋輥具有良好的組織致密度，淬硬層深度可達50mm(半徑)以上，實用淬硬層達到30mm以上。然而為了使同行業相關產品的開發及產品性能的進一步改進，同時帶動軋機行業及與軋機行業相關的上下游企業的發展；且冷軋輥本身質量和生產效率的提高，以及工藝的改進可實現能耗和成本的進一步降低，這樣既可以符合國民經濟的發展方向，此外又可以減少生產過程中的污染。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種淬硬層深度可根據頻率及加熱時間有效控制，淬硬層梯度平緩，加熱速度快，熱損失少，無污染、節能，產品熱處理變形量小，成本低廉，加工周期短的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥及其加工工藝。為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，其特征在于，所述工作輥采用低合金高強度鋼，在所述低合金高強度鋼中含有的化學成分按重量百分比分別為0.6% 0.65%的CU.5% 1.8%的S1、1.7% 1.85%的Mn、1.8% 2.0%的Cr、
0.2% 0.4%的Mo,0.06% 0.08%的V,0.06% 0.08%的T1、小于等于0.025%的S和P，其余為Fe和不可去除的雜質。其中優選的技術方案是，所述化學成分中Si和Mn的質量比為1:廣1:1.15。進一步優選的技術方案是，在所述低合金高強度鋼中還含有< 15ppm的氧和(1.5ppm 的氫。本發明的另一個目的在于一種上述高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括依次進行的澆鑄鋼錠、鍛造成型、鍛后熱處理、去黑皮、機加工成型、超聲波探傷、調制處理、超聲波探傷、預熱、工頻感應淬火、回火、精加工、超聲波探傷、磨床粗磨、精加工修R、磨床粗磨、超聲波表面探傷、成品硬度檢測尺寸檢測和包裝入庫。其中優選的技術方案是，所述澆鑄鋼錠工藝先將上述原料投入電爐，然后再將熔融鋼液采用爐外精煉和電渣重熔進行精煉處理，最后通過真空吹氬鑄錠。優選的技術 方案還有，所述鍛后熱處理工藝包括將斷后工件加熱到650度，保溫3小時后升溫至900度，再保溫1(Γ12小時后空冷，空冷至低于250度后放入爐內等溫3小時，然后再升溫至450度保溫3小 時，再升溫至650度，再保溫3小時，然后再升溫至720度，再保溫12 15小時后，停止保溫待爐冷小于350度后出爐空冷。優選的技術方案還有，所述預熱工藝包括:將工件放入加熱爐內加熱至350度，保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至650度，再保溫3小時，再升溫至890度，再保溫6-7小時，出爐風冷至小于250度，再入爐升溫至350度，再保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至600度，再保溫8小時，停止保溫在爐內爐冷卻至小于400度后出爐空冷。優選的技術方案還有，所述工頻感應淬火工藝包括:先將工件放入箱式電爐內加熱至500度，然后保溫6小時，再將工件吊裝置中頻多圈電加熱裝置內，通過調整多圈電加熱裝置的電流頻率及加熱時間，達到控制加熱深度至7(Tl00mm，并使輥身溫度達到880度并保溫后，進入噴水器使工件快速冷卻。進一步優選的技術方案還有，所述中頻多圈電加熱裝置與噴水器為呈上下分布的
一體結構。優選的技術方案還有，所述回火工藝采用箱式低溫烘箱進行2(Γ36小時的低溫回火工藝。本發明的優點和有益效果在于:
O由于在該冷軋鋼工作輥材料的化學成分配比中，選用了價格較低的S1、Mn來提高材料的淬透性，并改變了材料組織中的貝氏體，這種形態分布組織具有較高的穩定性、強韌性、抗裂紋萌生能力，且還具有非常高的抗裂紋擴展能力。
2)該冷軋鋼工作輥通過感應透熱式差溫淬火裝置進行最終淬火。根據頻率的高低及加熱時間的控制，對輥面進行表面加熱。再通過激冷噴水冷卻。得到的產品表面硬度高、變形小，表面組織晶粒細小，缺口敏感性小，使其工作輥的耐磨性大大提高。
