[发明专利]辗环机芯辊锻件加工所用的高质量高寿命原材料及加工方法

说明书

本发明涉及一种辗环机高质量高寿命芯辊的制作方法，属于芯辊加工技术领域。本发明所采用的芯辊锻件用料主要包括以下成分：C 0.40~0.44wt%，Si 0.20~0.30wt%，Mn 0.60~0.80wt%，Cr 0.95~1.25wt%，Mo 0.20~0.30wt%，P≤0.015wt%，S≤0.008wt%，Cu≤0.05wt%，Ti≤0.008wt%，V≤0.01wt%，Ni≤0.20wt%，Al 0.020~0.040wt%，N≤0.0080wt%，[O]≤18ppm wt%，[H]≤2ppm wt%。芯辊采用该种材料坯料，按照本发明所提供的锻造方法成形后，以及采用本发明的热处理方法，所生产的芯辊产品使用寿命达到了辗环28炉次不断，合计轧制某型环件224件130吨左右锻件，且芯辊淬火回火后表面硬度控制在280‑320HB范围内，通过实际生产验证，达到了芯辊径向抗弯、抗折锻和整体抗热疲劳性能的良好匹配。

技术领域

本发明属于锻件加工技术领域，具体涉及一种辗环机芯辊锻件加工所用的高质量高寿命原材料，还涉及上述的锻件的加工方法。

背景技术

径轴向轧制辗环机是各类规格和材质的环形锻件近净成形的关键设备，芯辊是径轴向轧制辗环机在轧制环件中必不可少的部件，环件通过芯辊施加的径向轧制力和锥辊施加的轴向轧制力，在合理控制的进给量的情况下，得以顺利成形。

芯辊在实际工作中，一方面承受着来自环件的径向反作用力，以及随着产生的覆盖环件高度范围内的力矩；另一方面，由于芯辊在环轧过程中始终与红热工件直接接触，表面伴随着温度上升的现象；并随着喷淋降温过程和环轧的结束，表面温度很快降至降低范围。即，芯辊需要具有较高的径向抗弯性能和抗热疲劳性能，相比于普通的轴类产品而言，需要较高的整体性能。

只有满足上述的性能要求，芯辊的使用寿命才有可能得到保证。

相关文献

专利文献

CN209632039U 一种用于异形环锻件的辗环机组合芯辊 期刊文献

本申请人在《辗环机芯辊的强度校核及其热处理》一文中提及过，芯辊锻造后要进行预备热处理和最终热处理，以确保其综合性能满足使用要求。采用正火、回火及调质处理的钢芯辊，能满足轧制奥氏体不锈钢环形件的需要。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种辗环机高质量高寿命芯辊的制作方法，确保芯辊具有较好的径向性能和抗热疲劳性能，以保证其使用寿命满足预期。

辗环机芯辊锻件加工所用的高质量高寿命原材料，以重量百分比计，包括以下组分：C 0.39~0.44，Si 0.20~0.30，Mn 0.60~0.80，Cr 0.90~1.25，Mo 0.18~0.30，P≤0.015，S≤0.010，Cu≤0.10，Ti≤0.008，V≤0.01，Ni≤0.30，Al 0.015~0.040，N≤0.0080，[O]≤20ppm，[H]≤2ppm，余量为Fe和其他残余元素。

控制碳（C）含量在0.39~0.44%，锰（Mn）含量0.60~0.80%范围，是为了保证芯辊热处理之后有足够的强度保证；控制铬（Cr）含量在0.90~1.25%，钼（Mo）含量在0.18~0.30%范围，是保证芯辊有足够的淬透性和抗热疲劳性能，以保证芯辊的综合力学性能水平；铜（Cu）属于不利于热加工变形的元素，其残余含量需要严格控制；钛（Ti）在钢中一般以碳（氮）化物的形式存在，形态为带尖角的块状物，易成为疲劳裂纹的源头，需要控制在0.008%以下；铝（Al）为脱氧用元素，具有细化晶粒的重要作用，控制在0.015~0.040%是比较容易实现的；气体（[O]和[H]）过高会导致锻件内白点和显微裂纹产生的几率增加，需要在精炼过程中进行脱气（VD）处理。

高质量高寿命的辗环机芯辊锻件的锻造加工方法，包括以下的步骤：锻造成形和热处理；其中，热处理步骤为，对锻造成形的芯辊锻件依次实施正火处理、淬火处理、回火处理、表面硬度检测。