超纯净32Cr3Mo1V钢辊套化学成份配比及其制造工艺的制作方法

　　本发明涉及热处理领域，尤其涉及超纯净32Cr3Mo1V钢铝连铸轧机辊套化学成份及其制造工艺(锻后热处理和调质热处理)。

　　背景技术：

　　目前，传统的材料为32Cr3Mo1V的辊套自上世纪90年代问世以来在铝合金板轧制行业中占有主导地位，上述32Cr3Mo1V的辊套的化学成份重量百分比配比如下：C：碳0.27-0.37、Mn：锰0.20-0.50、Si：硅0.20-0.40、Cr：铬2.70-3.20、Ni：镍≤0.30、Mo：钼0.80-1.10、V：钒0.15-0.25、Cu：铜≤0.25、P：磷≤0.025、S：硫≤0.025；但是上述32Cr3Mo1V的辊套存在以下问题：

　　(1)在轧制铝合金板材过程中辊套时有爆套现象发生，从而造成辊套报废，而造成上述辊套爆套的主要原因是辊套材料的冲击性能低下，其无法克服轧制时工作应力以及和热套后辊套应力的叠加。

　　(2)辊套轧制铝合金板材时间不长，辊套表面龟裂、内壁产生微裂纹和漏水现象，导致使用寿命降低。主要也是材料回火脆性现象严重，高温疲劳性能低下造成的。

　　技术实现要素：

　　本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种超纯净32Cr3Mo1V钢铝连铸轧机辊套化学成份、锻造及其热处理工艺，大大提高了辊套锻件抗热疲劳裂纹的强度及使用寿命，解决了材料回火脆性现象，使爆套及龟裂、漏水现象得到有效解决。

　　本发明所采用的技术方案如下：

　　一种超纯净32Cr3Mo1V钢辊套化学成份配比，其按重量百分比配比如下：C：碳0.27～0.37、Mn：锰0.20～0.50、Si：硅0.20～0.40、Cr：铬2.70～3.20、Mo：钼0.80～1.10、V：钒0.15～0.25、Ni：镍≤0.30、P：磷≤0.005、S：硫≤0.004、Cu：铜≤0.10、As：砷≤0.006、Sb：锑≤0.0015、Sn：锡≤0.006、Pb：铅≤0.002、Bi：铋≤0.005、Al：铝≤0.01；

　　其中超纯净32Cr3Mo1V钢辊套的回火脆化敏感系数满足以下条件：

　　X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2≤12ppm (1)

　　J＝(Si+Mn) (P+Sn)×104≤100 (P+Sn)≤0.012％ (2)

　　其中：P为磷元素、S为硫元素、Sb为锑元素、Sn为锡元素、As为砷元素、Bi为铋元素、Pb为铅元素、Si为硅元素、Mn为锰元素。

　　超纯净32Cr3Mo1V钢辊套的制造工艺：

　　第一步：炼制钢材，配制钢材原料，采用电弧炉进行初步熔炼，再用LF/VD精炼炉进行钢水精炼，冶炼过程按照各化学组份及含量进行合金化处理，并通过氩气保护浇铸制得钢锭；

　　第二步：锻造辊套毛坯：对钢锭加热至锻造温度后进行锻造，锻成辊套毛坯；对辊套毛坯进行锻后热处理第一阶段：首先将锻后所得辊套毛坯放入垫铁空冷至表面温度为300～350℃后进入加热炉，然后将辊套毛坯以每小时不大于50℃的升温速度升至于700℃，然后再将辊套毛坯尽速升温至920±10℃后均热保温，将所述辊套毛坯保温后吊下空冷至表面温度300℃；接着对辊套毛坯进行锻后热处理第二阶段：首先将空冷后的辊套毛坯放入温度为290℃的加热炉保温，然后将辊套毛坯以每小时不大于50℃的的升温速度升至720±10℃后均热保温，然后将辊套毛坯以每小时不大于40℃的降温速度降至400℃，再将温度为400℃的辊套毛坯以每小时不大于15℃的降温速度降至150℃后出炉；

　　第三步：对锻后热处理的辊套毛坯进行车削车加工至调质尺寸。

　　第四步：对调质尺寸辊套进行调质热处理第一阶段：首先将辊套以每小时不大于50℃的升温速度升至700℃，然后将所述辊套尽速升温至900℃±10℃均热保温，保温结束后将温度为900℃±10℃的辊套水淬至室温；调质热处理第二阶段：将冷却至室温的辊套装炉放入热处理炉内，然后将辊套毛坯以每小时不大于50℃的升温速度升温至580±10℃后均热保温，保温结束后将上述辊套毛坯吊出空冷至室温。

　　其进一步技术方案在于：

　　在第一步中，所述钢材的精炼还可以采用LF/LFV精炼炉进行钢水精炼；

　　在第二步中，所述辊套毛坯至920±10℃保温时，所述辊套毛坯的直径为每100mm时、辊套毛坯的保温时间为1.5h；

　　在第二步中，所述辊套毛坯在290℃的加热炉保温时，所述辊套毛坯的直径每100mm保温时间为2h；

　　在第二步中，所述辊套毛坯至720±10℃保温时，所述辊套毛坯的直径每100mm保温时间为8h；

　　在第四步中，所述调质尺寸辊套毛坯至900℃±10℃保温时，所述辊套毛坯的直径每100mm保温时间为1.5～2.0h；

　　在第四步中，所述辊套毛坯至580±10℃保温时，所述辊套毛坯的直径每100mm保温时间为4h；

　　在第二步中，所述辊套毛坯的锻造比不小于5。

　　本发明的有益效果如下：

　　本发明通过改变化学成份和调质热处理方法使超纯净32Cr3Mo1V辊套的综合机械性能有了极大的提高。其克服了材料的回火脆性，尤其是辊套抗热疲劳裂纹的强度及使用寿命大大提高，使其具有优良的综合机械性能。辊套的强度、硬度与塑性、冲击性能达到了完美的统一。其足够高的强度、表面硬度和高温强度满足了用户对轧制铝合金板材表面光洁度的要求，良好的塑性指标和冲击性能以及良好的抗回火脆性性能和抗热疲劳裂纹性能保证了辊套不爆裂，表面不龟裂，使用寿命已达到了国际先进水平。

