一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法技术

本发明专利技术具体是一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法，解决了现有40CrNiMo钢的耐磨性和耐疲劳性难以满足卷取机套筒的制作要求的问题。一种卷取机套筒用合金结构钢，所述合金结构钢由如下质量百分比的成分组成：0.37%~0.44%的C；0.17%~0.37%的Si；0.50%~0.80%的Mn；0.60%~0.90%的Cr；0.15%~0.25%的Mo；1.25%~1.65%的Ni；大于0小于等于0.018%的P；大于0小于等于0.005%的S；大于0小于等于0.25%的Cu；0.04%~0.10%的RE；余量为Fe和杂质。本发明专利技术通过降低P、S含量，减少有害元素，达到减少偏析，改善夹杂物和共晶碳化物形态，避免脆化现象的出现。并针对性地确定了铸造、重熔、锻造及热处理工艺，使合金结构钢内存在稳定性高的细小颗粒的碳化物。的碳化物。

【技术实现步骤摘要】
一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金结构钢
，具体是一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]40CrNiMo钢是国标GB/T 3077
‑
1999《合金结构钢》中的一个钢号，这是一种国际通用型的合金结构钢，具有高的强度、韧度和良好的淬透性和抗过热的稳定性。因此，是应用广泛的高强零件用钢。
[0003]卷取机套筒为冷轧生产线开、卷取机上用于带钢开卷与卷取的辅件，主要用于薄形钢板的开卷和卷取，尤其是厚度＜1.2mm的带钢，应用中需避免钢卷变形和塌卷对生产带来的影响。近代冷轧生产向高速度、大张力、大卷重方向发展，这样卷取机套筒在使用中频繁承受高强度的缩径变形受力。因此要求卷取机套筒用钢，要有高的强度、韧度的同时具有强的耐磨性和抗疲劳性。
[0004]40CrNiMo钢显著特点是具有高的强度、韧度，是通常卷取机套筒制造选用钢种；但因其含碳量较低，回火中二次硬化能力较差，导致抗疲劳能力有所欠缺，不能满足现今卷取机套筒的制作要求。基于此，有必要专利技术一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法，通过在40CrNiMo钢基础上添加稀土元素，细化晶粒，改善碳化物形态，提高二次硬化峰值的作用；同时降低磷、硫元素含量，提高耐疲劳性和抗破裂性；在保证强度、韧性下，大大提高卷取机套筒的耐磨性和耐疲劳性。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有40CrNiMo钢的耐磨性和耐疲劳性难以满足卷取机套筒的制作要求的问题，提供了一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法。
[0006]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种卷取机套筒用合金结构钢，所述合金结构钢由如下质量百分比的成分组成：0.37%~0.44%的C；0.17%~0.37%的Si；0.50%~0.80%的Mn；0.60%~0.90%的Cr；0.15%~0.25%的Mo；1.25%~1.65%的Ni；大于0小于等于0.018%的P；大于0小于等于0.005%的S；大于0小于等于0.25%的Cu；0.04%~0.10%的RE；余量为Fe和杂质。
[0007]本专利技术加入稀土元素的主要作用是提高晶粒细化能力；降低P、S含量主要作用是净化钢液，提高韧性、耐热疲劳性和抗破裂性。
[0008]一种卷取机套筒用合金结构钢的制备方法，该方法是用于制备本专利技术所述的一种卷取机套筒用合金结构钢，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：按照所述合金结构钢的成分组成配料后将配料熔炼，并在熔炼后铸造成型，得到混合钢锭；步骤S2：将所述混合钢锭电渣重熔精炼，得到电渣锭；步骤S3：将所述电渣锭进行锻造，得到粗制锻钢件；
步骤S4：对所述粗制锻钢件进行热处理，得到制备卷取机套筒用的结构合金钢；所述热处理包括依次进行的正火处理、淬火处理和回火处理。
[0009]进一步地，步骤S1是采用如下步骤实现的：步骤S1.1：首先将废钢原料熔炼，熔炼温度大于等于1600℃；熔炼时，待废钢原料熔化后，加入粒度为10mm~30mm的合金，并在出炉前5min~10min加入脱氧剂；然后将熔炼后的钢水依次通过钢包精炼炉、真空脱气炉，由此实现钢水的二次精炼；其中，熔炼废钢原料是在真空感应炉或电弧炉内进行的。
[0010]步骤S1.2：钢水铸造成型：将钢锭模预热至50℃~100℃后，向钢锭模内浇筑温度为1530℃~1590℃的钢水，保温50min后脱模，而后将脱模后的钢锭放入炉温为400℃~500℃的退火炉中，随炉缓冷，炉冷至100℃以下时出炉空冷，由此得到混合钢锭。
[0011]进一步地，步骤S2电渣重熔时将步骤S1中得到的混合钢锭作为自耗电极，放入电渣重熔装置中进行电渣重熔。
