[发明专利]一种“素化”连铸辊辊坯材料体系及其制备方法

说明书

本发明公开了一种“素化”连铸辊辊坯材料体系及其制备方法，属于连铸辊材料技术领域。本发明的“素化”连铸辊辊坯材料体系，各组分质量分数为：0.30～0.34％的C，0.20～0.30％的Si，0.80～1.20％的Mn，0.15～0.25％的Cr，0.10～0.20％的Mo，0.030～0.040％的Ti，0.030～0.040％的Nb，0.030～0.040％的V，0.030～0.040％的Al，0.001～0.0065％的B，余量为Fe，组分中，将原有的连铸辊辊坯材料体系进行“素化”处理，利用少量的Mn、Ti、Nb、V、B等合金元素，代替辊坯材料中的部分Cr、Ni、Mo合金元素，相对减少了连铸辊辊坯中贵重合金元素Cr、Ni、Mo的加入量，在保证辊坯强韧性和抗热裂性等性能的基础上，降低了连铸辊辊坯材料体系的生产成本。解决了现有技术中辊坯性能要求的不断提高，导致辊坯生产成本不断提高以及辊坯强韧性和抗热裂性不能兼顾的问题。

技术领域

本发明属于连铸辊材料技术领域，更具体地说，涉及一种“素化”连铸辊辊坯材料体系及其制备方法。

背景技术

连铸辊是构成冶金行业连铸设备的主要部件之一，在连续铸钢过程中，起着支撑、导向、夹送、矫直铸坯的作用。连铸辊在工作的过程中传动红坯，表面温度可高达600℃；钢坯通过喷水冷却，连铸辊表面又受到急冷作用。因此，连铸辊长期处于高温、高湿、冷热循环作用，还受到板坯鼓肚力和静压力的交变机械应力作用等，这些都可能导致连铸辊在使用一段时间后表面出现裂纹开裂、氧化腐蚀、磨损损伤等问题，造成了连铸辊寿命降低，所以连铸辊对材料性能的要求较高。辊坯是复合连铸辊的辊芯部分，主要起着支承连铸辊的作用，相比于硬面层对综合性能的高要求，辊坯只需兼有一定的强度和韧性即可。常用辊坯材料的组织主要为贝氏体和回火索氏体，下贝氏体、粒状贝氏体和回火索氏体都具有较好的强韧性，符合辊坯材料对综合力学性能的要求，尤其是回火索氏体不但具有好的强韧性，还具有良好的抗热裂性能，可以有效地保护辊坯材料在高温环境中的工作寿命。

随着近年来对辊坯性能要求的不断提高，研究者们在辊坯材料中加入了越来越多的合金元素，导致了辊坯生产成本不断提高，而辊坯性能的提升空间却越来越小，辊坯材料的发展进入了一个瓶颈。

上个世纪八十年代，日本日立公司为了提高辊坯的性能开发了R71～R73一系列辊坯材料，其中R73的化学成分为(重量％)：C≤0.25％，Si：0.2～0.4％，Mn：0.6～0.9％，Cr：0.9～1.2％，Mo：0.3～0.5％，Ni：0.8～1.2％，V：0.05～0.15％，Al：0.01～0.04％，P≤0.003％，S≤0.003％，余量为Fe。R73材料具有较高的强度和优秀的韧性，可以很好的满足辊坯材料性能的要求，但R73材料中贵重金属元素的含量较高。

二十一世纪初期，针对KRC14板坯连铸辊使用中出现的以上问题，鞍钢集团设计了一种新的贝氏体钢，其化学成分为(重量％)：C：0.15～0.25％，Si：0.80～1.20％，Mn：2.20～2.60％，Cr：0.80～1.20％，Mo：0.50～0.80％，Ni：0.40～0.60％，B≤0.035％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe。该钢通过添加较多的Mn元素替代部分Ni元素，使C曲线右移，避开了珠光体和先共析铁素体的转变区域，提高了材料强度，也降低了成本，该方案主要是获得贝氏体钢，通过添加一些成本较低的合金元素来改变钢的组织类型，从而提高钢的强韧性，但其抗热裂性能还有待提高。

发明内容

1、要解决的技术问题

针对于现有技术中辊坯性能要求的不断提高导致辊坯生产成本不断提高以及辊坯强韧性和抗热裂性能不能兼顾的问题，本发明利用少量的Mn、Ti、Nb、V、B等合金元素，代替辊坯材料中的部分Cr、Ni、Mo合金元素，达到减少连铸辊辊坯中贵重合金元素Cr、Ni、Mo的加入量，在保证辊坯强韧性和抗热裂性等性能的基础上实现了降低辊坯生产成本的目的。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。