CN103088199B - 大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法 - Google Patents

大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法，用于对板宽为2500mm以上的轧机用支承辊进行锻后热处理，包括以下步骤：第一步，完全退火；第二步，球化退火；第三步，正火；第四步，回火。本发明对板宽为2500mm以上的轧机用支承辊采用一次锻后热处理的操作方法，通过正火鼓风冷却的方式，使工件的辊颈硬度等机械性能符合技术要求；同时减少了一道预备热处理工序，缩短了生产周期也降低了生产成本，并使得锻后热处理之后的宽厚板支承辊能够获得机械性能较好的珠光体组织和索氏体组织，使辊颈硬度达30～40HS，机械性能符合技术要求，为后续的差温热处理做好组织准备。

Description

大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法
技术领域
本发明涉及一种支承辊的热处理方法，具体涉及一种大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法。
背景技术
支承辊是金属轧制设备上必备的主要零件，用来支承工作辊或中间辊以便在轧制时防止工作辊出现挠曲变形而影响板形质量。支承辊质量的优劣直接影响轧板的产量及质量。随着轧机性能的提高和轧制技术的进步，促进了轧辊材料和制造技术长足的发展。特别是近十几年，轧机向高速化、自动化方向的发展，板型控制精度要求提高，轧制条件越来越苛刻，致使如何提高轧制效率，降低轧制成本，保证产品质量成为突出的问题。
支承辊复杂多样的工况条件使其不同于一般的工件，除了需要常规的力学性能之外，还需具有优良的抗折断性、耐磨性、抗剥落性和抗热裂性。一般支承辊产品需经过三次热处理，即锻后热处理、预备热处理和差温热处理。锻后热处理主要是细化晶粒、调整组织及均匀性、防止形成白点缺陷，同时利于切削加工的作用；预备热处理的作用主要是使辊颈达到规定硬度和提高芯部机械性能，提高工件基体承受后续激烈的差温热处理的能力。
预备热处理，一般采用正火空冷或油冷淬火工艺，以获得片状珠光体或索氏体组织，使晶粒进一步细化，并改善强韧性。对于板宽小于2000mm的带钢轧机，其所用的支承辊尺寸较小，重量不超过60吨，在预备热处理时一般采用油冷淬火工艺，高温回火后可获得细密的索氏体组织，具有良好的机械性能，辊颈硬度可达35～45HS。对于板宽为2500mm以上的中、宽厚板轧机，由于其所用的支承辊尺寸较大，重量达80～200吨，已超过一般大型油槽的冷却能力，因此不能进行油冷淬火操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法，它可以解决大型锻钢宽厚板支承辊由于尺寸大、重量重而难以进行预备热处理的难点。
为解决上述技术问题，本发明大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法的技术解决方案为：
用于对板宽为2500mm以上的轧机用支承辊进行锻后热处理，包括以下步骤：
第一步，完全退火；
将起始温度为550～650℃的工件进炉保温30～50小时；然后以≤80℃/h的升温速度升至900～980℃进行完全退火，保温30～50小时；之后以≤20℃/h的降温速度降至550±20℃，保温30～50小时；
第二步，球化退火；
将温度为550±20℃的工件以≤50℃/h的升温速度升至640±20℃，保温30～50小时；然后以≤80℃/h的升温速度升至780～880℃进行球化退火，保温30～50小时；之后以≤40℃/h的降温速度降至640±20℃，保温30～50小时；
第三步，正火；
将温度为640±20℃的工件以≤80℃/h的升温速度升至900～980℃进行正火，保温30～50小时；之后将工件出炉，以鼓风冷却的方式使工件冷却至250～350℃；
所述鼓风冷却的方法为：将多台鼓风机对称均匀分布于工件的两侧，对辊身辊颈进行鼓风冷却，至辊颈处的温度为300～400℃时停止鼓风，再空冷至250～350℃。
第四步，回火；
将温度为250～350℃的工件进炉保温30～50小时；然后以≤40℃/h的升温速度升至580～650℃，保温80～120小时；之后以≤40℃/h的降温速度降至350～450℃，再以≤20℃/h的降温速度降至低于200℃后出炉空冷。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明能够解决大型锻件锻造变形的不均匀性以及再结晶程度不同，使锻件毛坯容易形成粗晶，组织不均匀，锻造应力较大等问题，能够调整锻态不均匀组织，减少应力、改善碳化物形态、满足辊颈硬度等机械性能要求。
与现有的锻后热处理的球化退火+回火的处理过程相比，本发明增加了完全退火和正火处理过程。其中完全退火可以均匀组织、减少锻造应力；球化退火可以得到高韧性的球化组织，利于切削加工，并为后续热处理提供组织准备；正火可以细化晶粒，均匀组织。
为了保证辊颈的硬度要求，本发明的球化退火在前，正火在后。回火为最后一道工序，主要为了降低正火后冷却产生的内应力，获得稳定的回火组织，达到所要求的力学性能指标；另外回火兼顾扩氢，有效地防止大型锻件白点缺陷的产生。
本发明对板宽为2500mm以上的轧机用支承辊采用一次锻后热处理的操作方法，通过正火鼓风冷却的方式，使工件的辊颈硬度等机械性能符合技术要求；同时减少了一道预备热处理工序，缩短了生产周期也降低了生产成本，并使得锻后热处理之后的宽厚板支承辊能够获得机械性能较好的珠光体组织和索氏体组织，使辊颈硬度达30～40HS，机械性能符合技术要求，为后续的差温热处理做好组织准备。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法的实施例示意图；
图2是采用本发明对典型工件进行风冷的示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法的实施例，用于对板宽为2500mm以上的轧机用锻钢支承辊进行锻后热处理，包括以下步骤：
第一步，完全退火；
将起始温度为550～650℃的工件进炉保温30～50小时；然后以≤80℃/h的升温速度升至900～980℃进行完全退火，保温30～50小时；之后以≤20℃/h的降温速度降至550±20℃，保温30～50小时；
第二步，球化退火；
将温度为550±20℃的工件以≤50℃/h的升温速度升至640±20℃，保温30～50小时；然后以≤80℃/h的升温速度升至780～880℃进行球化退火，保温30～50小时；之后以≤40℃/h的降温速度降至640±20℃，保温30～50小时；
第三步，正火；
将温度为640±20℃的工件以≤80℃/h的升温速度升至900～980℃进行正火，保温30～50小时；之后将工件出炉，以鼓风冷却的方式使工件冷却至250～350℃；
鼓风冷却的方法如下：
如图2所示，将10台鼓风机对称均匀分布于工件的两侧，对辊身辊颈进行鼓风冷却，至辊颈处的温度为300～400℃时停止鼓风，再空冷至250～350℃。
第四步，回火；
将温度为250～350℃的工件进炉保温30～50小时；然后以≤40℃/h的升温速度升至580～650℃，保温80～120小时；之后以≤40℃/h的降温速度降至350～450℃，再以≤20℃/h的降温速度降至低于200℃后出炉空冷。
采用本发明可以对如图2所示的支承辊工件进行热处理，支承辊工件的最大直径为2340mm，长度为10030mm，材料为2.5％Cr，重量约170吨，经本发明的热处理之后，产品机械性能测试结果如下：
一、化学成分
                                        化学成分 wt％
  化学元素   规范要求   成品分析
  C   0.40～0.70   0.56
  Si   0.20～0.80   0.46
  Mn   0.40～1.60   1.06
  P   ≤0.015   0.006
  S   ≤0.015   0.002
  Cr   2.0～3.0   2.58
  Mo   0.4～1.0   0.60
  Ni   0.20～0.80   0.39
  V   0.10～0.20   0.16
  H   ≤2.5ppm   1.5ppm
  0   ≤60ppm   20ppm
  N   ≤120ppm   50ppm
二、机械性能
经测试，经过本发明对宽厚板锻钢支承辊进行锻后热处理后，能够获得珠光体组织和索氏体组织，辊颈硬度达39HS，各项性能指标符合技术要求。

