大型高鉻鋼冷軋輥輥坯的生產方法技術

大型高鉻鋼冷軋輥輥坯的生產方法，其特征是：首先采用“電弧爐冶煉＋ＬＦ、ＤＶ爐外精煉＋鋼錠熱送”代替高成本的“電弧爐＋ＬＦＶ精煉爐冶煉＋電極棒退火＋電渣重熔＋電渣錠退火”冶煉工藝，省掉了電極棒、電渣錠退火及電渣重熔三個工序；然后采用特殊的高溫均質化的鋼錠加熱方法（延長保溫時間，消除鋼錠應力，改善成分偏析）和鍛坯成型前的Ｖ型砧子拔長鋼錠技術、兩次鐓粗技術（提高坯料高徑比，增大變形量，改善組織）等特殊的熱加工鍛造技術；最后輥坯處理，制備高質量的大型冷軋輥輥坯。本發明專利技術具有工藝合理、生產組織便捷的特點，制造的ＭＣ３、ＭＣ５高鉻鋼冷軋輥的大型鍛坯，生產周期短，噸鋼成本降低２０００元，且質量穩定，各項性能達到標準要求，經濟效益顯著。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶金行業軋輥輥坯的生產制造方法，尤其是指大型高鉻鍛鋼冷軋輥坯冶煉及鍛造的生產方法。
技術介紹
軋鋼機是冶金行業的常用設備，軋輥是軋鋼機的最重要零部件，軋輥主要可分為熱軋輥(熱軋機的重要部件，用于鋼材熱加工變形)和冷軋輥(冷軋機的重要部件，用于鋼材冷加工變形)二種。作為冷軋機的重要部件，冷軋輥在工作時要承受很大的軋制壓力、磨損應力及高交變應力，且要求鋼材冷軋成品表面質量良好，故冷軋輥的使用要求很高，尤其是用于鋼材簿板冷軋的大型冷軋輥(冷軋輥輥身直徑達Φ300mm以上；化學成分一般為含0.7～1.0％C、1.0～5.0％Cr，再加少量的Mo、V等碳化物形成元素)的使用要求更高工作時不僅要承受很大的軋制壓力、磨損應力及高交變應力，且軋制時的瞬間摩擦力也越來越大(為了增加軋機產量，軋機的軋制速度越來越快，軋輥與金屬軋件的摩擦力也越來越大)，成品板材的表面質量要求也越來越高(要求軋輥具有極高的性能)；因此，大型冷軋輥必須具有良好的耐磨性、抗事故性、較深的淬硬層，并且在使用過程中不易產生表面缺陷。為了滿足大型冷軋輥的這些特殊要求，目前軋輥選用的鋼種由原來的86CrMoV7發展到MC3、MC5系列的高Cr鋼，鋼中的Cr含量提高到5.0％左右(較高的Cr含量，有利于提高鋼的淬透性和耐磨性，促進碳化物的析出，明顯提高軋輥的耐磨性及使用壽命)；且要求大型冷軋輥坯具有較高的純凈度，硫化物及氧化物夾雜級別不超過1.5級(由于冷軋輥使用過程中，軋輥承受很大的交變應力，鋼中的大顆粒非金屬夾雜物成為疲勞裂紋萌生的微裂紋源，容易導致軋輥表面生產剝落，因此要求軋輥具有高的純凈度)；低的氣體含量，氧含量在30ppm以下(鋼中的氣體含量，尤其是氧含量的高低，反映了鋼中氧化物夾雜含量的高低，低的氧含量意味著鋼中氧化物夾雜數量少。因此要求軋輥鋼中氧含量不能過高)；低的碳化物帶狀偏析，碳化物帶狀偏析不超過2.5級(鋼中的碳化物偏析容易導致硬度不均勻，降低軋輥的耐磨性)；超聲波探傷的要求也極為嚴格(GB/T13315-91中規定軋輥輥身I區連續性缺陷不允許超過Φ2當量；Φ2當量是超聲波探傷的性能質量標準，Φ1當量的性能優于Φ2當量，依此類推)。對大型冷軋輥坯的生產制造而言，一方面，隨著Cr含量的提高(MC3、MC5高Cr鋼代替86CrMoV7鋼的選用)，使鋼中的合金比增大，導致冶煉過程成份偏析程度會增加(鋼錠凝固即為選分結晶的過程，形成枝晶偏析)，且鋼錠的中心疏松也會越來越嚴重(疏松是金屬凝固過程中，樹枝型晶體或胞狀樹枝型晶體的凝固過程中，在胞壁的溝槽處和枝晶的縫隙處的液體凝固時，由于沒有液體的補充，形成疏松；由于鋼中合金元素的含量增高，會導致鋼錠在凝固時枝晶偏析程度的增大，故疏松程度也隨之增大)；另一方面，由于大型冷軋輥坯的輥身直徑很大(冷軋輥輥身直徑達Φ300mm以上，毛坯輥身直徑達Φ330mm以上)，為了保證鍛造過程的變形量，需要采用直徑達Φ600mm以上的大型鋼錠；而如此大的高Cr鋼錠，若采用普通的電爐冶煉工藝冶煉的鋼錠，無法避免嚴重偏析和中心疏松，更難以達到軋輥嚴格的超聲波探傷標準要求(某公司采用13噸電爐錠，鍛制輥身直徑達Φ660mm的軋輥毛坯，經超聲波探傷，未達GB/T13315-91標準要求，中心部位連續缺陷達Φ5當量，鋼錠中心部位缺陷未得到明顯改善。)