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CN114210734A - 高速钢组合辊及其制造方法 - Google Patents

高速钢组合辊及其制造方法 Download PDF

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陈伟
谢晶
张青
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Abstract

本发明公开了一种高速钢组合辊及其制造方法，该高速钢组合辊是高速钢辊体以及安装在高速钢辊体两端的辊套组成；辊套上设有中心孔和圆环槽，圆环槽内激光熔覆有耐磨层；制造方法包括制造高速钢辊体、制造辊套以及安装；制造辊套包括制造辊套坯、加工中心孔、调质处理、加工圆环槽、整体预热以及激光熔覆耐磨层。本发明的高速钢组合辊的辊套采用42CrMo钢作为基体，并且在基体端面熔覆耐磨层，这样一方面能够保证650℃以上仍具有很高的硬度，大大降低了辊套端面热裂纹形成的敏感性，从而能够解决高速钢轧辊辊颈端面中心孔开裂的问题，另一方面大大提高了辊套端面的耐磨性，有效延缓了疲劳裂纹的产生，大大提高了辊套的使用寿命。

Description

高速钢组合辊及其制造方法
技术领域
本发明属于高速钢轧辊技术领域，具体涉及一种高速钢组合辊及其制造方法。
背景技术
随着汽车产业的发展，高强钢、超高强钢板材的需求越来越广泛。相对于普碳钢，高强钢中的合金元素种类多、含量高，轧制过程中断带等事故多，对轧辊的硬度、耐磨性以及抗事故性能提出了更高的要求，常规的MC3、MC5等材质轧辊无法适应高强钢、超高强钢的轧制工况。
高速钢轧辊由于含有大量的W、Cr、Mo、V等合金元素，淬透性好，采用500℃以上的高温回火，仍具有≥63HRC的基体硬度（也即整体硬度），兼顾了耐磨性和抗事故性的综合性能，满足了高强钢板材的轧制要求。
但是，由于高速钢轧辊合金含量高、基体硬度高，中心孔加工困难，预留中心孔加工余量少，导致高速钢轧辊使用过中经常出现中心孔脱碳开裂的质量问题。
为了解决高速钢轧辊中心孔部位脱碳层过厚、易产生微裂纹的问题，中国专利文献CN107790498A公开了一种冷轧高强汽车板专用高速钢组合辊，它是由不设中心孔的高速钢辊体以及过盈配合安装在高速钢辊体两端的低碳钢辊套组成；所述低碳钢辊套上设有中心孔。
该文献的不足在于：（1）辊套采用的是低碳钢，其耐磨性低于高速钢辊体，这样辊颈端面与止推轴承经过长时间磨损容易产生疲劳裂纹，导致辊套提前失效。（2）根据辊颈端面与止推轴承接触的位置关系，辊颈端面中心φ60mm区域理论上为非接触区域，但是，一旦出现意外（例如轧机倾斜），则会使得辊颈端面与止推轴承发生异常接触，从而导致辊颈端面中心φ60mm区域出现异常磨损，甚至还会出现由此引发的辊体开裂等事故。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够避免辊套提前失效的高速钢组合辊及其制造方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种高速钢组合辊，它是由不设中心孔的高速钢辊体以及过盈配合安装在所述高速钢辊体两端的辊套组成；所述辊套上设有中心孔；所述辊套的端面上加工有圆环槽；所述圆环槽内激光熔覆有耐磨层。
所述高速钢辊体的化学成分及重量百分比如下：碳1.00～1.50%；硅0.80～1.20%；锰0.30～1.00%；铬7.50～10.00%；钼1.00～2.00%；钒1.50～3.00%；钨0.50～1.50%；铌0.20～1.00；磷≤0.020%；硫≤0.010%；其余为铁和不可避免的杂质。
所述高速钢辊体的整体硬度≥64HRC。
所述辊套的材质为42CrMo钢。
所述耐磨层的化学成分及重量百分比如下：碳2.00～2.60%；硅0.80～1.50%；锰0.60～1.60%；铬25.00～35.00%；钼1.00～2.00%；镍3.00～5.00%；钨10.00～15.00%；其余为钴和不可避免的杂质。
所述耐磨层的厚度为1.8～2.5mm，硬度为55～59HRC。
为了避免辊颈端面中心φ60mm区域的磨损剥落以及由此引发的辊体开裂等事故，所述辊套的端面中心加工有司必克，直径为φ70mm，深度（也即厚度）为1.8～2.5mm。
