一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法
2023-05-24 02:22:16 1
專利名稱：一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法
技術領域：
本發明涉及一種熱處理方法，具體是指一種全新的對高碳高脆性材質的半鋼材質 軋輥進行高硬度熱處理的方法。
背景技術：
半鋼軋輥一般是在大型型鋼軋機上用於軋制型材、熱軋板帶軋機粗軋等，半鋼軋 輥的材料中含碳量一般很高，接近鑄鐵的含碳量，此類軋輥的硬度要求也比較高。按照傳統 的熱處理工藝，對半鋼和鑄鐵材料不能採用淬火處理，即不能採用水冷、油冷等劇烈冷卻方 式進行熱處理，只能採用空冷的方式進行正火處理。為了達到大規格高碳半鋼軋輥的高硬 度要求，過去傳統熱處理工藝是採用噴霧熱處理工藝，其正火溫度一般為900 950°C，正 火出爐後採用噴霧冷卻15 20分鐘，然後吹風冷卻到480°C。由於冷卻介質是風和水的混 和物，因為水在低溫階段的冷速很快，會造成軋輥表面的冷卻均勻性和終冷溫度很難控制。 在軋輥表面冷卻不均勻和終冷溫度較低的情況下都會產生裂紋。要保證高硬度的半鋼軋輥 硬度要求，噴霧冷卻時大的風壓、水壓是必須的，如果噴水強度太低，硬度則無法滿足技術 要求。但是如果冷卻過程中水量較大時，不可避免的又會使輥面降溫不均勻，經常會使局部 表面溫度降到100°C以下，在熱處理過程中如果半鋼軋輥的表面溫度被冷卻到100°C以下， 表面的熱處理應力會急劇加大，這樣會致使軋輥表面形成應力裂紋。隨著軋輥規格的增加， 熱處理應力會成倍的增加，裂紋傾向也急劇增大，這是半鋼軋輥所不允許的，軋輥一旦有裂 紋只能報廢。採用目前的方法生產時，不是出現裂紋就是硬度不足，硬度均勻性也很差，廢 品率很高。熱處理過程中出現裂紋而報廢和因冷卻不足而使產品硬度偏低的問題是熱處理 工作的常見問題，二者之間又是互相矛盾的，很難同時兼顧。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種高硬度要求的大規格高碳半鋼軋輥的熱 處理工藝方法，從而解決高硬度要求的大規格高碳半鋼軋輥在熱處理時造成的廢品率高、 硬度不足、硬度均勻性差的問題。為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法，軋輥所用材料為155CrNiMo或者ISOCrNiMo 的其中一種，軋輥輥身直徑為Φ850 1350mm，，包括加熱、冷卻工步，熱處理工藝方法包括 下列步驟A、將軋輥整體加熱到正火溫度950-1000°C，並保溫15 30h ；B、迅速將軋輥吊出加熱爐，放入淬火油中冷卻，使軋輥表面溫度達到230 2500C，50mm工作層深處的溫度為270 290°C，IOOmm深處的溫度400_450°C ；C、然後將軋輥迅速吊到噴霧機上進行單吹風冷卻，使軋輥表面溫度達到< 480°C 且不再升溫後再逐步下調風壓，整個風冷過程的冷速控制在2 5°C /min左右；
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D、當軋輥表面溫度能夠保持在480°C以下300°C以上且不再升溫後時，空冷即可。本發明的進一步具體操作方法為所述步驟B中的油冷時間為20 30分鐘；所述 步驟C中初期的風壓保持0. 25 0. 35Mpa，整個吹風時間為50 80min。本發明的進一步改進在於所述步驟B中軋輥從出爐至入油時間彡5min ；步驟C 中軋輥從出油至上噴霧機吹風時間彡3min。由於採用了上述技術方案，本發明所取得的技術進步在於本發明改變了半鋼軋輥常用的熱處理方法，將正火處理過程中的噴霧冷卻改為油 冷和風冷的分級淬火方法。通過恰當控制油冷時間、不同階段的冷卻溫度，打破了半鋼和鑄 鐵材料不能進行水冷或油冷處理的觀念；再通過控制風量和吹風的強度，使軋輥在一定的 冷卻速度下緩慢冷卻，達到即不使被淬火的工作層返溫，也不使軋輥冷卻過快，使奧氏體緩 慢向貝氏體組織轉變，直到最終比較完全的轉變成貝氏體。通過油冷和風冷的兩種冷卻方 法的有效配合，生產出硬度達到55HSD以上的高硬度大型半鋼軋輥。高碳半鋼材料的含碳量很高，其熱處理的常規理論是只能空冷而不能採用油冷等 比較劇烈的快速冷卻方式，傳統理論認為高碳半鋼材料採用油冷必然會將工件淬裂。而本 發明採用的油冷+噴霧機風冷的分級淬火方法成功的解決了大型高碳半鋼軋輥熱處理時 的開裂和硬度不足、不均的難題，此方法為國內外首創。通過控制油冷時間、出油溫度、風冷 強度和速度的合理設計，保證了產品的合格率，不但不會開裂，而且硬度及硬度的均勻度都 達到了技術要求。用本發明的工藝生產的材質為155CrNiMo、輥身成品直徑1250mm的粗軋 工作輥，輥身硬度達到55-57HSD，生產的材質為180CrNiMo、輥身成品直徑<2 900_1200mm多 種型號的軋輥，輥身硬度達到58 60HSD。目前已用此工藝方法生產大型高碳半鋼軋輥上 百支，沒有出現過裂紋和硬度不合格產品。