本發(fā)明涉及熱處理領域，尤其涉及超純凈32Cr3Mo1V鋼鋁連鑄軋機輥套化學成份及其制造工藝(鍛后熱處理和調質熱處理)。

　　背景技術：

　　目前，傳統(tǒng)的材料為32Cr3Mo1V的輥套自上世紀90年代問世以來在鋁合金板軋制行業(yè)中占有主導地位，上述32Cr3Mo1V的輥套的化學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的輥套存在以下問題：

　　(1)在軋制鋁合金板材過程中輥套時有爆套現(xiàn)象發(fā)生，從而造成輥套報廢，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，其無法克服軋制時工作應力以及和熱套后輥套應力的疊加。

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

　　技術實現(xiàn)要素：

　　本申請人針對上述現(xiàn)有問題，進行了研究改進，提供一種超純凈32Cr3Mo1V鋼鋁連鑄軋機輥套化學成份、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)明所采用的技術方案如下：

　　一種超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套化學成份配比，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，采用電弧爐進行初步熔煉，再用LF/VD精煉爐進行鋼水精煉，冶煉過程按照各化學組份及含量進行合金化處理，并通過氬氣保護澆鑄制得鋼錠；

　　第二步：鍛造輥套毛坯：對鋼錠加熱至鍛造溫度后進行鍛造，鍛成輥套毛坯；對輥套毛坯進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℃后進入加熱爐，然后將輥套毛坯以每小時不大于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℃；接著對輥套毛坯進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不大于15℃的降溫速度降至150℃后出爐；

　　第三步：對鍛后熱處理的輥套毛坯進行車削車加工至調質尺寸。

　　第四步：對調質尺寸輥套進行調質熱處理第一階段：首先將輥套以每小時不大于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，保溫結束后將溫度為900℃±10℃的輥套水淬至室溫；調質熱處理第二階段：將冷卻至室溫的輥套裝爐放入熱處理爐內，然后將輥套毛坯以每小時不大于50℃的升溫速度升溫至580±10℃后均熱保溫，保溫結束后將上述輥套毛坯吊出空冷至室溫。

　　其進一步技術方案在于：

　　在第一步中，所述鋼材的精煉還可以采用LF/LFV精煉爐進行鋼水精煉；

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

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

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

　　在第四步中，所述調質尺寸輥套毛坯至900℃±10℃保溫時，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時間為1.5～2.0h；

　　在第四步中，所述輥套毛坯至580±10℃保溫時，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時間為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)明通過改變化學成份和調質熱處理方法使超純凈32Cr3Mo1V輥套的綜合機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度及使用壽命大大提高，使其具有優(yōu)良的綜合機械性能。輥套的強度、硬度與塑性、沖擊性能達到了完美的統(tǒng)一。其足夠高的強度、表面硬度和高溫強度滿足了用戶對軋制鋁合金板材表面光潔度的要求，良好的塑性指標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，使用壽命已達到了國際先進水平。

　　具體實施方式

　　下面說明本發(fā)明的具體實施方式。

　　本發(fā)明所述的超純凈32Cr3Mo1V鋼輥套化學成份：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更嚴格外、還增加了對其他有害元素(Pb,Sb,Sn,Bi,As)痕量控制及回火脆化敏感系數(X系數、J系數)的考核，上述回火脆化敏感系數(X系數、J系數)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。

　　實施例1：

　　本實施例中超純凈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，采用電弧爐進行初步熔煉，再用LF/VD精煉爐進行鋼水精煉，冶煉過程按照各化學組份及含量進行合金化處理，并通過氬氣保護澆鑄制得鋼錠，在煉制鋼材的過程對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：對鋼錠加熱至鍛造溫度后進行鍛造，所述輥套毛坯的鍛造比不小于5。對輥套毛坯進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℃后進入加熱爐，然后將輥套毛坯以每小時不大于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，輥套毛坯的直徑每100mm保溫時間為1.5h。對輥套毛坯進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，輥套毛坯的直徑每100mm保溫時間為2h。上述輥套毛坯至720℃保溫時，輥套毛坯的直徑每100mm保溫時間為8h。

　　第三步：對鍛后熱處理的輥套毛坯進行車削車加工至調質尺寸。

　　第四步：對輥套毛坯進行調質熱處理第一階段：首先將第三步所得調質尺寸輥套以每小時不大于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，所述輥套毛坯的直徑每100mm保溫時間為1.5h。

　　用同爐號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，且油淬的塑性指標也不及水淬。

　　調質熱處理第二階段：將第五步冷卻至室溫的調質尺寸輥套以每小時不大于50℃的升溫速度升溫至580℃后均熱保溫，保溫結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，輥套毛坯的直徑每100mm時保溫時間為4h。

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

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

　　由上述數據證明，超純凈32Cr3Mo1V鋁連鑄軋機輥套有著優(yōu)良的綜合機械性能，輥套的強度、硬度與塑性、沖擊性能達到了完美的統(tǒng)一。足夠高的強度、表面硬度和高溫強度滿足了用戶對軋制鋁合金板材表面光潔度的要求，良好的塑性指標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，使用壽命已達到了國際先進水平。