上述高速钢组合辊的制造方法，具有以下步骤：
S1：制造高速钢辊体；包括按照化学成分及重量百分比制造辊体坯、加工中心孔、淬火处理、半精磨以及去除中心孔。
S2：制造辊套。
S21：先制造42CrMo钢材质的辊套坯、加工中心孔以及调质处理。
S22：然后在所述辊套的端面上加工圆环槽。
S23：接着对所述辊套进行整体预热。
S24：在所述圆环槽内激光熔覆耐磨层。
S3：安装。
S31：先对步骤S1制造的高速钢辊体两端部进行车削，形成台阶。
S32：然后将步骤S2制造的辊套过盈配合安装在高速钢辊体1两端的台阶上。
S33：接着在辊套的端面中心加工司必克。
S34：最后顶中心孔精磨至成品。
上述步骤S1中，所述淬火处理温度为1200～1220℃，回火温度为540～560℃。
上述步骤S1制造的高速钢辊体的整体硬度≥64HRC。
上述步骤S21中，所述调质处理温度为840～880℃，回火温度为480～530℃。
上述步骤S21调质处理后的辊套硬度为50～60HSD。
上述步骤S23中，所述整体预热温度为350～450℃。
上述步骤S24中所述耐磨层的厚度为1.8～2.5mm，硬度为55～59HRC。
上述步骤S33中所述司必克的直径为φ70mm，深度为1.8～2.5mm。
本发明具有的积极效果：
（1）本发明的高速钢辊体仍采用高速钢材质，可满足高强钢和超高强钢的轧制要求；而辊套采用42CrMo钢作为基体，并且在基体端面熔覆耐磨层，这样一方面能够保证650℃以上仍具有很高的硬度，大大降低了辊套端面热裂纹形成的敏感性，从而能够解决高速钢轧辊辊颈端面中心孔开裂的问题，另一方面大大提高了辊套端面的耐磨性，有效延缓了疲劳裂纹的产生，大大提高了辊套的使用寿命。
（2）本发明的辊套端面采用司必克设计，这样不仅能够避免由于辊颈端面与止推轴承发生异常接触而导致的辊颈端面中心φ60mm区域的磨损剥落，而且可以避免由此引发的辊体开裂等事故。
附图说明
图1为本发明的高速钢组合辊的结构示意图。
图2为图1中的辊套的结构示意图。
图3为实施例1的步骤S22加工圆环槽后的结构示意图。
图4为图3的右视图。
图5为实施例1的步骤S24激光熔覆耐磨层后的结构示意图。
图6为图5的右视图。
具体实施方式
（实施例1）
见图1和图2，本实施例的高速钢组合辊由不设中心孔的高速钢辊体1以及过盈配合安装在高速钢辊体1两端且设有中心孔2-1的辊套2组成。
高速钢辊体1的化学成分及重量百分比如下：碳1.20%；硅1.05%； 锰0.50%；铬8.75%；钼1.50%；钒2.10%；钨0.90%；铌0.70%；磷≤0.020%；硫≤0.010%；其余为铁和不可避免的杂质。
高速钢辊体1的整体硬度为65.3HRC。
辊套2的材质为42CrMo钢。
辊套2的端面上加工有圆环槽2-2，圆环槽2-2的内径为φ74mm，外径为φ110mm。
圆环槽2-2内激光熔覆有耐磨层3，耐磨层3的化学成分及重量百分比如下：碳2.40%；硅1.20%；锰1.10%；铬30.00%；钼1.50%；镍4.00%；钨13.00%；其余为钴和不可避免的杂质。
耐磨层3的厚度为2mm，硬度为58.2HRC。
辊套2的端面中心加工有司必克2-3，直径为φ70mm，深度为2mm。
本实施例的高速钢组合辊的制造方法具有以下步骤：
S1：制造高速钢辊体1。
包括按照上述化学成分及重量百分比制造辊体坯、加工中心孔、淬火处理、半精磨以及线切割去除中心孔。
其中，淬火温度为1210±5℃，回火温度为550±5℃。
该高速钢辊体1的整体硬度为65.3HRC。
S2：制造辊套2。
S21：先制造42CrMo钢材质的辊套坯、加工中心孔2-1以及调质处理。
其中，调质处理温度为860±5℃，回火温度为500±5℃。
调质处理后的辊套硬度为55.7HSD。
S22：然后在辊套2的端面上加工圆环槽2-2（见图3和图4）。
S23：接着对辊套2进行整体预热，温度为400±5℃。
S24：最后在圆环槽2-2内激光熔覆耐磨层3（见图5和图6）。
耐磨层3的厚度为2mm，硬度为58.2HRC。
S3：安装。
S31：先对步骤S1制造的高速钢辊体1两端部进行车削，形成台阶。
S32：然后将步骤S2制造的辊套2过盈配合安装在高速钢辊体1两端的台阶上。
S33：接着在辊套2的端面中心加工司必克2-3，直径为70mm，深度为2mm。
S34：最后顶中心孔2-1精磨至成品。

