專利名稱:鍛造的冷軋軋輥的制作方法
本發(fā)明涉及冷軋用鍛造的軋輥，即在低于或等于100℃的溫度下用作軋制鐵、鋼、有色金屬和它們的合金的工作輥，并且，也可能是在多輥軋機中的支承輥。
為了使工作輥以最低的制造成本保證最好的耐用性，在使用時需要具備如下特性1.軋輥要有高硬度的表面，根據(jù)軋制產(chǎn)品的不同，表面硬度在肖氏C標尺硬度90～105之間。
2.這種軋輥表面硬化層較深，因而可以用有限的，或者甚至取消，再處理，而這種再處理在整個使用軋輥給定深度期間，為了維持軋輥表面達到理想的硬度可能是必要的。
3.高的耐磨性。
4.控制了硬化層內(nèi)殘余奧氏體量;顯然，這種殘余奧氏體量過多，在工作應力作用下，會使軋輥產(chǎn)生裂紋。
5.表面層的枝晶結(jié)構(gòu)非常均勻，這是為了避免在軋制的板材上留下極細的凹痕，這種出現(xiàn)凹痕的現(xiàn)象在學術(shù)上稱作“癩哈蟆皮”或“橙皮”效應。
由審慎地選擇冷軋輥的制造條件，特別是熱處理操作即可調(diào)整上述特性中的大多數(shù)，例如熱處理操作中的回頭處理即可調(diào)整輥身的硬度，以通常的硬化方法，當奧氏體化時將整個輥身加熱至溫度＞AC3，在加熱到溫度＞AC3以后，表面硬化僅有相當薄的一層，而這一層的薄厚極易由冷卻條件進行調(diào)整。
然而，鋼種的選擇仍是保證以最低的成本使所需各種特性達到最佳化的最根本的考慮。
現(xiàn)在水淬鍛造的冷軋工作輥所用的鋼種含碳0.8～0.9%，含鉻1.8～3.0%，以及其它合金元素。這些鋼種中，如通常的83CDT實際上就含有足夠多的碳，從而使之能夠達到要求的較高硬度，所含的Cr、Mo和釩的量也足以使之達到恰當?shù)拇阌残?，并形成許多碳化物以保證良好的耐磨性。用通常的熱處理法，繼而以強流水淬，則有可能極易使表面硬度達到肖氏C標尺103，硬化層深度達15mm，層內(nèi)硬度≥肖氏C標尺硬度85，而這種輥子的直徑為550～650mm。
以50Hz頻率進行感應加熱后的表面硬化可得到同樣的表面硬度，而且硬化層較深，約22mm。
但是，為了充分利用輥身表面硬化的有效深度，這樣的硬化深度至少需要進行兩次再處理。
這些再處理的費用是很高的，因而許多制造廠家尋求改進鋼的淬硬性，以便得到深度為30mm的硬化層，然后限定這些再處理僅僅是單一的操作。
為了增加硬化深度，對于高合金為含鉻達3%，含鉬達0.5%的鋼種給予了關(guān)注。但是，除了這些合金元素價格昂貴以外，增加合金的用量還會有馬氏體淬火后產(chǎn)生極為不利的殘余奧氏體這樣一個嚴重的缺點。
將軋輥浸入液態(tài)氮內(nèi)進行零下低溫處理可以校正殘余奧氏體量過多的缺點，但是這種處理方法是很棘平的，也是很花錢的。
最后，增加鋼中合金元素為Cr、Mo、V等的含量，會使軋輥表層產(chǎn)生帶狀和枝狀結(jié)構(gòu)，這會給軋制產(chǎn)品的表面質(zhì)量帶來損害。
本發(fā)明的目的是克服上述那些缺點，并提供具有較深表面硬化層的鍛造軋輥。
本發(fā)明還提供一種由低合金鋼制成的冷軋鍛造軋輥，這種低合金鋼的成分(按重量百分比)組成如下C0.76～0.92;Mn0.7～1.40;Si0.70～1.40;S≤0.020;P≤0.025;Ni≤0.60;Cr1.50～2.20;Mo0.15～0.55;V0.08～0.25;Cu≤0.50;其余是鐵和有害雜質(zhì)。
本發(fā)明的基本特點在于對含合金元素較少(特別是含鉬少)的鋼種，鋼中所含Si與Mn結(jié)合對上述鋼種的淬硬性可起良好作用。
賈特澤克(Jatezack)和吉拉德(Girardi)合作寫了下列文章“從1700°F硬化的過共析鋼粹硬性計算的增倍系數(shù)”該文刊登在<美國金屬學會(ASM)會報>1959年NO 51，由賈特澤克及吉拉德合著。
“高碳鋼的淬硬性”該文刊登在<冶金學報>1973年10月V.4，P2267，亦由賈特澤克和吉拉德合著。
文章描述了合金元素對過共析鋼淬硬性的影響，并指出頂端淬火后，從頂端開始，隨著距淬火端的距離不同，而顯示出不同程度的淬硬性，而從頂點淬火端取的奧氏體化的頂端淬火試樣可見，在ACm+50～ACm+100的溫度范圍內(nèi)其硬度為63RCH(洛氏C標尺硬度)。
相應于63RCH的組織幾乎全是馬氏體，最多有10%的貝氏體，因此所采用的這個標準從軋輥使用情況看是極有代表性的。
上述文章還闡明使用較多的一般合金元素如Mn、Ni、Cr、V、Si、尤其是Mo可以增加鋼的淬硬性。圖1a和1b即描繪了對于分別經(jīng)過常規(guī)化和退火的原始組織來講，隨距淬火端距離而變的增倍系數(shù)F還是上述各種元素含量的函數(shù)。
從圖中顯然可見Mo具有最大的影響，尤其是其作用大于單獨使用Si或Si與其它元素結(jié)合，其作用還大于Mn。
現(xiàn)在，本專利申請人的發(fā)現(xiàn)與上述文章的論點形成對照，即鋼中只要含相當小量的鉬，就會對其淬硬性產(chǎn)生最大的影響。
