具有良好磨削性的冷轧铝工作辊及其制造方法

摘要

本发明涉及一种具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，工作辊材质的化学组分及重量百分含量为，C？0.85~0.95%，Si？0.25~0.45%，Mn？0.25~0.35%，Cr？2.50~3.50%，Mo？0.20~0.40%，Ni≤0.25%，P≤0.025%；S≤0.025%；其余为Fe和不可避免的杂质；本发明获得了具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，同时满足工作辊的表面硬度和辊面粗糙度的要求，经用户使用验证效果良好。

说明书

技术领域

本发明涉及轧辊制造技术领域，尤其是一种具有良好磨削性的冷轧铝工作辊及其制造方法。

背景技术

目前，先进冷轧铝轧机的铝及铝合金薄板带产品作为成品或半成品直接用于某些领域产品制造中，与此同时人们对冷轧铝及铝合金产品的外观质量要求也越来越高。传统工艺制造的9Cr3Mo材质冷轧铝工作辊在规定的磨削工艺下，有时需要反复磨削才能达到要求的辊面表面质量和粗糙度值。往往是达到了辊面表面质量要求，但粗糙度值偏低，上机使用后达不到轧制周期就会发生打滑或产品不符合表面质量要求；当调整磨削参数达到要求的粗糙度时，辊面会出现螺旋纹、暗纹、划伤等缺陷，不能上机。据不完全统计，此情况在多数冷轧铝厂发生，且占一定的比例，已经对劳动强度、生产效率、磨削成本以及生产组织等造成了影响。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有良好磨削性的冷轧铝工作辊及其制造方法，适用于对轧辊表面质量及粗糙度要求极其严格的冷轧铝薄板带轧机工作辊，改善冷轧铝工作辊的磨削性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，所述工作辊材质的化学组分及重量百分含量为，

C0.85～0.95％，Si0.25～0.45％，Mn0.25～0.35％，Cr2.50～3.50％，Mo0.20～0.40％，Ni≤0.25％，P≤0.025％；S≤0.025％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述工作辊材质的化学组分及重量百分含量为，

C0.88～0.93％，Si0.30～0.35％，Mn0.30～0.35％，Cr3.00～3.20％，Mo0.30～0.40％，Ni≤0.25％，P≤0.015％；S≤0.010％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明的技术方案还包括：具有良好磨削性的冷轧铝工作辊的制造方法，所述制造方法包括下列工艺步骤：

1)按照工作辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照一定的辊坯生产工艺制得辊坯；

2)对辊坯进行粗车和预备热处理；

3)对辊坯进行感应淬火热处理；

4)按照规定的磨削工艺参数进行磨削。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1)中辊坯生产工艺的具体过程为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行荒磨，然后进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤2)中预备热处理的具体过程为，将粗车后的辊坯加热至930～980℃，保温时间10～15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至620～650℃进行高温回火，高温回火时间为20～30h。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤3)中感应淬火热处理的具体过程为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至900～920℃，加热后的辊坯进入-90～-150℃的液氮槽内进行深冷，深冷时间为4～6h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至80～180℃进行低温回火，低温回火时间为80～150h。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤4)中的磨削工艺中砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为120目。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤4)中的磨削工艺参数具体为，横向进给量是0～0.014mm/min，纵向进给量是530～3100mm/min，砂轮的转速是425～594rps，冷轧辊的转速是38rpm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述工作辊的表面硬度为90～100HSD。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述工作辊在磨削后的辊面粗糙度为Ra0.500～0.650μm。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明通过对冷轧铝工作辊材质和制造方法的改进，改善了冷轧铝工作辊的磨削性能，获得了具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，同时满足工作辊的表面硬度和辊面粗糙度的要求，经用户使用验证效果良好。在薄板带冷轧铝轧机，能够取代了进口轧辊。

本发明在材质中的化学组分及重量百分含量上做了较大改进，与传统9Cr3Mo材质的冷轧铝工作辊相比较，本发明对冷轧辊材质中的C及其它合金元素进行合理配比，对Si元素的含量控制在0.25～0.45％，优选0.30～0.35％，固溶强化基体。对Mn元素的含量控制提高至0.25～0.35％，优选0.30～0.35％，促进加热时奥氏体中碳化物溶解数量，提高淬透性和基体强度。对Mo元素的含量控制提高至0.20～0.40％，优选0.30-0.40％，增加高硬度、高耐磨性碳化物数量，相同硬度时回火温度提高，增强组织稳定性。