Claims (10)

1.一种高速钢组合辊，它是由不设中心孔的高速钢辊体（1）以及过盈配合安装在所述高速钢辊体（1）两端的辊套（2）组成；所述辊套（2）上设有中心孔（2-1）；其特征在于：所述辊套（2）的端面上加工有圆环槽（2-2）；所述圆环槽（2-2）内激光熔覆有耐磨层（3）。
2.根据权利要求1所述的高速钢组合辊，其特征在于：所述辊套（2）的材质为42CrMo钢；所述耐磨层（3）的化学成分及重量百分比如下：碳2.00～2.60%；硅0.80～1.50%；锰0.60～1.60%；铬25.00～35.00%；钼1.00～2.00%；镍3.00～5.00%；钨10.00～15.00%；其余为钴和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的高速钢组合辊，其特征在于：所述耐磨层（3）的厚度为1.8～2.5mm，硬度为55～59HRC。
4.根据权利要求1所述的高速钢组合辊，其特征在于：所述辊套（2）的端面中心加工有司必克（2-3），直径为φ70mm，深度为1.8～2.5mm。
5.根据权利要求1所述的高速钢组合辊，其特征在于：所述高速钢辊体（1）的化学成分及重量百分比如下：碳1.00～1.50%；硅0.80～1.20%；锰0.30～1.00%；铬7.50～10.00%；钼1.00～2.00%；钒1.50～3.00%；钨0.50～1.50%；铌0.20～1.00；磷≤0.020%；硫≤0.010%；其余为铁和不可避免的杂质。
6.权利要求1至5之一所述的高速钢组合辊的制造方法，具有以下步骤：
S1：制造高速钢辊体（1）；包括按照化学成分及重量百分比制造辊体坯、加工中心孔、淬火处理、半精磨以及去除中心孔；
S2：制造辊套（2）；
S21：先制造42CrMo钢材质的辊套坯、加工中心孔（2-1）以及调质处理；
S22：然后在所述辊套（2）的端面上加工圆环槽（2-2）；
S23：接着对所述辊套（2）进行整体预热；
S24：在所述圆环槽（2-2）内激光熔覆耐磨层（3）；
S3：安装；
S31：先对步骤S1制造的高速钢辊体（1）两端部进行车削，形成台阶；
S32：然后将步骤S2制造的辊套（2）过盈配合安装在高速钢辊体1两端的台阶上；
S33：接着在辊套（2）的端面中心加工司必克（2-3）；
S34：最后顶中心孔（2-1）精磨至成品。
7.根据权利要求6所述的高速钢组合辊的制造方法，其特征在于：上述步骤S1中，所述淬火处理温度为1200～1220℃，回火温度为540～560℃；上述步骤S1制造的高速钢辊体的整体硬度≥64HRC。
8.根据权利要求6所述的高速钢组合辊的制造方法，其特征在于：上述步骤S21中，所述调质处理温度为840～880℃，回火温度为480～530℃；上述步骤S21调质处理后的辊套硬度为50～60HSD。
9.根据权利要求6所述的高速钢组合辊的制造方法，其特征在于：上述步骤S23中，所述整体预热温度为350～450℃；上述步骤S24中所述耐磨层（3）的厚度为1.8～2.5mm，硬度为55～59HRC。
10.根据权利要求6所述的高速钢组合辊的制造方法，其特征在于：上述步骤S33中所述司必克（2-3）的直径为φ70mm，深度为1.8～2.5mm。
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