CN101856778A - 一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法。其技术方案是：先取下游间隔道次孔型磨损后报废的铝线杆连铸连轧辊，进行车、铣和精磨，使孔型尺寸达到上游间隔道次的要求，光洁度为
Description
技术领域：
本发明属于连铸连轧辊技术领域。具体涉及一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法。
背景技术
铝线杆连铸连轧是生产铝杆、铝线的常用方法。由于铝线杆连铸连轧的孔型一般为椭-圆-椭-圆交替变化，铝线杆连铸连轧辊(以下简称轧辊)工作面要受到上游高温来料的切削和冲击作用；另外，高温下的铝还容易黏附到轧辊的工作表面，反复粘扯，产生疲劳，轧辊工况环境非常恶劣，轧辊往往轧制铝杆至1000吨左右就报废，使用寿命不长，大量报废的连铸连轧铝线杆轧辊被直接作为废钢回收到钢铁厂进行重新熔炼，铝杆生产厂家消耗成本较高，成为铝线杆生产厂家的一个主要的消耗成本。轧辊的快速失效不仅影响到工厂的生产效益，同时亦会影响生产进度。
常用的铝线杆连铸连轧辊的材质一般为弹簧钢或模具钢，即使使用这些高品质的材质，轧辊也容易失效，通常的失效形式是表面毛化和磨损，将导致轧辊的尺寸超差或影响表面质量。
造成产品失效的主要原因是轧辊工作面表面硬度不够、表面光洁度较低、孔型容易磨损和打毛等。通常解决这一问题的主要方法是：通过对轧辊进行高频淬火和低温回火等组合方法，如“一种轧辊与矫直辊表面淬火的方法及淬火设备”(CN97119827.6)专利技术，但空气中高频淬火往往会导致表层大量氧化而使修复工作难以进行，且淬火后加工比较困难。另一种修复方法是在表面热喷涂一层耐热合金(司剑郭凡热喷涂修复轧辊的研究，交通科技与经济2000年3期)，但由于热喷涂的温度较高，容易导致产品变形，影响最终产品的尺寸精度。为了克服被修复的产品变形缺点，同时还需提高其抗磨性。还有人采用激光处理轧辊表面(黄根哲宋善女刘小东宋程文李铁轧辊激光表面处理后的显微组织及性能《金属热处理》2009年03期)，但激光处理会在工作面形成许多微坑，影响工作面的光洁度，线杆高速轧制过程中，易造成轧辊工作表面粘着磨损。
发明内容：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能显著降低生产成本、使用寿命长、精度不受影响、抗疲劳和抗粘铝性能高的铝线杆连铸连轧辊的修复方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先取下游间隔道次孔型磨损后报废的铝线杆连铸连轧辊，进行车、铣和精磨，使孔型尺寸达到上游间隔道次的要求，光洁度为
级以上；再将经上述机械加工后的铝线杆连铸连轧辊在300℃～650℃条件下渗氮0.5～10小时，随炉自然冷却至室温～200℃，出炉；然后对渗氮处理后的铝线杆连铸连轧辊的工作面进行喷丸处理。
其中：铣和精磨是铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸；渗氮是采用高频高压等离子渗氮。
由于采用上述技术方案，本发明采用的机械加工工艺，是为铝线杆连铸连轧辊(以下简称轧辊)渗氮处理做好前期准备工作，渗氮处理工艺是在保证温度低于轧辊钢奥氏体化温度的同时，还能在轧辊工作面的径向和宽度方向形成致密、均匀的氮化物，减少粘铝，提高了轧辊工作面的耐磨性和抗疲劳性。
经X射线、扫描电子显微镜和能谱分析表明，在轧辊工作面形成的氮化物均匀、致密，厚度为2～3微米。组成成分主要为氮化铁，在高压等离子体的轰击下，氮化物层和轧辊钢基体之间形成一种微观上呈锯齿形的界面，这种锯齿形界面能够保证氮化物层与铁基体之间的良好结合，提高氮化物层的抗疲劳性能。另外，致密氮化铁的形成，可以隔离钢(铁元素)和铝的接触，一定程度上降低了基体的温度，同时避免钢和铝高温接触时形成Al3Fe相，而且铝和氮化铁的相溶性差，能够有效降低热铝杆工件对铝杆轧辊的粘着。
本发明对废旧轧辊进行修复，能够使报废的旧轧辊重复使用，其使用寿命超过普通新轧辊寿命2倍以上；而成本仅为制造新轧辊的1/2。所采用的表面渗氮处理提高了工作面的抗疲劳性能和光洁度，在较低温度下在轧辊工作面形成致密、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高工作面的耐磨性、抗疲劳性。
因此，本发明所修复的轧辊具有成本低、抗疲劳、抗粘铝和使用寿命长的特点。该方法适用于弹簧钢、模具钢、高速钢等多种材质的轧辊修复。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
