[發(fā)明專利]鍛鋼輥的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380010461.0
• 申請(qǐng)日: 2013-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN104144759B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大西洋史;山中章裕;水上英夫;瀨羅知曉;山口英良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新日鐵住金株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B22D23/10
• 分類號(hào): B22D23/10;C22C38/00;C22C38/22;C22C38/46
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在冷或暖條件下使用的鍛鋼輥的制造方法，特別涉及即使伴隨使用而反復(fù)切削輥表面也能夠保持良好的表面性狀的鍛鋼輥的制造方法。

背景技術(shù)

通常，鍛鋼輥由于直徑較大，因此通過用鑄錠法(ingot-making?method)鑄造大型的鑄錠(ingot)并對(duì)其進(jìn)行鍛造來制造。對(duì)于大型鑄錠，在鑄造時(shí)容易自中心向表面附近生成被稱為鬼線偏析(ghost?segregation)的宏觀偏析，該鬼線偏析在經(jīng)過鍛造工序和熱處理工序之后也以偏析的形式殘留在所制造的鍛鋼輥的內(nèi)部。

圖1為通過鑄錠法得到的通常的鑄錠的縱截面圖。如該圖所示，在鑄錠內(nèi)，作為通常的宏觀偏析，出現(xiàn)V偏析和鬼線偏析。V偏析在鑄錠的中心部呈V字狀，由上部的濃V偏析和下部的淡V偏析構(gòu)成。在淡V偏析的下方存在沉淀晶體。鬼線偏析是C、P或Mn、其它合金成分濃化而成的偏析，存在于自V偏析的外側(cè)至鑄錠半徑的約1/2位置的區(qū)域，形成在鑄錠的上下方向上延伸的線狀偏析線的形體。

鬼線偏析由于生成位置比V偏析更靠近鑄錠表面，因此存在如下的問題：在鑄錠的鑄造以后的鍛造、熱處理工序中，以該鬼線偏析為起點(diǎn)因加工變形時(shí)的應(yīng)力、熱處理-冷卻時(shí)的熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。

另外，鍛鋼輥在持續(xù)使用中表面發(fā)生磨耗或損耗時(shí)，為了使平滑度恢復(fù)至規(guī)定范圍內(nèi)，進(jìn)行切削輥表面的保養(yǎng)。此時(shí)，鬼線偏析線殘留在鍛鋼輥的表面附近時(shí)，即使在當(dāng)初的制造工序中沒有產(chǎn)生裂紋等缺陷，有時(shí)也會(huì)因該切削保養(yǎng)而使偏析線在輥的表面露出。將偏析線露出的輥用于壓延等加工時(shí)，偏析線會(huì)被轉(zhuǎn)印到被加工材料，因此輥?zhàn)陨碜兊貌贿m合再使用。

因此，強(qiáng)烈需要確立在鍛造、熱處理工序中不產(chǎn)生裂紋，而且即使對(duì)鍛鋼輥的表面反復(fù)進(jìn)行切削保養(yǎng)也不會(huì)使偏析線露出，能夠在長(zhǎng)期內(nèi)穩(wěn)定利用的鍛鋼輥的制造技術(shù)。

將通過鑄錠法得到的鑄錠直接作為鍛鋼輥的原材料時(shí)，特別是由于鬼線偏析，鍛鋼輥的品質(zhì)惡化明顯。關(guān)于這一點(diǎn)，已知的是，通過電渣重熔法(以下稱為“ESR法”)得到的鋼錠通常形成偏析少的凝固組織。因此，作為鍛鋼輥的原材料，通常應(yīng)用通過ESR法得到的鋼錠。

圖2為通過ESR法得到的通常的鋼錠的縱截面圖。在鋼錠內(nèi)，雖然也取決于鋼水池的深度，但會(huì)在鋼水池的曲率變大的鋼錠半徑的約1/2區(qū)域附近出現(xiàn)黑斑缺陷(freckle?defects)。這種由于ESR法而出現(xiàn)在鋼錠內(nèi)的黑斑缺陷與由于鑄錠法而出現(xiàn)在鑄錠內(nèi)的V偏析和鬼線偏析相比較輕微。因此，使用通過ESR法得到的鋼錠作為鍛鋼輥的原材料時(shí)，可以初步地期待鍛鋼輥的品質(zhì)得到改善。

但是，黑斑缺陷是與鬼線偏析為相同產(chǎn)生機(jī)理的通道型偏析的一種。因此，即使在將通過ESR法得到的鋼錠作為鍛鋼輥的原材料時(shí)，實(shí)際上，與起因于鬼線偏析同樣地，鍛鋼輥的品質(zhì)惡化也會(huì)因黑斑缺陷而變得明顯。

此處，黑斑缺陷的產(chǎn)生機(jī)理可以如下所述地說明。

在鑄造過程中，鋼中的C、P、Si等輕元素在凝固過程中的枝晶樹間發(fā)生微觀偏析。微觀偏析的鋼水由于這些輕元素發(fā)生了濃化，因此密度低于主體(母材)鋼水，因浮力而受到與重力相反方向的鉛直向上的力。

微觀偏析鋼水在生成當(dāng)初停止在樹枝狀的枝晶樹間，然后因浮力而稍稍上浮，進(jìn)而與位于上部的其它微觀偏析鋼水合體，生長(zhǎng)成宏觀的偏析鋼水的聚集體，使體積增加。微觀偏析鋼水進(jìn)一步上浮并進(jìn)行合體，體積增加，從而產(chǎn)生較大的浮力，穿越存在于上部的枝晶的樹枝，而且一邊破壞樹枝一邊上升，進(jìn)一步采集其它微觀偏析鋼水。

該偏析鋼水在枝晶樹間上升中隨著凝固的進(jìn)展而凍結(jié)，形成偏析線，殘留在鋼錠的內(nèi)部，其以黑斑缺陷的形式出現(xiàn)。

黑斑缺陷從其產(chǎn)生機(jī)理上講，鋼水中的輕元素的含量越多則越容易產(chǎn)生是不言而喻的。

另外，作為凝固組織的枝晶組織較粗時(shí)，微觀偏析鋼水的體積容易變大，黑斑缺陷容易粗大化。這是因?yàn)椋ЫM織較粗時(shí)，最初在枝晶樹間產(chǎn)生的微觀偏析鋼水的體積也變大，以及微觀偏析鋼水因浮力而開始上升時(shí)的阻力較小，從而鋼水的上升流容易產(chǎn)生。

通常，將鋼錠的半徑設(shè)為R時(shí)，黑斑缺陷容易在鋼水池的曲率變大、枝晶臂間隔的前端容易擴(kuò)展的鋼錠的R/2附近產(chǎn)生。但是，鋼錠為大型、且輕元素的含量高時(shí)，也容易在鋼錠的表面附近產(chǎn)生，與上述鬼線偏析的情況同樣地，也會(huì)產(chǎn)生在熱處理工序中發(fā)生裂紋等問題。