[發明專利]一種高抗磨圓棒軋制用軋輥及其制造與使用方法

有效

• 申請號: 201711403006.3
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108160711B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 周守行;花志仁;戴鵬宇;汪晨晨;徐文俊;李小平;周小兵;岳子淇;孫宋繼
• 申請（專利權）人: 三鑫重工機械有限公司
• 主分類號: B21B27/02
• 分類號: B21B27/02;B22D19/16;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/08;C21D1/18;C21D9/38
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種高抗磨圓棒軋制用軋輥及其制造與使用方法，屬于金屬鑄造領域。本發明軋輥外層材料采用高抗磨、抗熱裂于一身的高鉻鉬釩合金，通過一定的鑄造、加工熱處理工藝方法制造而成；配合軋輥在使用中槽底局部采用特殊方法自然生成的石墨烯薄膜潤滑。代替傳統NiCrMo合金(球墨)鑄鐵類軋輥，用于軋制孔型較深、表面質量要求較高的大型圓棒生產，軋輥耐磨性能提高1?2倍，具有無裂紋、無掉塊剝落，較好的抗事故能力和優良的輥型保持能力于一身，在線作業時間延長1?2倍以上，軋輥噸鋼消耗成本下降10?20％。可廣泛用于軋輥孔型較深、對槽底耐磨性要求較高、軋材質量要求較嚴格的大型圓棒、型鋼等粗、中軋以及成品軋制。

技術領域

本發明涉及一種高抗磨圓棒軋制用軋輥及其制造與使用方法，屬于金屬鑄造領域。

背景技術

合金圓棒特定的使用環境決定了其對軋材表面高的質量要求，通常合金圓棒多用于下道工序需進行鍛造深加工的場合，如制造軸承、齒輪、螺栓、螺桿以及軸類制品等。由于軋材原始狀態質量問題，往往會導致深加工過程工件開裂，出現質量不合格等問題。

軋制用合金圓棒生產，軋材規格范圍從Φ20-350mm，其中，小棒范圍Φ5.5-40mm、中棒范圍為Φ40-100mm、大棒范圍為Φ100mm以上。就大棒而言，軋制要求的軋輥孔型深度從50mm～170mm，加上使用過程需要多次重車，因此，對軋輥制造而言工作層厚度必須控制在100-230mm以上。

現有鑄造技術中，生產大棒用軋輥，主要采用整體鑄造方法，軋輥材質包括整體160-220CrNiMo合金半鋼、中低NiCrMo珠光體球鐵、NiCrMo貝氏體球鐵等靜態整體材質。如圖1～4所示，這種軋輥存在的主要問題包括：1)軋輥自身材質偏低，耐磨性不足、孔型保持能力差，導致在線時間段短、過鋼量不足；2)較深孔型的內外硬度落差大，同一孔型外檐硬度高易熱裂、孔型底部硬度低易磨損；3)軋制過程的壓制充型與延伸過程，不同于鍛造的單一壓制充型特點，在軋輥同個孔型內的半徑方向存在著線速度差，導致槽底線速度較外檐低，軋材延展過程槽底區域易受到高溫固態金屬流變過程的滑動銼傷，加劇了槽底的提前磨損；4)傳統NiCrMo球墨鑄鐵類軋輥(包括合金含量相對較高的貝氏體材質)，不同孔型深度的石墨量相差較大，加上組織中碳化物較多，孔型內部局部磨損問題、熱裂問題一直未能很好解決；5)傳統NiCrMo高碳半鋼軋輥，經特殊熱處理后，耐磨性隨有所提高(提高30-50％)，但后期易出現小網紋掉塊。

發明內容

基于傳統低合金軋輥存在的不足和軋輥軋制變形過程固有的特點，本發明人結合多年來從事軋輥制造與使用研究經驗，力求尋找一種能夠替代傳統軋輥的高耐磨合金材料，同時尋找到能夠削弱大棒軋制過程槽底銼傷的方法，形成一種適用于大棒生產的新型軋輥制造與使用方法，提高大棒生產效率。

本發明借助于低碳環境下，高Cr、Mo、V合金元素，可以形成比傳統合金軋輥顯微硬度高2-3倍的M₇C₃、M₂C、MC型碳化物的特性，通過合金元素的合理匹配設計出了一種適合大棒生產條件的強度高、抗磨、無熱裂的高CrMoV合金材質；并通過一定的鑄造、熱處理手段鑄造出了滿足大棒生產要求、工作層厚度在100mm以上、組織中殘余奧氏體含量低、熱穩定性高、硬度落差小、抗事故性好的高CrMoV合金軋輥；同時借鑒球墨鑄鐵軋輥自身石墨的潤滑(削弱槽底銼傷)優點和石墨同時有降低軋輥耐磨性的不足，采用無石墨的純高合金白口軋輥材料(避開石墨的不利影響)，同時在孔型與軋件間的易磨損區域通過人力添加石墨添加物的方法(發揮石墨潤滑優點)，使軋輥高抗磨與抗起皺、抗表面毛化問題在圓棒軋制使用中得到統一。形成了本發明“一種高抗磨圓棒軋制用軋輥及制造與使用方法”體系。