本發明的方法還可以推廣到所有半鋼和鑄鐵類 軋輥，能夠解決高碳脆性材質軋輥的淬火難題。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明實施例1粗軋工作輥，所用材料為155CrNiMo，軋輥輥身直徑為Φ 1250mm，熱處理工藝方法 包括將軋輥整體加熱到正火溫度980士5°C，保溫15小時；打開加熱爐，迅速吊出軋輥， 放入淬火油中冷卻，從打開爐門到入油的時間間隔不能超過5分鐘；油冷時間為30分鐘，此 時軋輥表面的溫度達到230 250°C ；到達時間後，再將軋輥迅速吊到噴霧機上進行吹風冷 卻，從出油到吹風冷卻的時間不能超過3分鐘；吹風冷卻的初期分壓為0. 28Mpa,當軋輥表 面溫度達到< 480°C且不再升溫後再逐步下調風壓，整個吹風過程的時間為80min，防止軋 輥返溫，當軋輥表面溫度能夠保持在450°C時，停止吹風，空冷。用此方法共生產4批60根 粗軋工作輥，每根軋輥的輥身硬度均在55 57HSD。實施例2生產出口埃及的軋輥，材質為180CrNiMo，輥身直徑分別為<2 900、<2 910, <2 950、<2 980, <2 1000、<2 1100、<2 1200mm不等，共生產30根，熱處理工藝方法包括軋 輥整體加熱溫度分別為950 V、980 V、960 V、970 V、1000 V、990 V、980 V，保溫時間分別為
410h、llh、14h、12h、13h、ll. 5h、12. 5h，迅速吊出放入淬火油中冷卻，油冷時間分別為20分 鍾、28分鐘、22分鐘、24分鐘、25分鐘、26分鐘、27分鐘，再將軋輥迅速吊到噴霧機上進行 吹風冷卻，初期分壓為 0. 32Mpa、0. 25Mpa、0. 26Mpa、0. 30Mpa、0. 31Mpa、0. 29Mpa,吹風時間為 50min、70min、65min、60min、55min、58min、68min，終冷溫度控制在 420°C左右。經此熱處理 後，每件軋輥的輥身硬度均在58 60HSD。 當然本發明的方法中的加熱溫度、冷卻溫度、保溫時間、冷卻時間以及風壓還可以 選擇本發明要求範圍內的上述實施例以外的其它數值。
權利要求
一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法，軋輥所用材料為155CrNiMo或者180CrNiMo的其中一種，軋輥輥身直徑為Φ850～1350mm，包括加熱、冷卻工步，其特徵在於熱處理工藝方法包括下列步驟A、將軋輥整體加熱到正火溫度950 1000℃，並保溫15～30h；B、迅速將軋輥吊出加熱爐，放入淬火油中冷卻，使軋輥表面溫度達到230～250℃，50mm深處的溫度為270～300℃，100mm深處的溫度400 450℃；C、將軋輥迅速吊到噴霧機上進行吹風冷卻，使軋輥表面溫度達到≤480℃且溫度不再升高，逐步下調風壓，整個風冷過程的冷速控制在2～5℃/min；D、當軋輥表面溫度能夠保持在480℃以下300℃以上且不再升高時，空冷即可。
2.根據權利要求1所述的一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法，其特徵在於所述步驟 B中的油冷時間為20 30分鐘；所述步驟C中初期的風壓保持0. 25 0. 35Mpa,整個吹風 時間為50 80min。
3.根據權利要求1或者2所述的一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法，其特徵在於 所述步驟B中軋輥從出爐至入油時間≤5min ；步驟C中軋輥從出油至上噴霧機吹風時間 ≤3min。
全文摘要
本發明公開了一種高硬度半鋼軋輥的熱處理方法，適用於材料為155CrNiMo或180CrNiMo輥身直徑為Φ850～1350mm的軋輥。熱處理工藝方法包括將軋輥整體加熱到正火溫度950-1000℃，並保溫15～30h；迅速將軋輥吊出加熱爐，放入淬火油中冷卻，使軋輥表面溫度達到230～250℃，50mm深處的溫度為270～300℃，100mm深處的溫度400-450℃；再將軋輥迅速吊到噴霧機上進行吹風冷卻，使軋輥表面溫度達到≤480℃且不再升溫後再逐步下調風壓，整個風冷過程的冷速控制在2-5℃/min；當軋輥表面溫度能夠保持在480℃以下300℃以上且不再升溫時，空冷即可。本發明改變了半鋼軋輥常用的熱處理方法，通過恰當控制油冷時間、不同階段的冷卻溫度，打破了半鋼和鑄鐵材料不能進行油冷處理的觀念；再通過控制風量和吹風的強度，使軋輥在一定的冷卻速度下冷卻，通過油冷和風冷的兩種冷卻方法的有效配合，使高硬度大型半鋼軋輥硬度達到55HSD以上。
文檔編號C21D9/38GK101892374SQ20101023761
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者崔聰聰, 李江魁, 蘇軍新, 韓明高 申請人:中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司