[发明专利]一种冷轧辊材料及其热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧辊领域，具体是一种冷轧辊材料及其热处理方法。

背景技术

轧辊的使用寿命与轧辊材料、轧辊质量、轧辊的使用维护技术有关。七十年代，日本开始使用了主体铬含量为3%的MC3钢冷轧辊，有效地提高了轧辊的耐磨性及使用寿命。八十年代，日本、德国等发达国家又在大型冷轧机、HC轧机和森吉米尔轧机上使用了主体铬含量为5%～10%的中铬和高铬冷轧辊，使轧辊寿命提高1～2倍。我国从九十年代开始研发Cr5型轧辊材料，目前已广泛应用于各类冷轧辊，冷轧辊的抗疲劳性、抗事故性、耐磨性等关键指标有较大幅度提高。为进一步提高冷轧辊使用寿命，降低冷轧产品生产成本，需要进一步创新轧辊材料及制备工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种冷轧辊，使其具有较高的抗疲劳性能和使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：一种冷轧辊材料及其热处理方法，该冷轧辊材料按照质量百分比，C：0.55%～0.80%，Si：0.60%～1.20%，Mn：0.20%～0.50%，Cr：7.5%～8.5%，Mo：1.1%～1.5%，V：0.2%～0.6%，Nb：0.03%～0.10%，N：0.03%-0.08%，P:≤0.020%，S≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质；本合金成分耐磨性好，淬透性强，具有二次硬化现象和高的回火稳定性，组织稳定性。该冷轧辊材料进行如下的热处理：

步骤一，冷轧辊材料预处理，该冷轧辊材料在机械加工前，首先放入550℃的温度环境中进行预热，再放入850℃环境下进行预热，再采用1060℃～1150℃高温淬火，油冷到100℃后，然后采用720℃～780℃进行高温回火，随炉降至500℃后空冷，预处理完成，通过机械加工成冷轧辊；

步骤二，冷轧辊热处理，冷轧辊加工完成后，先将轧辊加热放入550℃的温度环境中进行预热，然后放入850℃环境下进行预热，再放入到1030～1100℃环境预热保温，然后在200-350℃分级淬火，最后将冷轧辊转入530～580℃的硝盐炉中回火3-4次，轧辊每次回火后空冷至50℃，转下次回火，最后一次回火后采用油冷，最后冷轧辊放入203℃油炉中进行定性回火后空冷。 

本发明的有益效果是：本发明适用于硬度要求为56～60HRC的冷轧辊。在保证轧辊硬度要求的前提下，本发明最大程度提高了轧辊基体合金固溶度和组织稳定性，消除了轧辊的组织应力、热应力，使轧辊具备优良的抗事故性、抗疲劳性、耐磨性，从而满足轧机的使用要求。本发明冷轧辊已经在20辊轧机上进行了批量使用，在使用过程中表现出了优良的抗事故性，抗疲劳性能，轧辊消耗大幅降低。

具体实施方式

本发明的冷轧辊的成分按质量百分比由以下元素组成，C：0.55～0.80%，Si：0.60～1.20%，Mn：0.20～0.50%，Cr：7.5～8.5%，Mo：1.1～1.5%，V：0.2～0.6%，Nb：0.03～0.10%，N：0.03-0.08%，P:≤0.020%，S≤0.005%，其余为Fe%和不可避免的杂质。

本发明中有关合金元素的作用，叙述如下：

C ：0.55～0.80%，碳元素主要决定钢热处理后强度、硬度，根据计算与试验，本发明碳含量0.55～0.80%较为合适。

Si：0.60—1.20%：硅元素除可提高钢的淬透性外，还可强化基体，提高钢的回火稳定性和热冲击抗力，Si含量控制在0.8～1.20%。

Mn：0.20～0.50%，锰为脱氧合金化元素。

Cr：7.5—8.5%，一方面铬与碳结合形成M₇C₃型碳化物，获得一定数量的高硬度的碳化物相，极大地提高轧辊的耐磨性和宏观硬度，另一方面固溶到奥氏体中的铬可以显著提高钢的淬透性，增加淬硬层深度。，轧辊Cr含量目标值为7.5%～8.5%。

Mo：1.1～1.5%，钼元素在回火时形成碳化物和溶入渗碳体，阻止了晶粒长大，具有弥散强化作用，可以有效提高回火稳定性、耐磨性和抑制回火脆性，它对提高钢的硬度、强度、屈服强度及冲击韧性都有好处。为使所设计的钢种具有二次硬化现象和高的回火稳定性，钢中加入了1.10～1.50%Mo。 

V： 0.2～0.6%，钒是强碳化物元素，以独立的VC、VN形式细质点存在，适当加入V，可以获得更好的组织稳定性、细小的晶粒和高硬度弥散分布的二次碳化物，可提高轧辊的硬度和耐磨性。在钢中加入0.2—0.6%的V。