本发明获得了具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，使轧辊更好发适应薄板带冷轧铝轧机的轧制要求，解决了磨削效率低的难题，同时降低了轧辊磨削量消耗。

本发明对冷轧辊的制造工艺步骤进行较大的改进，辊坯生产工艺能够保证降低钢中气体和非金属夹杂物含量，提高钢水纯净度，获得晶粒细小均匀，力学性能优良的辊坯。通过对辊坯进行预备热处理，使得辊坯组织转变为球状珠光体，晶粒度适中，组织均匀，碳化物呈颗粒状析出。通过对辊坯进行感应淬火处理，使得辊身组织均匀，硬度、耐磨性提高，冷处理后残奥降低，对回火后金相组织进行检测，碳化物颗粒的种类、大小、数量明显改善。限定了辊坯磨削工艺参数，使得轧辊在合理的磨削工艺下既获得良好的辊面质量，减少磨削缺陷，又能获得所需的粗糙度。

附图说明

图1是本发明的辊身金相组织显微图；

图2是传统的辊身金相组织显微图。

具体实施方式

本发明公开了具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，工作辊材质的化学组分及重量百分含量为，

C0.85～0.95％，Si0.25～0.45％，Mn0.25～0.35％，Cr2.50～3.50％，Mo0.20～0.40％，Ni≤0.25％，P≤0.025％；S≤0.025％；其余为Fe和不可避免的杂质。

工作辊材质的化学组分及重量百分含量，进一步优选为，

C0.88～0.93％，Si0.30～0.35％，Mn0.30～0.35％，Cr3.00～3.20％，Mo0.30～0.40％，Ni≤25％，P≤0.015％；S≤0.010％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明还公开了具有良好磨削性的冷轧铝工作辊的制造方法，制造方法包括下列工艺步骤：

1)按照工作辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照一定的辊坯生产工艺制得辊坯。

步骤1)中辊坯生产工艺的具体过程为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行荒磨，然后进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

2)对辊坯进行粗车和预备热处理。

步骤2)中预备热处理的具体过程为，将粗车后的辊坯加热至930～980℃，保温时间10～15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至620～650℃进行高温回火，高温回火时间为20～30h。

3)对辊坯进行感应淬火热处理。

步骤3)中感应淬火热处理的具体过程为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至900～920℃，加热后的辊坯进入-90～-150℃的液氮槽内进行深冷，深冷时间为4～6h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至80～180℃进行低温回火，低温回火时间为80～150h。

4)按照规定的磨削工艺参数进行磨削。

步骤4)中的磨削工艺中砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为120目。

步骤4)中的磨削工艺参数具体为，横向进给量是0～0.014mm/min，纵向进给量是530～3100mm/min，砂轮的转速是425～594rps，冷轧辊的转速是38rpm。

本发明公开的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，对工作辊的表面硬度进行测试，测试方法为：采用D型机械式肖氏硬度计现场检测，测试结果数值单位HSD。工作辊的表面硬度为90～100HSD。对工作辊在磨削后的辊面粗糙度进行测试，测试方法为：采用表面粗糙度检测仪现场检测，测试结果采用Ra表示，数值单位μm，Ra意义为表面轮廓的算术平均偏差，数值指在一个取样长度内纵坐标值绝对值的算术平均值。工作辊在磨削后的辊面粗糙度为Ra0.500～0.650μm。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊的制造方法，包括下列工艺步骤：

1)按照工作辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照一定的生产工艺制得辊坯。

具体为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行荒磨，然后进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

本实施例的冷轧铝工作辊材质中的主要化学组分的重量百分含量测试结果参见表1中实施例1列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

