CN102363836A - 一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，通过加热感应器在Cr12MoV轧辊的待淬火部位上以预设速度移动，以预设温度加热且使用调配淬火液冷却来采用连续加热淬火法，并对淬火完成的Cr12MoV轧辊作校直，接着按预设回火温度回火，直至合格后再通过金相法检测，以此使轧辊不仅表面硬度和硬化层符合技术要求，而且将其变形也成功控制在要求误差精度以内，相较于传统的淬火工艺，本发明的感应淬火加工方法耗电量极少，因此在实际的批量生产中将节约巨大能耗，具有极高经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属材料淬火加工方法，特别是涉及一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法。
背景技术
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。轧辊种类很多，目前常用的轧辊品种有铸钢轧辊、铸铁轧辊和锻造轧辊三大类，在型材轧机上还有少量硬质合金轧辊。
成品冷轧辊是高附加值、高技术含量的产品，在生产制造中，轧辊辊身的表面淬火是最关键的工序，而感应淬火中的淬火感应器则是实现这一工序的重要工具，是生产辊身硬度和淬硬层都合格的轧辊的必要设备。感应加热表面淬火是利用电磁感应原理，在闭合的导电回路中接通交流电产生交变磁场，使置于其内部的铁磁物质表面产生感应电流，其面快速加热至临界点以上，实现表面淬火的一种工艺方法，而铁磁物质就是需要淬火的轧辊。
虽然轧辊的感应淬火工艺发展已经较快，但因为技术含量高，所以在发展中仍存在不少技术缺陷。例如，像C12MoV钢轧辊之类的钢质小辊径的轧辊，由于含铬量较高，在感应淬火的加工过程中，虽然其淬透性非常好，但是淬火时极易形成较大的热应力与组织应力而导致畸变合裂纹。此为较为棘手的技术问题，在美、日、德等外文文献及中文文献中，关于此类材料的感应淬火工艺极少有报道，可见目前国内外C12MoV类钢轧辊感应淬火领域存在极大的技术空白，实为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，用于解决现有技术中钢轧辊淬火易形成较大的热应力与组织应力而导致畸变和裂纹的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，所述方法至少包括以下步骤：步骤1)，将连接有加热电源的加热感应器环设在所述轧辊的待感应淬火部位的四周，开启所述加热感应器使其以预设速度移动，并由所述加热感应器对所述轧辊的待感应淬火部位加热至1000℃～1050℃，同时使用冷却温度为15℃～35℃的调配淬火液进行淬火；步骤2)，对所述轧辊进行校直作业，并将其变形误差控制在0.5mm以内；步骤3)，将所述轧辊送至回火温度为100±5℃的回火炉中进行回火；步骤4)，采用金相法检测所述轧辊的淬火完成部位的金相组织，并将金相组织达到3.5级马氏体组织要求的轧辊作为标准件。
在本发明所提供的一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法中，所述步骤1)中还包括将加热感应器在所述轧辊上的初始淬火位置停留2s的步骤。所述步骤1)中，所述热感应器在所述轧辊待淬火部位的移动感应淬火过程中，所述轧辊以30r/min的转速旋转，所述加热感应器移动的预设速度为400mm/min。所述步骤1)中，所述加热感应器对所述轧辊的待感应淬火部位加热至温度为1030℃。所述步骤1)中所述调配淬火液的冷却温度为25℃。所述调配淬火液浓度为10％～12％的AQ251淬火介质。所述加热电源的频率为20KHz，功率为200KW。所述步骤2)中，所述变形误差为所述轧辊的外圆表面绕基准轴线作无轴向回转时，在指定方向上用百分表测得的最大读数。
通过本发明的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，可以使轧辊表面硬度达到62-63HRC，有效硬化层深度2.8mm，不仅硬度和硬化层符合技术要求，而且该工作辊的变形也成功控制在要求的0.5mm以内。同时，同种规格的Cr12MoV轧辊，采用传统的整体淬火每件消耗电能约50度，而本发明采用的感应淬火工艺仅仅针对轧辊上的待淬火部位进行热加工，因此每件消耗电能仅2度，节能96％，在批量化生产的情况下，节约的能耗巨大，创造的经济效益非常可观；同时，本发明的Cr12MoV轧辊感应淬火的方法，为今后小辊径的轧辊感应淬火开创了先河，填补了Cr12MoV感应淬火领域国际国内的空白。
附图说明
图1显示为本发明的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法的流程示意图。
元件标号说明
S1-S4 Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1，图1显示为本发明的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法的流程示意图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，包括以下步骤：
