一種具有超深淬硬層的冷軋輥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷乳輥及其制造方法，具體的說(shuō)是一種具有超深淬硬層的冷乳輥及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著冷乳機(jī)向連續(xù)、薄板、高精度、多品種的發(fā)展，對(duì)冷乳輥材料選擇、冶煉、鍛造及熱處理提出更高的要求?，F(xiàn)代乳機(jī)設(shè)計(jì)為了降低扎輥消耗，對(duì)乳輥的工作層深度要求越來(lái)越深，乳輥工作層深度由通常的25-35_逐漸增加，目前深度超過(guò)40_的乳輥品種越來(lái)越多，最深的要求淬硬層超過(guò)50mm。Cr5冷乳輥是一種科技含量較高的乳輥，其具有較高的淬硬性、較好的淬透性、較高的耐磨性和抗事故性能，而目前占居市場(chǎng)主導(dǎo)的Cr5材質(zhì)冷乳輥，其淬硬層深度在42mm左右，已不能滿足現(xiàn)代化乳機(jī)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了降低乳輥消耗，在對(duì)常規(guī)Cr5材質(zhì)乳輥通過(guò)成份微調(diào)及制造方法改進(jìn)，獲得超過(guò)45mm深的90HSD以上硬度的淬硬層。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有超深淬硬層的冷乳輥，化學(xué)組分及其質(zhì)量百分含量為:C0.85?0.95%，S1.60?0.80%，Mn0.60?0.80%，Cr4.80 ?5.80%，N1.30 ?0.50%，Mo0.40 ?0.60%，V0.05 ?0.15%，P 彡 0.015%，
0.015%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:優(yōu)選冷乳輥中的化學(xué)組分及其質(zhì)量百分含量為:C0.90 ?0.95%，S1.65 ?0.80%，Mn0.65 ?0.80%，Cr5.00 ?5.80%，N1.37 ?0.50%，Mo0.50?0.60%，V0.05?0.15%，P彡0.015%，S彡0.015%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]一種具有超深淬硬層的冷乳輥的制造方法包括以下工藝步驟:
A、用Cr5材質(zhì)冷乳輥常用冶煉方法冶煉輥坯；
B、將輥坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，加熱方式為電阻爐加熱，加熱溫度為920°C，保溫時(shí)間為12h，采用噴淋淬火或水淬的冷卻方式，冷卻至100°C，然后進(jìn)行回火處理，加熱方式為電阻爐加熱，回火溫度為600-650°C，保溫時(shí)間為18-22h，采用空氣自然冷卻方式冷卻；
C、將輥坯進(jìn)行最終熱處理，包括感應(yīng)淬火、冷處理和回火處理的工藝。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C進(jìn)行的最終熱處理中的感應(yīng)淬火溫度為 930 ?960。。。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C進(jìn)行的最終熱處理中的冷處理為感應(yīng)淬火后待輥坯冷卻至環(huán)境溫度后將輥坯進(jìn)行-180°C冷處理，保溫時(shí)間2-4h，然后將輥坯放置在空氣中緩慢升溫至環(huán)境溫度。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C進(jìn)行的最終熱處理中回火處理為冷處理后待輥坯緩慢升溫至環(huán)境溫度后將輥坯進(jìn)行回火處理，加熱方式為電阻爐加熱，回火溫度為100?120°C，保溫時(shí)間60?80h。
[0010]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是:本發(fā)明的鋼材成分中，提高了 C及Cr、Mn的含量，提高材料的淬透性，淬火后進(jìn)行冷處理，提高了輥坯的穩(wěn)定性，降低了淬火應(yīng)力，防止輥坯開(kāi)裂，促進(jìn)輥坯中奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，提高輥坯的硬度，增加耐磨性能，強(qiáng)碳化物形成元素Cr、Mo含量較高，提高了合金化水平，不但基體硬度高，組織中的高硬度碳化物含量多，進(jìn)一步提高了乳輥的耐磨性，本發(fā)明的化學(xué)成分組合、淬火、冷處理、回火溫度和時(shí)間的合理選擇，是使本發(fā)明的材料具有超深淬硬層的工藝保證。
[0011]采用本發(fā)明生產(chǎn)的冷乳輥，表面硬度為92HSD?99HSD，硬度達(dá)到90HSD以上的淬硬層深度達(dá)到45mm以上，其耐磨性為普通Cr5材質(zhì)的1.3倍，大大增加了冷乳棍的使用壽命ο
【具體實(shí)施方式】
