[发明专利]一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料及制备方法

权利要求书

1.一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料的制备方法，其特征在于，材料组分质量百分比为：C: 0.60~0.90，Si: 0.10~0.90，Mn≤0.60，P≤0.020，S≤0.015，Cr: 4.00~6.00，Ni≤0.40，Mo: 0.10~0.40，V: 0.01~0.40，Nb: 0.0001~0.15，Ti: 0.0001~0.15，RE：0.0001~0.030，N: 0.0001~0.030，余量为Fe和不可避免的杂质元素；

采用模铸精炼，借助全流程控纯冶铸、低过热度浇注、均质锻造、锻后调质技术，获得纯净度高、成分均匀、碳化物细小的优质辊坯，具体包括如下步骤：

（1）钢水粗炼：采用铁水与废钢搭配、或者优质废钢作为原材料，通过电弧炉吹氧助熔和造泡沫渣；当脱磷到位，并且粗炼钢水中碳含量[C]≥0.02wt%、初始全氧含量T.O≤400ppm时，电弧炉粗炼钢水出钢；

（2）钢包精炼：通过中频炉提前熔化含有Cr、Mo、Ni合金元素的重型废钢、返回料或合金料，并将中频炉钢水兑入粗炼钢水中形成钢包精炼初始钢水，再经造新渣还原、脱硫、脱氧，当钢水中游离氧含量不超过5ppm，或者全氧含量T.O≤20ppm时，分别进行V、Nb、Ti微合金化元素的合金化；当成分和温度均符合要求时，钢包精炼钢水出钢；

（3）真空处理：钢包精炼钢水出钢后入真空处理罐，快速抽真空至低于66.5Pa的真空度，保持时间超过15分钟，破真空后，当钢水中氢含量H≤2ppm，吊运至钢包精炼工位；

（4）稀土处理：在钢包精炼工位，测试钢水温度与成分；当钢水中游离氧含量不超过5ppm，或者全氧含量T.O≤20ppm，在钢包顶部向钢水中加入高纯稀土金属、高纯稀土合金或者高纯稀土添加剂，进行稀土处理；

（5）氮合金化：稀土处理完毕后，在钢包顶部向钢水中加入，经过烘烤的含氮合金，进行氮合金化；

（6）保护浇注：钢水的过热度ΔT≤50℃时，将其吊运至模铸浇注工位，进行浇注钢锭；

（7）均质锻造：采用锻前钢锭高温扩散退火处理加热与锻中高温扩散退火处理，通过高温扩散与机械扩散相结合，缩短高温扩散退火时间，提升均质化效率，减轻甚至消除凝固时偏析产生的粗大液析碳化物；此后，采用常规锻造方法成形辊坯，并且以850℃以上终锻温度、水冷的快速冷却方式，避免网状碳化物；

（8）锻后调质：辊坯终锻并快速冷却后，采用淬火和高温回火的调质处理，作为锻后热处理及其球化退火工艺，在细化碳化物的同时，缩短热处理时间；

步骤（7）中，锻前钢锭加热至1180~1240℃，保温时间为60~150min/100mm厚，进行高温扩散退火处理，并且在第一火次锻造变形、断面直径减小后，再次以相同的加热工艺，进行高温扩散退火，第一火次的锻造比2~6；

步骤（8）中，淬火温度900~960℃，保温时间为60~100min/100mm厚，水淬；当辊坯表面返温不超过150℃时，立刻进行700~750℃高温回火，保温时间为150~400min/100mm厚，球化未溶碳化物，形成粒状珠光体组织。

2.根据权利要求1所述的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料的制备方法，其特征在于，采用C、N共合金化，C+N=0.70~0.90；采用高纯稀土合金化，RE=0.003~0.020；采用Ti微合金化，Ti=0.003~0.010；采用Nb微合金化，Nb=0.05~0.15；采用V微合金化，V=0.05~0.25。

3.根据权利要求1所述的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料的制备方法，其特征在于，高纯稀土为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈、或者镧铈混合金属，或者与此全氧含量控制相当的稀土合金。

4.根据权利要求1所述的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）氮合金化之后，进行软吹与镇静：通过控制钢包底部吹入的氩气流量为20~40NL/min，促使钢水中大颗粒夹杂上浮，并且由此控制钢水温度下降幅度，确保软吹与镇静时间不低于10分钟。

5.根据权利要求1所述的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，浇注时采用局部正压氩气保护，将钢水隔离大气，正压氩气的压强为0.1~0.6MPa。