本發(fā)明涉及熱處理領(lǐng)域，尤其涉及超純凈32Cr3Mo1V鋼鋁連鑄軋機(jī)輥套化學(xué)成份及其制造工藝(鍛后熱處理和調(diào)質(zhì)熱處理)。

　　背景技術(shù)：

　　目前，傳統(tǒng)的材料為32Cr3Mo1V的輥套自上世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)在鋁合金板軋制行業(yè)中占有主導(dǎo)地位，上述32Cr3Mo1V的輥套的化學(xué)成份重量百分比配比如下：C：碳0.27-0.37、Mn：錳0.20-0.50、Si：硅0.20-0.40、Cr：鉻2.70-3.20、Ni：鎳≤0.30、Mo：鉬0.80-1.10、V：釩0.15-0.25、Cu：銅≤0.25、P：磷≤0.025、S：硫≤0.025；但是上述32Cr3Mo1V的輥套存在以下問(wèn)題：

　　(1)在軋制鋁合金板材過(guò)程中輥套時(shí)有爆套現(xiàn)象發(fā)生，從而造成輥套報(bào)廢，而造成上述輥套爆套的主要原因是輥套材料的沖擊性能低下，其無(wú)法克服軋制時(shí)工作應(yīng)力以及和熱套后輥套應(yīng)力的疊加。

　　(2)輥套軋制鋁合金板材時(shí)間不長(zhǎng)，輥套表面龜裂、內(nèi)壁產(chǎn)生微裂紋和漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致使用壽命降低。主要也是材料回火脆性現(xiàn)象嚴(yán)重，高溫疲勞性能低下造成的。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種超純凈32Cr3Mo1V鋼鋁連鑄軋機(jī)輥套化學(xué)成份、鍛造及其熱處理工藝，大大提高了輥套鍛件抗熱疲勞裂紋的強(qiáng)度及使用壽命，解決了材料回火脆性現(xiàn)象，使爆套及龜裂、漏水現(xiàn)象得到有效解決。

　　本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

　　一種超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套化學(xué)成份配比，其按重量百分比配比如下：C：碳0.27～0.37、Mn：錳0.20～0.50、Si：硅0.20～0.40、Cr：鉻2.70～3.20、Mo：鉬0.80～1.10、V：釩0.15～0.25、Ni：鎳≤0.30、P：磷≤0.005、S：硫≤0.004、Cu：銅≤0.10、As：砷≤0.006、Sb：銻≤0.0015、Sn：錫≤0.006、Pb：鉛≤0.002、Bi：鉍≤0.005、Al：鋁≤0.01；

　　其中超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套的回火脆化敏感系數(shù)滿足以下條件：

　　X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2≤12ppm (1)

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

　　其中：P為磷元素、S為硫元素、Sb為銻元素、Sn為錫元素、As為砷元素、Bi為鉍元素、Pb為鉛元素、Si為硅元素、Mn為錳元素。

　　超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套的制造工藝：

　　第一步：煉制鋼材，配制鋼材原料，采用電弧爐進(jìn)行初步熔煉，再用LF/VD精煉爐進(jìn)行鋼水精煉，冶煉過(guò)程按照各化學(xué)組份及含量進(jìn)行合金化處理，并通過(guò)氬氣保護(hù)澆鑄制得鋼錠；

　　第二步：鍛造輥套毛坯：對(duì)鋼錠加熱至鍛造溫度后進(jìn)行鍛造，鍛成輥套毛坯；對(duì)輥套毛坯進(jìn)行鍛后熱處理第一階段：首先將鍛后所得輥套毛坯放入墊鐵空冷至表面溫度為300～350℃后進(jìn)入加熱爐，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于50℃的升溫速度升至于700℃，然后再將輥套毛坯盡速升溫至920±10℃后均熱保溫，將所述輥套毛坯保溫后吊下空冷至表面溫度300℃；接著對(duì)輥套毛坯進(jìn)行鍛后熱處理第二階段：首先將空冷后的輥套毛坯放入溫度為290℃的加熱爐保溫，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于50℃的的升溫速度升至720±10℃后均熱保溫，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于40℃的降溫速度降至400℃，再將溫度為400℃的輥套毛坯以每小時(shí)不大于15℃的降溫速度降至150℃后出爐；