步骤S1：将连接有加热电源的加热感应器在所述轧辊的待感应淬火部位上以预设速度移动，并由所述加热感应器对所述轧辊的待感应淬火部位加热至温度为1000℃～1050℃，同时使用冷却温度为15℃～35℃的调配淬火液进行淬火。优选的，本实施例中，所选用的加热电源的频率为20KHz，功率为200KW，提供稳定加热。经试验，在淬火过程中，所述加热温度选为1030℃，或所述冷却温度选为25℃时加热淬火效果较好。需特别说明的是，本发明的方法并非使用单纯的水作为冷却剂，而所采用的调配淬火液浓度为10％～12％的AQ251淬火介质，经反复试验此配比的淬火液冷却效果最好，极有利于淬火过程中的快速冷却，淬火效果突出。并且，在本实施例中所述加热感应器在所述待淬火部位上以预设速度为400mm/min滑动，逐步完成淬火部位上各部分的淬火工作。
在本实施例中，步骤1还包括加热感应器在Cr12MoV轧辊上的初始淬火位置停留2s，这样有利于保证零件的淬硬深度，同时，在步骤S1的淬火过程中Cr12MoV轧辊零件旋转加热，转速为30r/min，保证了零件的轴向硬化层的均匀性。
在本实施例中，Cr12MoV轧辊的尺寸在Φ160×930mm，根据经验高频及超音频电源加热的功率密度值为0.6～2.0kw/cm2，配合所述连续加热淬火法使用即使加热和冷却连续不断地进行。
步骤S2：对所述轧辊进行校直作业，并将其变形误差控制在0.5mm以内。在本实施例中，通过校直检测，有利于在淬火完成的Cr12MoV轧辊选取合格品，所述变形误差为所述轧辊的外圆表面绕基准轴线作无轴向回转时，在指定方向上用百分表测得的最大读数。
步骤S3：将所述轧辊送至回火温度为100±5℃的回火炉中进行回火。在本实施例中，选取100±5℃范围内的温度对未通过校直检测的Cr12MoV轧辊，经试验，回火温度在此范围较有利于产生合格硬度的产品。
步骤S4：采用金相法检测所述轧辊的淬火完成部位的金相组织，并将金相组织达到3.5级马氏体组织要求的轧辊作为标准件。在本实施例中，马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。马氏体(M)是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。马氏体最初是在钢(中、高碳钢)中发现的：将钢加热到一定温度(形成奥氏体)后经迅速冷却(淬火)，得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。在本实施例中，当检测到Cr12MoV轧辊的淬火完成部位的金相组织达到马氏体3～7级中的3.5级以上时符合产品合格要求。
通过本发明的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，可以使轧辊表面硬度达到62-63HRC，有效硬化层深度2.8mm，不仅硬度和硬化层符合技术要求，而且该工作辊的变形也成功控制在要求的0.5mm以内。同时，同种规格的Cr12MoV轧辊，如果采用传统的整体淬火每件需消耗电能约50度，而本发明采用的感应淬火工艺仅仅针对轧辊上的待淬火部位进行热加工，因此每件消耗电能仅2度，节能96％，在批量化生产的情况下，节约的能耗巨大，创造的经济效益非常可观；同时，本发明的Cr12MoV轧辊感应淬火的方法，为今后小辊径的轧辊感应淬火开创了先河，填补了Cr12MoV感应淬火领域国际国内的空白本发明的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤1)，将连接有加热电源的加热感应器环设在所述轧辊的待感应淬火部位的四周，开启所述加热感应器使其以预设速度移动，并由所述加热感应器对所述轧辊的待感应淬火部位加热至1000℃～1050℃，同时使用冷却温度为15℃～35℃的调配淬火液进行淬火；
步骤2)，对所述轧辊进行校直作业，并将其变形误差控制在0.5mm以内；
步骤3)，将所述轧辊送至回火温度为100±5℃的回火炉中进行回火；
步骤4)，采用金相法检测所述轧辊的淬火完成部位的金相组织，并将金相组织达到3.5级马氏体组织要求的轧辊作为标准件。
2.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述步骤1)中还包括将加热感应器在所述轧辊上的初始淬火位置停留2s的步骤。
3.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述热感应器在所述轧辊待淬火部位的移动感应淬火过程中，所述轧辊以30r/min的转速旋转。
4.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述加热感应器移动的预设速度为400mm/min。
5.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述加热感应器对所述轧辊的待感应淬火部位加热至温度为1030℃。
6.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述步骤1)中所述调配淬火液的冷却温度为25℃。
7.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述调配淬火液浓度为10％～12％的AQ251淬火介质。
8.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述加热电源的频率为20KHz，功率为200KW。
9.根据权利要求1所述的Cr12MoV轧辊的感应淬火加工方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述变形误差为所述轧辊的外圆表面绕基准轴线作无轴向回转时，在指定方向上用百分表测得的最大读数。
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