[0012]电渣重熔时液态金属经过渣池的渣层下落至下面的水冷结晶器中，再重新凝固成钢锭。该步骤通过电渣重熔，能够降低混合钢锭中的气体和夹杂物含量，以获得成分均匀、组织致密、质量高的电渣锭。
[0013]进一步地，步骤S3锻造过程中的始锻温度为1100℃~1150℃，终锻温度≥850℃，锻造比≥4。
[0014]锻造时，预热温度为650℃~705℃，加热温度为1140℃~1180℃。
[0015]进一步地，步骤S4中正火处理是采用如下步骤实现的：首先随炉升温至870℃~890℃，并保持该温度2h~4h，接着降温至710℃~730℃，并保持该温度4h，然后炉冷至炉温≤500℃，而后出炉空冷。
[0016]进一步地，步骤S4中淬火处理是采用如下步骤实现的：先升温至580℃，并保持该温度2h，然后再次预热，升温至870℃，并保温4h，而后出炉、油淬。油淬时间为20min。
[0017]进一步地，步骤S4中回火处理的次数为两次，所述回火处理的温度为590℃~620℃，保温时间为4h。
[0018]本专利技术通过对合金结构钢40CrNiMo进行改进，降低P、S含量，减少有害元素，达到减少偏析，改善夹杂物和共晶碳化物形态，避免脆化现象的出现。并针对性地确定了铸造、重熔、锻造及热处理工艺，使合金结构钢内存在稳定性高的细小颗粒的碳化物，使本专利技术与40CrNiMo钢相比，不仅具有高的强度和韧性，且耐疲劳、耐热磨损性增强，从而大大提高卷取机套筒使用寿命，以满足冷轧生产高速度、大张力、大卷重的要求。使用本专利技术所述的合金结构钢制作的卷取机套筒，在使用中保证强度、韧性下，提高耐磨性和耐疲劳性；满足高要求的生产工况。
[0019]本专利技术是通过加入稀土元素，发挥凝固细化、形变再结晶细化和热处理细化综合技术，细化合金结构钢的组织；同时，形成面心立方结构，使合金结构钢内存在稳定性高的细小颗粒的碳化物，弥散于晶界，从而提高使用强度。通过优化热处理，获得细化的使用组织。由于本专利技术综合性能优良，提高耐磨性和耐疲劳性；可有效满足大载荷、长寿命等特殊使用要求；使套筒的使用寿命大大提高，从而降低使用成本。
具体实施方式
[0020]实施例1一种卷取机套筒用合金结构钢，所述合金结构钢由如下质量百分比的成分组成：0.41%的C；0.33%的Si；0.68%的Mn；0.81%的Cr；0.20%的Mo；1.50%的Ni；0.016%的P；0.004%的S；0.20%的Cu；0.08%的RE；余量为Fe和杂质。
[0021]一种卷取机套筒用合金结构钢的制备方法，该方法是用于制备本专利技术所述的一种卷取机套筒用合金结构钢，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：按照所述合金结构钢的成分组成配料后将配料熔炼，并在熔炼后铸造成型，得到混合钢锭；具体步骤如下：步骤S1.1：首先将废钢原料熔炼，熔炼温度为1640℃；熔炼时，待废钢原料熔化后，加入粒度为10mm的合金，并在出炉前5min加入脱氧剂；然后将熔炼后的钢水依次通过钢包精炼炉、真空脱气炉，由此实现钢水的二次精炼；步骤S1.2：钢水铸造成型：将钢锭模预热至50℃后，向钢锭模内浇筑温度为1530℃的钢水，保温50min后脱模，而后将脱模后的钢锭放入炉温为400℃的退火炉中，随炉缓冷，炉冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷取机套筒用合金结构钢，其特征在于：所述合金结构钢由如下质量百分比的成分组成：0.37%~0.44%的C；0.17%~0.37%的Si；0.50%~0.80%的Mn；0.60%~0.90%的Cr；0.15%~0.25%的Mo；1.25%~1.65%的Ni；大于0小于等于0.018%的P；大于0小于等于0.005%的S；大于0小于等于0.25%的Cu；0.04%~0.10%的RE；余量为Fe和杂质。2.一种卷取机套筒用合金结构钢的制备方法，该方法是用于制备如权利要求1所述的一种卷取机套筒用合金结构钢，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：按照所述合金结构钢的成分组成配料后将配料熔炼，并在熔炼后铸造成型，得到混合钢锭；步骤S2：将所述混合钢锭电渣重熔精炼，得到电渣锭；步骤S3：将所述电渣锭进行锻造，得到粗制锻钢件；步骤S4：对所述粗制锻钢件进行热处理，得到制备卷取机套筒用的结构合金钢；所述热处理包括依次进行的正火处理、淬火处理和回火处理。3.根据权利要求2所述的一种卷取机套筒用合金结构钢的制备方法，其特征在于：步骤S1是采用如下步骤实现的：步骤S1.1：首先将废钢原料熔炼，熔炼温度大于等于1600℃；熔炼时，待废钢原料熔化后，加入粒度为10mm~30mm的合金，并在出炉前5min~10min加入脱氧剂；然后将熔炼后的钢水依次通过钢包精炼炉、真空脱气炉，由此实现钢水的二次精炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，杨旭东，李建军，
申请(专利权)人：山西百一机械设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：