　　第三步：對(duì)鍛后熱處理的輥套毛坯進(jìn)行車削車加工至調(diào)質(zhì)尺寸。

　　第四步：對(duì)調(diào)質(zhì)尺寸輥套進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理第一階段：首先將輥套以每小時(shí)不大于50℃的升溫速度升至700℃，然后將所述輥套盡速升溫至900℃±10℃均熱保溫，保溫結(jié)束后將溫度為900℃±10℃的輥套水淬至室溫；調(diào)質(zhì)熱處理第二階段：將冷卻至室溫的輥套裝爐放入熱處理爐內(nèi)，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于50℃的升溫速度升溫至580±10℃后均熱保溫，保溫結(jié)束后將上述輥套毛坯吊出空冷至室溫。

　　其進(jìn)一步技術(shù)方案在于：

　　在第一步中，所述鋼材的精煉還可以采用LF/LFV精煉爐進(jìn)行鋼水精煉；

　　在第二步中，所述輥套毛坯至920±10℃保溫時(shí)，所述輥套毛坯的直徑為每100mm時(shí)、輥套毛坯的保溫時(shí)間為1.5h；

　　在第二步中，所述輥套毛坯在290℃的加熱爐保溫時(shí)，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為2h；

　　在第二步中，所述輥套毛坯至720±10℃保溫時(shí)，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為8h；

　　在第四步中，所述調(diào)質(zhì)尺寸輥套毛坯至900℃±10℃保溫時(shí)，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為1.5～2.0h；

　　在第四步中，所述輥套毛坯至580±10℃保溫時(shí)，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為4h；

　　在第二步中，所述輥套毛坯的鍛造比不小于5。

　　本發(fā)明的有益效果如下：

　　本發(fā)明通過(guò)改變化學(xué)成份和調(diào)質(zhì)熱處理方法使超純凈32Cr3Mo1V輥套的綜合機(jī)械性能有了極大的提高。其克服了材料的回火脆性，尤其是輥套抗熱疲勞裂紋的強(qiáng)度及使用壽命大大提高，使其具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。輥套的強(qiáng)度、硬度與塑性、沖擊性能達(dá)到了完美的統(tǒng)一。其足夠高的強(qiáng)度、表面硬度和高溫強(qiáng)度滿足了用戶對(duì)軋制鋁合金板材表面光潔度的要求，良好的塑性指標(biāo)和沖擊性能以及良好的抗回火脆性性能和抗熱疲勞裂紋性能保證了輥套不爆裂，表面不龜裂，使用壽命已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

　　具體實(shí)施方式

　　下面說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

　　本發(fā)明所述的超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套化學(xué)成份：其按重量百分比的配比如下：C：碳0.27～0.37、Mn：錳0.20～0.50、Si：硅0.20～0.40、Cr：鉻2.70～3.20、Mo：鉬0.80～1.10、V：釩0.15～0.25、Ni：鎳≤0.30、P：磷≤0.005、S：硫≤0.004、Cu：銅≤0.10、As：砷≤0.006、Sb：銻≤0.0015、Sn：錫≤0.006、Pb：鉛≤0.002、Bi：鉍≤0.005、Al：鋁≤0.01。

　　上述超純凈32Cr3Mo1V鋼主要增加了除控制P、S更嚴(yán)格外、還增加了對(duì)其他有害元素(Pb,Sb,Sn,Bi,As)痕量控制及回火脆化敏感系數(shù)(X系數(shù)、J系數(shù))的考核，上述回火脆化敏感系數(shù)(X系數(shù)、J系數(shù))需要滿足以下條件：

　　X＝(10P+5Sb+4Sn+As)×10-2≤12ppm (1)

