[发明专利]一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料及制备方法

说明书

本发明属于冶金机械领域，涉及一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料及制备方法。本发明的冷轧辊用钢，其组分质量百分比(wt.％)为：C:0.60～0.90，Si:0.10～0.90，Mn≤0.60，P≤0.020，S≤0.015，Cr:4.00～6.00，Ni≤0.40，Mo:0.10～0.40，V:0.01～0.40，Nb:0.0001～0.15，Ti:0.0001～0.15，RE：0.0001～0.030，N:0.0001～0.030，余量为Fe和不可避免杂质、气体等元素。该高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料，通过C、N、RE共合金化与V、Nb、Ti微合金化，并且采用模铸精炼替代电渣重熔，借助全流程控纯冶铸、低过热度浇注、均质锻造、锻后调质等技术，获得纯净度高、成分均匀、碳化物细小的辊坯材料，从而大幅提高生产效率、降低生产成本，为高性能大中型轧辊加工提供优质坯料。

技术领域

本发明属于冶金机械领域，具体涉及一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料及制备方法。

背景技术

冷轧辊是冶金行业冷轧机械的核心工作部件，其质量的好坏决定冷轧产品质量与生产效率。服役时，冷轧辊承受强烈的交变载荷和摩擦磨损，要求具有较高的工作层硬度、良好的耐磨性能和优异的表面质量。尤其是，现代冷轧机械不断向大型化、高速化、连续化的发展，对冷轧辊的抗事故能力和使用寿命提出更高要求，由此对冷轧辊用钢及其制备方法提出严峻挑战。

含5wt％Cr的MC5钢，具有较高的淬透性，可以获得超深淬硬层，具备表面硬度高、耐磨性能好、抗疲劳性能优异等特点，基本满足各类冷轧机械的设计要求。因此，MC5钢被广泛作为冷轧辊用钢。但是，MC5钢中碳含量高，铸坯凝固过程中，极易发生偏析，形成粗大液析碳化物，容易造成轧辊工作时发生剥落，严重降低抗疲劳性能和影响轧辊表面质量，致使轧辊使用寿命不理想。

为了解决MC5钢铸坯偏析产生粗大液析碳化物的问题，已有技术通常采用精炼铸坯再电渣重熔，通过浅熔池控制，大幅降低凝固过程的过热度，改善偏析，减少和减小液析碳化物。同时，铸坯通过再次熔化成小液滴，经高温液态渣洗，重熔后钢中非金属夹杂能够得到一定程度改善，也有益于提高纯净度，提升韧塑性和抗疲劳性能。然而，电渣重熔工艺，较传统精炼铸坯工艺，工时长、效率低、能耗高、成本高。而且，电渣重熔过程，RE、B、Nb、Ti等活性元素与H、N气体元素的控制难度较大。特别是，近年来，由于冶铸工艺与装备的快速发展，钢水中全氧含量T.O已经能够控制到不超过10ppm的极低水平，精炼铸坯的纯净度得到大幅提升，这给电渣重熔工艺过程如何有效保持精炼铸坯原有纯净度提出新的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于模铸精炼铸坯的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料及制备方法，在确保纯净度的基础上，系统解决大中型冷轧辊坯偏析严重、碳化物粗大等技术难题，从而大幅降低冷轧辊坯生产效率与制造成本，为高性能大中型冷轧辊制备提供优质坯料。

本发明的技术方案是：

一种高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料，材料组分质量百分比为：C:0.60～0.90，Si:0.10～0.90，Mn≤0.60，P≤0.020，S≤0.015，Cr:4.00～6.00，Ni≤0.40，Mo:0.10～0.40，V:0.01～0.40，Nb:0.0001～0.15，Ti:0.0001～0.15，RE：0.0001～0.030，N:0.0001～0.030，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

所述的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料，优选的，采用C、N共合金化，C+N＝0.70～0.90；采用高纯稀土合金化，RE＝0.003～0.020；采用Ti微合金化，Ti＝0.003～0.010；采用Nb微合金化，Nb＝0.05～0.15；采用V微合金化，V＝0.05～0.25。

所述的高纯、均质稀土冷轧辊用钢合金材料，高纯稀土为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈、或者镧铈混合金属，或者与此全氧含量控制相当的稀土合金。