2)对辊坯进行粗车和预备热处理。

具体为，将粗车后的辊坯加热至930℃，保温时间15h；将保温后的辊坯空冷至300℃以下，再将辊坯加热至630℃进行高温回火，高温回火时间为30h。

3)对辊坯进行感应淬火热处理。

具体为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至900℃，加热后的辊坯进入-90℃的液氮槽进行深冷，深冷时间为5h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至150℃进行低温回火，低温回火时间为120h。

4)按照一定的磨削工艺参数进行磨削。

具体为，磨削工艺中选用的砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为120目。磨削工艺参数具体为，

本实施例制得的冷轧铝工作辊的辊面硬度为95～96HSD，冷轧铝工作辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.545～0.576μm。

图1是本实施例的辊身金相组织显微图。

实施例2

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，其材质中的主要化学组分的重量百分含量经测试，主要化学组分的含量参见表1中实施例2列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊的制造方法，其工艺步骤与实施例1相近，与实施例1相差别的具体热处理参数参见表2中实施例2列所示，具体磨削处理参数与实施例1相同。

本实施例制得的冷轧铝工作辊的辊面硬度为96～98HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.581～0.615μm。

实施例3

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，其材质中的主要化学组分的重量百分含量经测试，主要化学组分的含量参见表1中实施例3列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊的制造方法，其工艺步骤与实施例1相近，与实施例1相差别的具体热处理参数参见表2中实施例3列所示，具体磨削处理参数与实施例1相同。

本实施例制得的冷轧铝工作辊的辊面硬度为97～99HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.599～0.633μm。

实施例4

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，其材质中的主要化学组分的重量百分含量经测试，主要化学组分的含量参见表1中实施例4列所示，其余为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊的制造方法，其工艺步骤与实施例1相近，与实施例1相差别的具体热处理参数参见表2中实施例4列所示，具体磨削处理参数与实施例1相同。

本实施例制得的冷轧铝工作辊的辊面硬度为95～97HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.562～0.594μm。

对比例1(D1)

本对比例的冷轧铝工作辊，其材质中的各种化学组分的重量百分含量经测试为：

C：0.93％，Si：0.30％，Mn：0.25％，Cr：3.02％，Mo：0.23％，Ni：0.04％，P：0.011％，S：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本对比例轧辊生产包括下列工艺步骤：

1)按照工作辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照一定的生产工艺制得辊坯。

具体为，将钢材原料用电弧炉和精炼炉进行冶炼、模铸成电极锭，脱模后先对电极锭进行退火处理，再对电极锭进行荒磨，然后进行电渣重熔，对重熔后的电极锭的化学组分及重量百分含量进行化验，化验合格后锻造成锻坯，对锻坯进行锻后热处理，最后进行车削加工得到辊坯。

2)对辊坯进行粗车和预备热处理。

具体为，将粗车后的辊坯加热至895℃，保温时间15h；将保温后的辊身喷水冷却30min，辊颈5min，再将辊坯加热至630℃进行高温回火，高温回火时间为24h。

3)对辊坯进行感应淬火热处理。

具体为，将预备热处理后的辊坯转移至感应淬火装置内，加热至915℃，加热后的辊坯进入-60℃的液氮槽进行深冷，深冷时间为4h，深冷后的辊坯在空气中回温至室温，再将辊坯加热至130℃进行低温回火，低温回火时间为100h。

4)按照一定的磨削工艺参数进行磨削。

具体为，磨削工艺中选用的砂轮的宽度为100mm，直径为900mm，粒度为120目。磨削工艺参数具体为，横向进给量是0～0.014mm/min，纵向进给量是530～3100mm/min，砂轮的转速是425-594rps，冷轧辊的转速是38rpm。

本对比例制得的冷轧铝工作辊的辊面硬度为95～96HSD，冷轧辊在磨削后获得的辊面粗糙度为Ra0.411～0.448μm。

图2是本实施例的辊身金相组织显微图。

表1实施例1～4冷轧铝工作辊主要成分含量对照表

表2实施例1～4冷轧铝工作辊热处理工艺参数对照表

表3实施例1～4、对比例1冷轧铝工作辊性能参数

由表3可以看出，本发明的具有良好磨削性的冷轧铝工作辊，兼有适宜的辊面粗糙度和良好的表面硬度，用户使用效果良好，提高了生产效率，降低了作业成本。