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

　　其中：P為磷元素、S為硫元素、Sb為銻元素、Sn為錫元素、As為砷元素、Bi為鉍元素、Pb為鉛元素、Si為硅元素、Mn為錳元素。

　　實(shí)施例1：

　　本實(shí)施例中超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套的制造工藝包括以下步驟：

　　第一步：煉制鋼材，配制鋼材原料，采用電弧爐進(jìn)行初步熔煉，再用LF/VD精煉爐進(jìn)行鋼水精煉，冶煉過(guò)程按照各化學(xué)組份及含量進(jìn)行合金化處理，并通過(guò)氬氣保護(hù)澆鑄制得鋼錠，在煉制鋼材的過(guò)程對(duì)于氣體含量的控制如下：[H]≤1.2ppm、[O]≤25ppm、[N]≤70ppm(其中H為氫、O為氧、N為氮)。

　　第二步：鍛造輥套毛坯：對(duì)鋼錠加熱至鍛造溫度后進(jìn)行鍛造，所述輥套毛坯的鍛造比不小于5。對(duì)輥套毛坯進(jìn)行鍛后熱處理第一階段：首先將第二步鍛后所得輥套毛坯放入墊鐵空冷至表面溫度為300℃后進(jìn)入加熱爐，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于50℃的升溫速度升至于700℃，然后再將輥套毛坯盡速升溫至920℃后均熱保溫，將所述輥套毛坯保溫后吊下空冷至表面溫度300℃；上述輥套毛坯至920℃保溫時(shí)，輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為1.5h。對(duì)輥套毛坯進(jìn)行鍛后熱處理第二階段：首先將第三步空冷后表面溫度為300℃輥套毛坯放入溫度為290℃的加熱爐保溫，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于50℃的的升溫速度升至720℃后均熱保溫，然后將輥套毛坯以每小時(shí)不大于40℃的降溫速度降至400℃，再將溫度為400℃的輥套毛坯以每小時(shí)不大于15℃的降溫速度降至150℃后出爐；上述輥套毛坯在290℃的加熱爐保溫時(shí)，輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為2h。上述輥套毛坯至720℃保溫時(shí)，輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為8h。

　　第三步：對(duì)鍛后熱處理的輥套毛坯進(jìn)行車削車加工至調(diào)質(zhì)尺寸。

　　第四步：對(duì)輥套毛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理第一階段：首先將第三步所得調(diào)質(zhì)尺寸輥套以每小時(shí)不大于50℃的升溫速度升至700℃，然后將所述輥套盡速升溫至900℃均熱保溫，然后將溫度為900℃的輥套毛坯水淬至室溫。上述輥套毛坯升溫至900℃時(shí)，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時(shí)間為1.5h。

　　用同爐號(hào)同樣的鍛造工藝的兩件輥套分別采用油淬和水淬的熱處理方法(奧氏體化溫度和回火溫度相同)，結(jié)果沖擊韌性相差較大，沖擊值油淬是水淬的60％左右，且油淬的塑性指標(biāo)也不及水淬。

　　調(diào)質(zhì)熱處理第二階段：將第五步冷卻至室溫的調(diào)質(zhì)尺寸輥套以每小時(shí)不大于50℃的升溫速度升溫至580℃后均熱保溫，保溫結(jié)束后將上述輥套吊出空冷至室溫。上述輥套毛坯保在580℃保溫時(shí)，輥套毛坯的直徑每100mm時(shí)保溫時(shí)間為4h。

　　上述輥套在熱處理完成后進(jìn)行超聲波探傷(GB/T6402-91Ⅰ級(jí)晶粒度≥6級(jí))，利用上述工藝制成的超純凈32Cr3Mo1V鋼鋁連鑄軋機(jī)輥套的綜合機(jī)械性能如下表：

　　最后試樣模擬試驗(yàn)，本體試樣模擬回火溫度580±10℃×6h,爐冷55℃/h至室溫出爐，模擬試驗(yàn)后沖擊韌性滿足上述沖擊值。

　　由上述數(shù)據(jù)證明，超純凈32Cr3Mo1V鋁連鑄軋機(jī)輥套有著優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，輥套的強(qiáng)度、硬度與塑性、沖擊性能達(dá)到了完美的統(tǒng)一。足夠高的強(qiáng)度、表面硬度和高溫強(qiáng)度滿足了用戶對(duì)軋制鋁合金板材表面光潔度的要求，良好的塑性指標(biāo)和沖擊性能以及良好的抗回火脆性性能和抗熱疲勞裂紋性能保證了輥套不爆裂，表面不龜裂，使用壽命已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。