3)該冷軋鋼工作輥的淬硬層深度可根據頻率及加熱時間有效控制達到30_100mm。4)該冷軋鋼工作輥的淬硬層梯度平緩，類似于整體淬火梯度。5)該冷軋鋼工作輥在淬火工藝中加熱速度快，熱損失少，無污染、節能。6)該冷軋鋼工作輥的熱處理變形量小于100s。7)由于該冷軋鋼工作輥變形量，可有效降低原材料的成本和金加工成本。8)采用該冷軋鋼工作輥的加工工藝可縮短了加工周期。9)該冷軋鋼工作輥在產品質量提高的同時，生產成本得到了有效控制。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。實施例1
本發明是一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，該工作輥采用低合金高強度鋼，在低合金高強度鋼中含有的化學成分按重量百分比分別為0.6%的C、1.5%的S1、1.7%的Mn、1.8%的Cr,0.2% 的Mo,0.06%的V,0.06%的T1、小于等于0.025%的S和P，其余為Fe和不可去除的雜質。其中優選的實施方案是，化學成分中Si和Mn的質量比為1:1。進一步優選的實施方案是,在低合金高強度鋼中還含有< 15ppm的氧和< 1.5ppm的氫。一種上述高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，該加工工藝包括依次進行的澆鑄鋼錠、鍛造成型、鍛后熱處理、去黑皮、機加工成型、超聲波探傷、調制處理、超聲波探傷、預熱、工頻感應淬火、回火、精加工、超聲波探傷、磨床粗磨、精加工修R、磨床粗磨、超聲波表面探傷、成品硬度檢測尺寸檢測和包裝入庫。其中優選的實施方案是，澆鑄鋼錠工藝先將上述原料投入電爐，然后再將熔融鋼液采用爐外精煉和電渣重熔進行精煉處理，最后通過真空吹氬鑄錠。 優選的實施方案還有，述鍛后熱處理工藝包括將斷后工件加熱到650度，保溫3小時后升溫至900度，再保溫10小時后空冷，空冷至低于250度后放入爐內等溫3小時，然后再升溫至450度保溫3小時，再升溫至650度，再保溫3小時，然后再升溫至720度，再保溫12小時后，停止保溫待爐冷小于350度后出爐空冷。優選的實施方案還有，預熱工藝包括:將工件放入加熱爐內加熱至350度，保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至650度，再保溫3小時，再升溫至890度，再保溫6小時，出爐風冷至小于250度，再入爐升溫至350度，再保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至600度，再保溫8小時，停止保溫在爐內爐冷卻至小于400度后出爐空冷。優選的實施方案還有，工頻感應淬火工藝包括:先將工件放入箱式電爐內加熱至500度，然后保溫6小時，再將工件吊裝置中頻多圈電加熱裝置內，通過調整多圈電加熱裝置的電流頻率及加熱時間，達到控制加熱深度至7(Tl00mm，并使輥身溫度達到880度并保溫后，進入噴水器使工件快速冷卻。進一步優選的實施方案還有，中頻多圈電加熱裝置與噴水器為呈上下分布的一體結構。優選的實施方案還有，回火工藝采用箱式低溫烘箱進行20小時的低溫回火工藝。實施例2
一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，該工作輥采用低合金高強度鋼，在低合金高強度鋼中含有的化學成分按重量百分比分別為0.65%的C、l.8%的S1、l.85%的Mn、2.0%的Cr、0.4%的Mo、0.08%的V、0.08%的T1、小于等于0.025%的S和P，其余為Fe和不可去除的雜質。其中優選的技術方案是，所述化學成分中Si和Mn的質量比為1:1.15。進一步優選的實施方案是,在低合金高強度鋼中還含有< 15ppm的氧和< 1.5ppm的氫。一種上述高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，該加工工藝包括依次進行的澆鑄鋼錠、鍛造成型、鍛后熱處理、去黑皮、機加工成型、超聲波探傷、調制處理、超聲波探傷、預熱、工頻感應淬火、回火、精加工、超聲波探傷、磨床粗磨、精加工修R、磨床粗磨、超聲波表面探傷、成品硬度檢測尺寸檢測和包裝入庫。其中優選的實施方案是，澆鑄鋼錠工藝先將上述原料投入電爐，然后再將熔融鋼液采用爐外精煉和電渣重熔進行精煉處理，最后通過真空吹氬鑄錠。