[0012]—種具有超深淬硬層的冷乳輥，其化學(xué)組分及其質(zhì)量百分含量為:C0.85?0.95%，S1.60 ?0.80%，Mn0.60 ?0.80%，Cr4.80 ?5.80%，N1.30 ?0.50%，Mo0.40 ?0.60%，V0.05?0.15%，P彡0.015%，S彡0.015%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:優(yōu)選冷乳輥的化學(xué)組分及其質(zhì)量百分含量為:C0.90 ?0.95%，S1.65 ?0.80%，Mn0.65 ?0.80%，Cr5.00 ?5.80%，N1.37 ?0.50%，Mo0.50?0.60%，V0.05?0.15%，P彡0.015%，S彡0.015%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0014]上述一種具有超深淬硬層的冷乳輥的制造方法包括以下工藝步驟:
A、用Cr5冷乳輥常用冶煉方法冶煉輥坯；
B、將輥坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，加熱方式為電阻爐加熱，加熱溫度為920°C，保溫時(shí)間為12h，采用水淬的冷卻方式，冷卻至100°C，然后進(jìn)行回火處理，加熱方式為電阻爐加熱，回火溫度為600-650°C，保溫時(shí)間為18-22h，采用空氣自然冷卻方式冷卻；
C、將輥坯進(jìn)行最終熱處理，包括感應(yīng)淬火、冷處理和回火處理的工藝。
[0015]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C進(jìn)行的最終熱處理中的感應(yīng)淬火溫度為 930 ?960。。。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C進(jìn)行的最終熱處理中的冷處理為感應(yīng)淬火后待輥坯冷卻至環(huán)境溫度后將輥坯進(jìn)行-180°C冷處理，保溫時(shí)間2-4h，然后將輥坯放置在空氣中緩慢升溫至環(huán)境溫度。
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C進(jìn)行的最終熱處理中回火處理為冷處理后待輥坯緩慢升溫至環(huán)境溫度后將輥坯進(jìn)行回火處理，加熱方式為電阻爐加熱，回火溫度為100?120°C，保溫時(shí)間60?80h。
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例1
本實(shí)施例的一種具有超深淬硬層的冷乳輥的材質(zhì)中的化學(xué)組分及其質(zhì)量百分比含量為:C0.91%，S1.74%，Mn0.66%，Cr5.29%，N1.45%，Mo0.51%，V0.11%，P0.014%，S0.004%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0019]制造方法包括以下工藝步驟:
A、冶煉:用Cr5冷乳輥常用冶煉方法冶煉輥坯，首先按照冷乳輥所要求的化學(xué)組分及其質(zhì)量百分比含量進(jìn)行原料配比，采用電爐冶煉+精煉爐精煉并真空除氣+電渣重熔的冶煉工藝冶煉電渣鋼錠；冶煉過(guò)程除控制鋼的化學(xué)成分外，更重要的是控制鋼的潔凈度，同時(shí)降低合金元素的偏析程度；將電渣鋼錠鍛造成輥，并對(duì)輥坯進(jìn)行粗加工；鍛造工序是整個(gè)冷乳輥制造過(guò)程中承上啟下的重要環(huán)節(jié)，一方面，它通過(guò)輥坯的鍛造成形過(guò)程消除鑄態(tài)組織粗大的枝晶，細(xì)化晶粒，焊合鋼錠內(nèi)部疏松、氣泡、微裂紋等宏觀缺陷，另一方面，由于本發(fā)明材質(zhì)合金含量更高，成分和組織偏析程度相對(duì)更為嚴(yán)重，碳化物尤其是液析碳化物量大，鍛造是減輕偏析、均勻組織和成分以及鍛合鋼錠內(nèi)部缺陷的重要工序；對(duì)于鍛造而言，更為重要的是通過(guò)鍛造加熱及變形工藝的合理制定，充分溶解、破碎、改善碳化物在鋼中的分布，降低偏析程度，均勻組織，提高材料的使用性能并為后續(xù)的熱處理工序奠定良好的基礎(chǔ)；將鍛造后的乳輥采用正火+等溫球化+擴(kuò)氫退火工藝，得到碳化顆粒細(xì)小、組織均勻的點(diǎn)球狀珠光體，鍛造后熱處理的主要目的是細(xì)化因鍛造高溫加熱而造成的粗大晶粒，防止白點(diǎn)的產(chǎn)生，這樣在最終淬火時(shí)才能得到合乎要求的碳化物。如果此時(shí)得到的碳化物大小不均，在以后的熱處理過(guò)程中將很難予以糾正。
[0020]B、調(diào)質(zhì)處理:采用電阻爐將輥坯加熱為920°C，保溫12h，采用水淬的冷卻方式，冷卻至100°C，然后進(jìn)行回火處理，回火溫度為630°C，保溫20h，采用空氣自然冷卻的方式冷卻；調(diào)質(zhì)處理的主要目的是為了調(diào)整組織，獲得粒狀索氏體組織和分布均勻的顆粒狀碳化物，提高乳輥綜合性能，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備，以此提高冷乳輥的最終淬火性能，同時(shí)對(duì)主軸頸進(jìn)行強(qiáng)化。
[0021]C、最終熱處理:包括感應(yīng)淬火、冷處理和回火處理的工藝。
[0022]感應(yīng)加熱可通過(guò)移動(dòng)進(jìn)度和感應(yīng)器數(shù)量的合理配置來(lái)調(diào)整乳輥的淬硬層深度，且所需電源功率較小，將輥坯感應(yīng)加熱到950°C，然后進(jìn)行淬火處理。
[0023]感應(yīng)淬火后待輥坯冷卻至環(huán)境溫度，將輥坯進(jìn)行-180°C冷處理，保溫3h ;其目的在于本冷乳輥的材質(zhì)由于合金含量較高，淬火后的殘余奧氏