　　具体实施方式

　　下面说明本发明的具体实施方式。

　　本发明所述的超纯净32Cr3Mo1V钢辊套化学成份：其按重量百分比的配比如下：C：碳0.27～0.37、Mn：锰0.20～0.50、Si：硅0.20～0.40、Cr：铬2.70～3.20、Mo：钼0.80～1.10、V：钒0.15～0.25、Ni：镍≤0.30、P：磷≤0.005、S：硫≤0.004、Cu：铜≤0.10、As：砷≤0.006、Sb：锑≤0.0015、Sn：锡≤0.006、Pb：铅≤0.002、Bi：铋≤0.005、Al：铝≤0.01。

　　上述超纯净32Cr3Mo1V钢主要增加了除控制P、S更严格外、还增加了对其他有害元素(Pb,Sb,Sn,Bi,As)痕量控制及回火脆化敏感系数(X系数、J系数)的考核，上述回火脆化敏感系数(X系数、J系数)需要满足以下条件：

　　X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2≤12ppm (1)

　　J＝(Si+Mn) (P+Sn)×104≤100 (P+Sn)≤0.012％ (2)

　　其中：P为磷元素、S为硫元素、Sb为锑元素、Sn为锡元素、As为砷元素、Bi为铋元素、Pb为铅元素、Si为硅元素、Mn为锰元素。

　　实施例1：

　　本实施例中超纯净32Cr3Mo1V钢辊套的制造工艺包括以下步骤：

　　第一步：炼制钢材，配制钢材原料，采用电弧炉进行初步熔炼，再用LF/VD精炼炉进行钢水精炼，冶炼过程按照各化学组份及含量进行合金化处理，并通过氩气保护浇铸制得钢锭，在炼制钢材的过程对于气体含量的控制如下：[H]≤1.2ppm、[O]≤25ppm、[N]≤70ppm(其中H为氢、O为氧、N为氮)。

　　第二步：锻造辊套毛坯：对钢锭加热至锻造温度后进行锻造，所述辊套毛坯的锻造比不小于5。对辊套毛坯进行锻后热处理第一阶段：首先将第二步锻后所得辊套毛坯放入垫铁空冷至表面温度为300℃后进入加热炉，然后将辊套毛坯以每小时不大于50℃的升温速度升至于700℃，然后再将辊套毛坯尽速升温至920℃后均热保温，将所述辊套毛坯保温后吊下空冷至表面温度300℃；上述辊套毛坯至920℃保温时，辊套毛坯的直径每100mm保温时间为1.5h。对辊套毛坯进行锻后热处理第二阶段：首先将第三步空冷后表面温度为300℃辊套毛坯放入温度为290℃的加热炉保温，然后将辊套毛坯以每小时不大于50℃的的升温速度升至720℃后均热保温，然后将辊套毛坯以每小时不大于40℃的降温速度降至400℃，再将温度为400℃的辊套毛坯以每小时不大于15℃的降温速度降至150℃后出炉；上述辊套毛坯在290℃的加热炉保温时，辊套毛坯的直径每100mm保温时间为2h。上述辊套毛坯至720℃保温时，辊套毛坯的直径每100mm保温时间为8h。

　　第三步：对锻后热处理的辊套毛坯进行车削车加工至调质尺寸。

　　第四步：对辊套毛坯进行调质热处理第一阶段：首先将第三步所得调质尺寸辊套以每小时不大于50℃的升温速度升至700℃，然后将所述辊套尽速升温至900℃均热保温，然后将温度为900℃的辊套毛坯水淬至室温。上述辊套毛坯升温至900℃时，所述辊套毛坯的直径每100mm保温时间为1.5h。

　　用同炉号同样的锻造工艺的两件辊套分别采用油淬和水淬的热处理方法(奥氏体化温度和回火温度相同)，结果冲击韧性相差较大，冲击值油淬是水淬的60％左右，且油淬的塑性指标也不及水淬。

　　调质热处理第二阶段：将第五步冷却至室温的调质尺寸辊套以每小时不大于50℃的升温速度升温至580℃后均热保温，保温结束后将上述辊套吊出空冷至室温。上述辊套毛坯保在580℃保温时，辊套毛坯的直径每100mm时保温时间为4h。

　　上述辊套在热处理完成后进行超声波探伤(GB/T6402-91Ⅰ级晶粒度≥6级)，利用上述工艺制成的超纯净32Cr3Mo1V钢铝连铸轧机辊套的综合机械性能如下表：

　　最后试样模拟试验，本体试样模拟回火温度580±10℃×6h,炉冷55℃/h至室温出炉，模拟试验后冲击韧性满足上述冲击值。

　　由上述数据证明，超纯净32Cr3Mo1V铝连铸轧机辊套有着优良的综合机械性能，辊套的强度、硬度与塑性、冲击性能达到了完美的统一。足够高的强度、表面硬度和高温强度满足了用户对轧制铝合金板材表面光洁度的要求，良好的塑性指标和冲击性能以及良好的抗回火脆性性能和抗热疲劳裂纹性能保证了辊套不爆裂，表面不龟裂，使用寿命已达到了国际先进水平。