实施例1
一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法。取下游间隔道次孔型磨损后报废的铝线杆连铸连轧辊(以下简称轧辊，实施例名称除外)，即用下游最后机架的第13机架废旧轧辊，该轧辊孔型尺寸为φ6.5mm，先进行车、铣和精磨，使孔型尺寸达到上游间隔道次的要求，即第11机架孔型尺寸为φ8mm，光洁度为
级以上；再将经上述机械加工后的轧辊在500℃～650℃条件下渗氮0.5～2小时，随炉自然冷却至室温～100℃，出炉；然后对渗氮处理后的轧辊工作面进行喷丸处理。
其中：铣和精磨是铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸；渗氮是采用高频高压等离子渗氮。
经本实施例修复得到的轧辊，其使用寿命为新制造的该道次轧辊寿命的2倍；修复成本低于新制造的该道次轧辊成本的1/2。
实施例2
一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法。取下游间隔道次孔型磨损后报废的铝线杆连铸连轧辊，即用下游第11机架废旧轧辊，该轧辊孔型尺寸为φ8mm，先进行车、铣和精磨，使孔型尺寸达到上游间隔道次的要求，即第9机架孔型尺寸为φ10mm，光洁9级以上；再将经上述机械加工后的轧辊在300℃～550℃条件下渗氮2～10小时，随炉自然冷却至100～200℃，出炉；然后对渗氮处理后的轧辊工作面进行喷丸处理。其余同实施例1
经本实施例修复得到的轧辊，其使用寿命为新制造的该道次轧辊寿命的2.1倍；修复成本低于新制造的该道次轧辊成本的1/2。
实施例3
一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法。取下游间隔道次孔型磨损后报废的铝线杆连铸连轧辊，即用下游的第9机架废旧轧辊，该轧辊孔型尺寸为φ10mm，先进行车、铣和精磨，使孔型尺寸达到上游间隔道次的要求，即第7机架孔型尺寸为φ13mm，光洁度为级以上；再将经上述机械加工后的轧辊在450℃～600℃条件下渗氮1～5小时，随炉自然冷却至室温～100℃，出炉；然后对渗氮处理后的轧辊工作面进行喷丸处理。其余同实施例1。
经本实施例修复得到的轧辊，其使用寿命为新制造的该道次轧辊寿命的2.2倍；修复成本低于新制造的该道次轧辊成本的1/2。
本具体实施方式采用的机械加工工艺为下一步渗氮处理做好前期准备工作，渗氮处理工艺是在保证温度低于轧辊钢奥氏体化温度的同时，还能在轧辊工作面的径向和宽度方向形成致密、均匀的氮化物，减少粘铝，提高了轧辊工作面的耐磨性和抗疲劳性。
经X射线、扫描电子显微镜和能谱分析表明，在轧辊工作面形成的氮化物均匀、致密，厚度为2～3微米。组成成分主要为氮化铁，在高压等离子体的轰击下，氮化物层和轧辊钢基体之间形成一种微观上呈锯齿形的界面，这种锯齿形界面能够保证氮化物层与铁基体之间的良好结合，提高氮化物层的抗疲劳性能。另外，致密氮化铁的形成，可以隔离钢(铁元素)和铝的接触，一定程度上降低了基体的温度，同时避免钢和铝高温接触时形成Al3Fe相，而且铝和氮化铁的相溶性差，能够有效降低热铝杆工件对铝杆轧辊的粘着。
本具体实施方式对废旧轧辊进行修复，能够使报废的旧轧辊重复使用，其使用寿命为新制造的该道次轧辊寿命的2倍以上；修复成本低于新制造的该道次轧辊成本的1/2。所采用的表面渗氮处理提高了工作面的抗疲劳性能和光洁度，在较低温度下在轧辊工作面形成致密、均匀的氮化物涂层，减少粘铝，提高工作面的耐磨性、抗疲劳性。
因此，本具体实施方式所修复的轧辊具有成本低、抗疲劳、抗粘铝和使用寿命长的特点。适用于弹簧钢、模具钢、高速钢等多种材质的轧辊修复。
Claims (3)
1.一种铝线杆连铸连轧辊的修复方法，其特征在于先取下游间隔道次孔型磨损后报废的铝线杆连铸连轧辊，进行车、铣和精磨，使孔型尺寸达到上游间隔道次的要求，光洁度为
9级以上；再将经上述机械加工后的铝线杆连铸连轧辊在400℃～650℃条件下渗氮0.5～10小时，随炉自然冷却至室温～200℃，出炉；然后对渗氮处理后的铝线杆连铸连轧辊的工作面进行喷丸处理。
2.根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊的修复方法，其特征在于所述的铣和精磨是铣到离最终形状尚有+0.5mm的加工余量时，用成型砂轮磨至最终尺寸。
3.根据权利要求1所述的铝线杆连铸连轧辊的修复方法，其特征在于所述的渗氮是采用高频高压等离子渗氮。
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