Claims (2)

1.一种大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法，其特征在于，用于对板宽为2500mm以上的轧机用支承辊进行锻后热处理，包括以下步骤：
第一步，完全退火；
将起始温度为550～650℃的工件进炉保温30～50小时；然后以≤80℃/h的升温速度升至900～980℃进行完全退火，保温30～50小时；之后以≤20℃/h的降温速度降至550±20℃，保温30～50小时；
第二步，球化退火；
将温度为550±20℃的工件以≤50℃/h的升温速度升至640±20℃，保温30～50小时；然后以≤80℃/h的升温速度升至780～880℃进行球化退火，保温30～50小时；之后以≤40℃/h的降温速度降至640±20℃，保温30～50小时；
第三步，正火；
将温度为640±20℃的工件以≤80℃/h的升温速度升至900～980℃进行正火，保温30～50小时；之后将工件出炉，以鼓风冷却的方式使工件冷却至250～350℃；
第四步，回火；
将温度为250～350℃的工件进炉保温30～50小时；然后以≤40℃/h的升温速度升至580～650℃，保温80～120小时；之后以≤40℃/h的降温速度降至350～450℃，再以≤20℃/h的降温速度降至低于200℃后出炉空冷；
所述锻钢的化学成分wt％为：C0.40～0.70、Si0.20～0.80、Mn0.40～1.60、P≤0.015、S≤0.015、Cr2.0～3.0、Mo0.4～1.0、Ni0.20～0.80、V0.10～0.20、H≤2.5ppm、O≤60ppm、N≤120ppm。
2.根据权利要求1所述的大型宽厚板轧机用锻钢支承辊的锻后热处理方法，其特征在于，所述第三步鼓风冷却的方法为：将多台鼓风机对称均匀分布于工件的两侧，对辊身辊颈进行鼓风冷却，至辊颈处的温度为300～400℃时停止鼓风，再空冷至250～350℃。
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