優選的實施方案還有，鍛后熱處理工藝包括將斷后工件加熱到650度，保溫3小時后升溫至900度，再保溫12小時后空冷，空冷至低于250度后放入爐內等溫3小時，然后再升溫至450度保溫3小時，再升溫至650度，再保溫3小時，然后再升溫至720度，再保溫15小時后，停止保溫待爐冷小于350度后出爐空冷。優選的實施方案還有，預熱工藝包括:將工件放入加熱爐內加熱至350度，保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至650度，再保溫3小時，再升溫至890度，再保溫7小時，出爐風冷至小于250度，再入爐升溫至350度，再保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至600度，再保溫8小時，停止保溫在爐內爐冷卻至小于400度后出爐空冷。優選的技術方案還有，所述工頻感應淬火工藝包括:先將工件放入箱式電爐內加熱至500度，然后保溫6小時，再將工件吊裝置中頻多圈電加熱裝置內，通過調整多圈電加熱裝置的電流頻率及加熱時間，達到控制加熱深度至7(Tl00mm，并使輥身溫度達到880度并保溫后，進入噴水器使工件快速冷卻。進一步優選的實施方案還有，中頻多圈電加熱裝置與噴水器為呈上下分布的一體結構。優選的實施方案還有，回火工藝采用箱式低溫烘箱進行36小時的低溫回火工藝。實施例3
一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，該工作輥采用低合金高強度鋼，在所述低合金高強度鋼中含有的化學成分按重量百分比分別為0.63%的C、l.75%的S1、l.8%的Mn、l.9%的Cr、
0.3%的Mo、0.07%的V 、0.07%的T1、小于等于0.025%的S和P，其余為Fe和不可去除的雜質。
其中優選的實施方案是，化學成分中Si和Mn的質量比為1:1.12。進一步優選的實施方案是,在低合金高強度鋼中還含有< 15ppm的氧和< 1.5ppm的氫。一種上述高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，該加工工藝包括依次進行的澆鑄鋼錠、鍛造成型、鍛后熱處理、去黑皮、機加工成型、超聲波探傷、調制處理、超聲波探傷、預熱、工頻感應淬火、回火、精加工、超聲波探傷、磨床粗磨、精加工修R、磨床粗磨、超聲波表面探傷、成品硬度檢測尺寸檢測和包裝入庫。其中優選的實施方案是，所述澆鑄鋼錠工藝先將上述原料投入電爐，然后再將熔融鋼液采用爐外精煉和電渣重熔進行精煉處理，最后通過真空吹氬鑄錠。優選的實施方案還有，鍛后熱處理工藝包括將斷后工件加熱到650度，保溫3小時后升溫至900度，再保溫11小時后空冷，空冷至低于250度后放入爐內等溫3小時，然后再升溫至450度保溫3小時，再升溫至650度，再保溫3小時，然后再升溫至720度，再保溫14小時后，停止保溫待爐冷小于350度后出爐空冷。優選的實施方案還有，預熱工藝包括:將工件放入加熱爐內加熱至350度，保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至650度，再保溫3小時，再升溫至890度，再保溫6.5小時，出爐風冷至小于250度，再入爐升溫至350度，再保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至600度，再保溫8小時，停止保溫在爐內爐冷卻至小于400度后出爐空冷。優選的實施方案還有，工頻感應淬火工藝包括:先將工件放入箱式電爐內加熱至500度，然后保溫6小時，再將工件吊裝置中頻多圈電加熱裝置內，通過調整多圈電加熱裝置的電流頻率及加熱時間，達到控制加熱深度至7(Tl00mm，并使輥身溫度達到880度并保溫后，進入噴水器使工件快速冷 卻。進一步優選的實施方案還有，中頻多圈電加熱裝置與噴水器為呈上下分布的一體結構。優選的實施方案還有，回火工藝采用箱式低溫烘箱進行28小時的低溫回火工藝。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，其特征在于，所述工作輥采用低合金高強度鋼，在所述低合金高強度鋼中含有的化學成分按重量百分比分別為0.69ΓΟ.65%的C、1.5% 1.8% 的 S1、1.7% 1.85% 的 Mn、1.8% 2.0% 的 Cr,0.2% 0.4% 的 Mo,0.06% 0.08% 的 V、0.06% 0.08%的T1、小于等于0.025%的S和P，其余為Fe和不可去除的雜質。