。因此，用于生產制造大型冷軋輥坯的高Cr鋼錠冶煉通常采用“電弧爐+精煉爐冶煉+電渣重熔”的高成本冶煉工藝(電渣重熔冶煉為二次精煉，初次冶煉澆注的電極棒在電渣重熔的過程中變成液態的熔滴，通過鋼渣的在高溫下的強烈作用吸附鋼中的夾雜物，鋼錠在邊熔化邊凝固的過程中形成，鋼錠凝固速度快，因此電渣重熔具有提高鋼的純凈度，減小成份偏析，鋼錠致密等特點)，以減緩高Cr鋼錠的成分偏析和中心疏松，滿足大型冷軋輥的高標準使用要求。目前，國內外鋼鐵生產廠家常見的(較為成熟的)高Cr鋼大型冷軋輥坯的具體生產工藝(工序)是電弧爐加LFV精煉爐冶煉，模鑄成電極棒鋼錠—→電極棒退火(常規的鋼錠去應力退火，時間40～50小時，具體視鋼錠尺寸大小而定)—→電渣重熔成電渣錠—→電渣錠退火(常規的電渣錠去應力退火，時間40～50小時，具體視電渣錠尺寸大小而定)—→電渣錠加熱，熱加工鍛造成毛坯(鍛坯)—→鍛坯熱處理(正火，球化退火及擴氫退火)—→車削加工—→檢驗；顯而易見，該工藝存在生產工序復雜，生產周期長，生產成本高的缺點。隨著經濟全球化的迅速發展，部分進口冷軋輥鍛坯的價格已接近甚至低于國產軋輥的價格(國產軋輥的價格優勢越來越小，冷軋輥鍛坯市場的競爭愈演愈烈)，“電弧爐+LFV精煉爐冶煉+電渣重熔”高成本冶煉，及熱加工鍛造生產的大型高鉻冷軋輥鍛坯，難以適應競爭激烈的市場要求。
技術實現思路
本專利技術開發一種，采用“電弧爐冶煉+LF、DV爐外精煉+鋼錠熱送”的低成本冶煉工藝代替“電弧爐+LFV精煉爐冶煉+電極棒退火+電渣重熔+電渣錠退火”的高成本冶煉工藝，進行大型高鉻鋼冷軋輥輥坯用鋼錠的冶煉，縮短生產工序(省掉了電極棒退火、電渣重熔、電渣錠退火三個工序)，并采用特殊的高溫均質化的鋼錠加熱方法(延長保溫時間20小時，有利于鋼錠應力的消除，及化學元素在鋼中有足夠的時間擴散，改善鋼錠的成份偏析)和冷軋輥鍛坯成型前的V型砧子拔長鋼錠技術、兩次鐓粗技術(提高二次鐓粗前坯料的高徑比，增大變形量，破碎鋼錠粗大的鑄態組織，同時也提高了鍛合缺陷的效果)等特殊的熱加工鍛造技術，生產制造出MC3、MC5高鉻鋼的大型冷軋輥鍛坯，縮短了生產周期(生產周期縮短170小時以上)，大大降低了生產成本，解決了大型高鉻鋼MC3、MC5冷軋輥鍛坯生產周期長、生產成本高的問題，提升了國產鍛鋼冷軋輥的市場競爭力，滿足用戶要求和市場需要。本專利技術提供的，其特征是采用冶煉、鍛造和輥坯處理的三個階段，生產制造出高質量標準的大型冷軋輥輥坯。第一，冶煉階段，采用電弧爐初煉鋼液；相應噸位的LF鋼包爐精煉鋼液；相應噸位的VD真空爐精煉鋼液；氬氣保護模鑄；冶煉出成分合格且鋼的純凈度高、氣體含量低的MC3、MC5高鉻鋼大鋼錠；●電弧爐(超高功率直流電弧爐DC爐、或交流電弧爐EF爐)初煉鋼液(1)常規的白渣煉鋼工藝；加料，通電，吹氧助熔；(2)料全熔后補加石灰1～2批，每批5～10Kg/t；(3)終點C0.04～0.15％，P0.008～0.010％；溫度1670～1690℃；(4)出鋼時100％擋渣(為防止氧化渣帶入還原期造成大量回P)；(5)為充分脫氧，出鋼時加入2～2.5Kg/t的SiAlFe脫氧劑，并加低鈦合金(為了提高鋼的純凈度，選用低Ti鐵合金，控制鋼中的Ti含量，減少TiN硬質點多邊形夾雜對軋輥疲勞性能的不利影響。)；●與電弧爐容量匹配(相應噸位)的LF鋼包爐精煉鋼液(1)分批補加總量3～4Kg/t的石灰，確保渣流動性良好，分別加0.1～0.3Kg/tSi粉、C粉；(2)造白渣，強化去升溫；溫度大于1520℃加合金，溫度大于1570℃取樣分析(1)；(3)根據分析(1)并補加合金，并將Al調整到0.060％(VD真空脫氣前加大脫氧劑Al的加入量，真空后不加Al及合金，避免真空后加Al脫氧而產生的Al2O3夾雜物來不及上浮而留在鋼中。)，分別加0.1～本文檔來自技高網...