這些結(jié)果還表明于圖2，此圖繪示出添加元素Mo、Mn和Si對85CDV7鋼(此鋼已在ACm+60℃經(jīng)過奧氏化處理)淬硬性的影響。圖中縱座標表示頂端淬火距離，即距標準化試樣(直徑25mm)端部的距離(以毫米計)，試樣的洛氏C標尺硬度大于或等于60。
此外，很明顯，Si和Mo，尤其是Si和Mn還可協(xié)同起作用。
作為對比，圖3表明(隨著到淬火端的距離而變化的硬度)一般鋼種(即85CDV7，含Mn0.25和含Si0.42)或本發(fā)明指定范圍內(nèi)的鋼種的頂端淬火曲線。
在70mm處硬度從45RCH增加到63RCH是特別重要的。
另外，硅的存在有助于促使形成碳化物，從許多試驗室完成的試驗表明，這對于增強耐磨性是有利的。
另一方面，還觀測到，略微減少鋼基體中的含碳量，從而使之達到最大硬度(這是可以達到的)并不是缺點，因為這樣對于在100～200℃之間淬火后的回火狀態(tài)可以產(chǎn)生足夠的影響。
而且，硅增加了對回火的阻力。這種作用僅對小量軋制偶爾軋輥表面增溫時才是有利的。
已經(jīng)證實，在選定的含量的范圍內(nèi)，添加的Mn和Si對于處理后的奧氏體殘余量以及對于處理成硬度為64RCH的金屬的抗拉強度都缺乏有意義的影響。對于輥身表面的枝晶結(jié)構(gòu)也是一樣。并且還發(fā)現(xiàn)Mn和Si這兩種添加元素共同使用，對于軋輥的使用性能有利。
例1一個加工成圓柱狀的輥子，輥身直徑325mm輥身長度為1324mm，輥身表面硬度是維氏硬度760，亦即肖氏C標尺硬度92，此輥是作軋硅鋼之用。
此軋輥是從鋼錠鍛成毛坯后軋制而成，鋼組成的如下C0.83，Mn1.12，Si0.89，S0.009，P0.012，Ni0.33，Cr1.82，Mo0.25，V0.11。
用低頻(50Hz)對表面加熱和水中淬火的辦法完成對輥身表面的最終處理。
用這種方法，淬硬層深度可達28.5mm。
作為對照，是用一般鋼種做成的同樣軋輥，這種鋼的成分是C0.83，Mn0.29，Si0.33，S0.007，P0.014，Ni0.27，Cr1.77，Mo0.24，V0.11。
這種軋輥經(jīng)低頻表面硬化處理后，硬化層深度為20.5mm。
由此可見，采用本發(fā)明的方法，從組成元素和制造方法這兩點來看，在所用鋼種價格并不昂貴的情況下，而所得到的硬化層深度卻增加了40%。
以本發(fā)明所規(guī)定的鋼種制成的軋輥用于4機架可逆式冷軋機時，可軋制3690噸，從而取代了對照鋼種制成的軋輥，只能軋制3100噸，亦即增加了19%。
例2制造冷軋汽車鋼板用的工作輥所用鋼種的成分是C0.86，Mn0.96，Si1.19，S0.004，P0.012，Ni0.175，Cr1.66，Mo0.22，V0.096，該工作輥的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是輥身直徑 535mm輥身長度 1676mm給定的輥身表面硬度 83VH(維氏硬度)按例1中所述方法完成輥身表面的最終處理。
硬度滯留后和調(diào)整前，表面硬度是875VH。
與硬度700VH，亦即實際上肖氏C標尺硬度85相應的硬化深度是29.6mm。
軋輥的有效硬化深度是27mm，在刮研前不用經(jīng)再硬化處理即可使用整個硬化深度。
用同例1中一樣的鋼種，即一般的鋼種83CDV7制成的軋輥，在低頻表面硬化后，在同樣的情況下測得的硬化層深度是22mm。為了達到軋輥的整個有效深度就需要進行再處理。
顯然，若軋輥具有如前所述那樣的幾何特性，但是輥身直徑增加到581mm，那么，有效硬化深度應達50mm，為此，若用本發(fā)明指定鋼種制作軋輥，則為達到這個深度還要進行一次再處理。若用對照的一般鋼種，則需進行兩次再處理。
權(quán)利要求
用低合金鋼制造的鍛造冷軋輥，其特征在于這種軋輥所用合金鋼按重量百分比的組成成分如下C0.76～0.92，Mn0.70～1.40， Si0.70～1.40， S≤0.020， P≤0.025， Ni≤0.60， Cr1.50～2.20， Mo0.15～0.55， V0.08～0.25， Cu≤0.50，其余是鐵和雜質(zhì)。
專利摘要
這種輥子用低合金鋼制成，按重量百分比的成分組成如下C0.76～0.92，Mn0.70～1.40，Si0.70～1.40，S≤0.020，P≤0.025，Ni≤0.60，Cr1.50～2.20，Mo0.15～0.55，V0.08～0.25，Cu≤0.50，其余為鐵和雜質(zhì)。
文檔編號C22C38/00GK86104669SQ86104669
公開日1987年2月18日 申請日期1986年7月7日
發(fā)明者特拉希·約瑟夫·簡, ?？怂埂み~克爾, 利維奎·羅伯特 申請人:查瓦尼·凱丁導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan