消除含氮高合金钢冷轧辊表面波缺陷的方法与流程

文档序号:32979646发布日期:2023-01-17 21:51阅读:97来源:国知局

1.本发明属于含氮高合金钢冷轧辊技术领域,具体涉及一种消除含氮高合金钢冷轧辊表面波缺陷的方法。


背景技术:

2.随着钢铁工业的快速发展,对于钢板的质量要求越来越严格,冷轧辊的质量要求也由此日渐严格。表面波检测作为一种日益普及的检测手段,在ra1.0粗糙度以下,国内的高端客户原则上要求表面波检测时无反射回波才能上机。表面波缺陷通常表现为局部夹杂、气孔、偏析、碳化物等特征,且成因复杂,尤其是随着轧辊合金含量的提高,控制难度更大。
3.含氮高合金钢冷轧辊由于氮强化作用是目前使用效果较好的高合金冷轧辊,但是,该冷轧辊合金含量较高,易偏析,而且氮含量不易控制,使得该材质更易出现表面波缺陷,而这成为制约新材质、尤其是高合金钢材质推广的一大制约。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于解决上述问题,提供一种消除含氮高合金钢冷轧辊表面波缺陷的方法。
5.实现本发明目的的技术方案是:一种消除含氮高合金钢冷轧辊表面波缺陷的方法,包括冶炼电渣锭坯和锻造辊坯;所述冶炼电渣锭坯包括电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气、浇注电极棒以及电渣重熔;所述真空脱气之前还包括进行铝脱氧,并确保电极坯中残余铝含量为0.04~0.08%。
6.所述含氮高合金钢冷轧辊的化学成分及重量百分比如下:碳0.60~0.80%、硅0.70~0.90%、锰0.25~0.65%、磷≤0.020%、硫≤0.010%、铬4.50~5.50%、镍≤0.25%、氮0.04~0.10%、钼0.80~1.20%、钒0.20~0.80%、其余为铁和不可避免的杂质。
7.所述真空脱气是在10~30pa的真空度下进行的;所述真空脱气时间为20~40min;所述真空脱气要求确保电极坯中氢含量≤1.2ppm,氧含量≤15ppm。
8.所述真空脱气之后,向钢包中添加fecrn并加热,在氩气气氛中持续搅拌20min以上,将氮含量控制在400~1000ppm。
9.所述电渣重熔采用的渣系组成为:40~60wt%的caf2、20~40wt%的al2o3以及15~25wt%的cao。
10.所述电渣重熔先以第一熔速进行辊颈段重熔,再以第二熔速进行辊身段重熔,最后再以第一熔速进行另一端辊颈段重熔。
11.所述第一熔速与结晶器直径有关;具体满足以下公式:第一熔速=0.65~0.75d

,单位为kg/h。
12.其中:d

为结晶器直径单位为mm的数值(下同)。
13.所述第二熔速与结晶器直径有关;具体满足以下公式:第二熔速=0.80~0.85d


单位为kg/h。
14.所述电渣重熔采用低电流、高电压、且电压逐渐递减的模式。
15.其中:电流与结晶器直径有关;具体满足以下公式:电流=20d
结-5000,单位为a。
16.电压采用磁调变压器控制在80~90v。
17.所述锻造辊坯具体方法如下:先在1200~1230℃的温度下进行高温均质化;然后进行预拔长;预拔长的单边压下量为20~30mm;接着采用两镦两拔锻造工艺,并且拔长采用上v、下v型砧;最后进行锻后热处理。
18.所述锻后热处理具体方法如下:采用轴向喷雾冷却方式(以避免形成网状碳化物)冷却至500~550℃,装炉正火,正火加热至1000~1030℃,出炉,再喷雾冷却至500~550℃,装炉球化退火,球化退火加热至800~920℃后,以10~30℃/h降温至700~750℃,保温后缓慢冷却至300~400℃,出炉后粗加工得到辊坯。
19.本发明具有的积极效果:(1)本发明在真空脱气之前进行铝脱氧,并确保电极坯中残留一定含量的铝,这样能够在后续的电渣重熔中起到持续脱氧作用,从而能够明显控制夹杂物含量,消除表面波缺陷。
20.(2)本发明的真空脱气是在较高的真空度(10~30pa)下进行的,这样能够将电极坯中氢含量控制在1.2ppm以下,氧含量控制在15ppm以下,从而能够抑制气孔的产生,进一步消除表面波缺陷。
21.(3)本发明的方法在真空脱气之后以fecrn形式增氮,这样不仅能够有效控制氮含量,而且能够避免氮气对表面波缺陷的影响。
22.(4)本发明的锻造方法能够最大限度破碎钢中的液析碳化物,确保辊坯表层无大块液析碳化物,同时最大限度确保中心压实,保证内部低倍点状偏析≤1.0级,高倍组织液析≤1.0级,一般疏松≤2.0级。
23.(5)本发明的电渣重熔采用低电流、高电压、且电压逐渐递减的模式,从而能够进一步消除表面波缺陷。
具体实施方式
24.(实施例1)本实施例的含氮高合金钢冷轧辊的化学成分及重量百分比如下:碳0.70%、硅0.80%、锰0.45%、磷≤0.020%、硫≤0.010%、铬5.00%、镍≤0.25%、氮0.06~0.08%、钼1.00%、钒0.50%、其余为铁和不可避免的杂质。
25.本实施例的消除含氮高合金钢冷轧辊表面波缺陷的方法具有以下步骤:s1:冶炼电渣锭坯。
26.s11:采用碱性电炉进行电炉冶炼,然后进行炉外精炼。
27.s12:真空脱气之前进行铝脱氧,并确保电极坯中残余铝含量为0.04~0.08%,以保证后续电渣重熔中起到持续脱氧作用。
28.真空脱气是在20pa的真空度下进行30min,这样能够确保电极坯中氢含量≤1.2ppm,氧含量≤15ppm。
29.真空脱气之后,向钢包中添加fecrn并加热,在氩气气氛中持续搅拌20min以上,将
氮含量控制在600~800ppm。
30.s13:浇注电极棒。
31.s14:电渣重熔。
32.本实施例采用的渣系组成为:50wt%的caf2、30wt%的al2o3以及20wt%的cao。
33.本实施例采用的结晶器直径为800mm。
34.电渣重熔过程中,先以第一熔速560
±
5kg/h进行辊颈段重熔,再以第二熔速660
±
5kg/h进行辊身段重熔,最后再以第一熔速560
±
5kg/h进行另一端辊颈段重熔。
35.电渣重熔过程中,电流稳定在11000a,重熔初始阶段电压为90v,在后续重熔直至补缩前逐渐递减至80v。
36.s2:锻造辊坯。
37.s21:先在1215
±
5℃的温度下进行高温均质化。
38.s22:然后进行预拔长,以消除电渣锭皮下气泡,预拔长的单边压下量为25mm。
39.s23:接着采用两镦两拔锻造工艺,并且拔长采用上v、下v型砧。
40.s24:锻后热处理:采用轴向喷雾冷却方式(以避免形成网状碳化物)冷却至525
±
5℃,装炉正火,正火加热至1015
±
5℃,出炉,再喷雾冷却至525
±
5℃,装炉球化退火,球化退火加热至860
±
5℃后,以20℃/h降温至725
±
5℃,保温后缓慢冷却至350
±
5℃,出炉后粗加工得到辊坯。
41.(实施例2~实施例5)各实施例的方法与实施例1基本相同,不同之处在于部分化学成分的重量百分比以及电渣重熔工艺,具体见表1。
42.表1 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5碳0.70%0.70%0.70%0.65%0.75%硅0.80%0.80%0.80%0.75%0.85%锰0.45%0.45%0.45%0.35%0.45%铬5.00%5.00%5.00%4.80%5.20%钼1.00%1.00%1.00%0.90%1.10%钒0.50%0.50%0.50%0.35%0.65%结晶器直径800mm680mm900mm800mm800mm第一熔速560
±
5kg/h475
±
5kg/h630
±
5kg/h560
±
5kg/h560
±
5kg/h第二熔速660
±
5kg/h560
±
5kg/h740
±
5kg/h660
±
5kg/h660
±
5kg/h电流11000a8600a13000a11000a11000a
43.(对比例1)本对比例的方法与实施例1的区别在于:真空脱气之前没有进行铝脱氧。
44.(对比例2)本对比例的方法与实施例1的区别在于:真空脱气是在100pa的真空度下进行30min。
45.(对比例3)本对比例的方法与实施例1的区别在于:氮气是以气体形式加入。
46.(对比例4)本对比例的方法与实施例1的区别在于:电渣重熔采用高电流20000a、低电压60v,且电流和电压均恒定。
47.(测试例)将各实施例和各对比例得到的含氮高合金钢辊坯按照常规工艺制成含氮高合金钢冷轧辊,并进行表面波检测,结果见表2。
48.表2 表面波缺陷实施例1无实施例2无实施例3无实施例4无实施例5无对比例1有对比例2有对比例3有对比例4有
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