2.如權利要求1所述的高 硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，其特征在于，所述化學成分中Si和Mn的質量比為1:1 1: 1.15。
3.如權利要求2所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，其特征在于，在所述低合金高強度鋼中還含有< 15ppm的氧和< 1.5ppm的氫。
4.一種按權利要求1所述高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括依次進行的澆鑄鋼錠、鍛造成型、鍛后熱處理、去黑皮、機加工成型、超聲波探傷、調制處理、超聲波探傷、預熱、工頻感應淬火、回火、精加工、超聲波探傷、磨床粗磨、精加工修R、磨床粗磨、超聲波表面探傷、成品硬度檢測尺寸檢測和包裝入庫。
5.如權利要求4所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述澆鑄鋼錠工藝先將權I所述原料投入電爐，然后再將熔融鋼液采用爐外精煉和電渣重熔進行精煉處理，最后通過真空吹氬鑄錠。
6.如權利要求4所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述鍛后熱處理工藝包括將斷后工件加熱到650度，保溫3小時后升溫至900度，再保溫1(Γ12小時后空冷，空冷至低于250度后放入爐內等溫3小時，然后再升溫至450度保溫3小時，再升溫至650度，再保溫3小時，然后再升溫至720度，再保溫12 15小時后，停止保溫待爐冷小于350度后出爐空冷。
7.如權利要求4所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述預熱工藝包括:將工件放入加熱爐內加熱至350度，保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至650度，再保溫3小時，再升溫至890度，再保溫6-7小時，出爐風冷至小于250度，再入爐升溫至350度，再保溫2小時，再升溫至450度，再保溫2小時，再升溫至600度，再保溫8小時，停止保溫在爐內爐冷卻至小于400度后出爐空冷。
8.如權利要求4所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述工頻感應淬火工藝包括:先將工件放入箱式電爐內加熱至500度，然后保溫6小時，再將工件吊裝置中頻多圈電加熱裝置內，通過調整多圈電加熱裝置的電流頻率及加熱時間，達到控制加熱深度至7(Tl00mm，并使輥身溫度達到880度并保溫后，進入噴水器使工件快速冷卻。
9.如權利要求8所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述中頻多圈電加熱裝置與噴水器為呈上下分布的一體結構。
10.如權利要求4所述的高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥的加工工藝，其特征在于，所述回火工藝采用箱式低溫烘箱進行2(Γ36小時的低溫回火工藝。
全文摘要
本發明公開了一種高硬度耐沖擊冷軋鋼工作輥，該工作輥采用低合金高強度鋼，在低合金高強度鋼中含有的化學成分分別為C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ti、S和P，其余為Fe和不可去除的雜質。該冷軋鋼工作輥的加工工藝包括依次進行的澆鑄鋼錠、鍛造成型、鍛后熱處理、機加工成型、超聲波探傷、調制處理、預熱、工頻感應淬火、回火、精加工、超聲波探傷、磨床粗磨、精加工修R、超聲波表面探傷、成品硬度檢測尺寸檢測和包裝入庫。由于在該冷軋鋼工作輥材料的化學成分配比中，選用了價格較低的Si、Mn來提高材料的淬透性，并改變了材料組織中的貝氏體，這種形態分布組織具有較高的穩定性、強韌性、抗裂紋萌生能力，且還具有非常高的抗裂紋擴展能力。
文檔編號C21D9/38GK103173688SQ201310083408
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月16日 優先權日2013年3月16日
發明者曹偉 申請人:江陰潤源機械有限公司