【技術保護點】
大型高鉻鋼冷軋輥輥坯的生產方法，其特征是采用冶煉、鍛造和輥坯處理的三個階段，生產制造出高質量標準的大型冷軋輥輥坯：第一，冶煉階段，采用電弧爐初煉鋼液；相應噸位的ＬＦ鋼包爐精煉鋼液；相應噸位的ＶＤ真空爐精煉鋼液；氬氣保護模鑄；冶煉出成 分合格且鋼的純凈度高、氣體含量低的ＭＣ３、ＭＣ５高鉻鋼大鋼錠：●電弧爐初煉鋼液（１）常規的白渣煉鋼工藝；加料，通電，吹氧助熔；（２）料全熔后補加石灰１～２批，每批５～１０Ｋｇ／ｔ；（３）終點Ｃ：０．０４～０． １５％，Ｐ：０．００８～０．０１０％；溫度：１６７０～１６９０℃；（４）出鋼時１００％擋渣；（５）出鋼時加入２～２．５Ｋｇ／ｔ的ＳｉＡｌＦｅ脫氧劑，并加低鈦合金；●與電弧爐容量匹配的ＬＦ鋼包爐精煉鋼液　（１） 分批補加總量３～４Ｋｇ／ｔ的石灰，分別加０．１～０．３Ｋｇ／ｔＳｉ粉、Ｃ粉；（２）造白渣，強化去［Ｓ］升溫；溫度大于１５２０℃加合金，溫度大于１５７０℃取樣分析（１）；（３）根據分析（１）并補加合金，并將Ａｌ調整到０．０ ６０％，分別加０．１～０．３Ｋｇ／ｔＳｉ粉、Ｃ粉，保持白渣，同時吹氬攪拌，至少通電２０分鐘以上且溫度大于１５７０℃取樣分析（２）；（４）根據分析（２）按目標成份進行調整；ＶＤ前［Ｓ］≤０．０１０％，Ａｌ調整到０．０４０％；常規的 ＶＤ吊包溫度：１５７０～１５９０℃；（５）在ＬＦ鋼包爐精煉過程中，采用鋼包底部通氬氣進行攪拌的方法，吹氬強度０．２０～０．３０Ｍｐａ，使夾雜物充分上浮；●與電弧爐、ＬＦ鋼包爐容量匹配（相應噸位）的ＶＤ真空爐精煉鋼液（ １）全程吹氬：真空度＜１４０Ｐａ，吹氬強度０．２０～０．４０Ｍｐａ；（２）真空時間２５～３５分鐘，充分脫氣，［Ｈ］≤１．０ｐｐｍ；（３）ＶＤ畢定氫，氬氣弱攪拌８～１２分鐘，Ａｒ壓力≤０．０５Ｍｐａ，以利夾雜物充分上浮；　 　（４）吊包溫度１５０５～１５１５℃，也就是說鋼包過熱度５５～６５℃；吊包前加０．８～１．２Ｋｇ／ｔ保溫劑；●氬氣保護模鑄，將高溫鋼液模鑄成４～１４噸的大鋼錠　（１）鋼液模鑄時，采用氬氣保護澆注裝置澆注鋼錠，防止鋼水二次氧化 ；（２）采用“７０３０改”保護渣進行下注；（３）鋼錠澆注時間：鋼錠單支重量４～１０噸，錠身澆鑄時間３～８ｍｉｎ，帽口補注時間２...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張洪奎，續維，徐明華，胡俊輝，劉笑蓮，楊磊，
申請(專利權)人：寶鋼集團上海五鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]