CN103100829B - 超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷轧辊技术领域，特别是一种超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法，具体如下：先采用高铬合金材料锻造而制的毛坯辊经退火处理，然后粗车加工、调质处理、半精车加工、热处理，最后精车加工修磨至成品。本发明采用高铬合金材料和四立柱下沉式双工频热处理淬火技术，通过全数控四区温控液氮槽深冷处理制造冷轧辊，所得冷轧辊辊身硬度达到102‑104HSD，淬硬层深度≥25mm，硬度均匀性在HSD±0.5之内，辊面长度超过2300mm，可轧制成品铝箔宽度达到2300mm的双零六五及以下厚度高档宽幅铝箔，广泛应用于卷烟、食品、医药、电子、照相器材和日用化工等行业。

Description

超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法

技术领域

本发明涉及冷轧辊技术领域，特别是一种超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人们消费水平的提高,双零铝箔的需求量逐年增长。双零铝箔是迄今为止最优秀的包装材料,其具有无毒无味、遮光防潮、耐腐蚀、材质轻、高阻隔性、抗紫外线、在深加工利用时易折曲、粘合性与热合性优良、表面印刷性能好等优良特性,广泛应用于卷烟、食品、医药、电子、照相器材和日用化工等行业。

全球90%以上包装用铝箔为双零铝箔，其厚度为0.01mm～0.1mm,属于铝箔中的高档产品,对技术和设备的要求很高。轧制设备中最关键的轧制工具为轧辊，其中的工作辊需要达到极高的硬度值和均匀性，才能轧制极薄的的铝箔。目前国内高档宽幅铝箔轧机，大部分采用进口的德国阿森巴赫设备，所配置的工作辊也为德国斯坦豪夫制造，辊面硬度值在HSD100-102，淬火层深度不超过20mm,硬度均匀性可以控制在HSD2,辊面长度在2200mm以下；国产铝箔轧辊辊面长度不超过2000mm，硬度值只能达到HSD98-102左右，且硬度均匀性在HSD3之内，其选用的材料含碳量一般在0.95%以下，含铬量不超过2.5%，金属钒的含量极低，只有0.20%以下，无法细化材料的晶粒度，材料耐磨性能较差，淬硬性能和淬透性能相对较差，淬火后硬度无法达到较高的范围，辊面的硬度值和硬度均匀性无法完全满足轧制2300mm以上宽幅双零六五及以下铝箔的要求。

发明内容

针对背景技术中提出的目前国产辊无法满足轧制双零六五及以下的宽幅铝箔的技术问题，提供一种高碳、高铬，并添加有耐磨性能钒元素，含碳量控制在0.95%左右,含铬量在3.5%以上，含钒量在0.25%以上，辊面长度2300mm,具有极好淬硬性和淬透性的宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法,具有如下制备步骤：

a.采用高铬合金材料锻造而制的毛坯辊经退火处理，毛坯辊检验合格后转入金加工；

b.铣平毛坯辊两端面；

c.划两端中心孔加工线，钻两端中心孔；

d.顶中心孔，粗车加工；

e.一端打辊号标记；

f.调质处理，使辊身硬度达到45-50HSD；

g.修两端中心孔；

h.顶中心孔，半精车加工；

i.粗磨辊身；

j.采用四立柱下沉式双工频热处理淬火技术对辊身表面进行热处理，使辊身硬度达到102-104HSD，淬硬层深度≥25mm；

k.加工两端长度达尺寸要求；

l.重打两端中心孔；

m.顶中心孔，精车加工；

n.修两端中心孔，粗磨各档外圆留0.3～0.4mm余量，除应力处理，顶两端中心孔，半精磨辊身、辊颈，磨其余外圆至成品，精车各处槽，R及斜面至成品，倒角成形，精车左端螺纹至要求；

o.划扁司、键槽、螺孔加工线，钻攻右端螺孔至要求，铣扁司至成品，倒角成形，铣键槽至成品；

p.精磨辊身、滚颈至成品；

q.交叉抛光辊身、辊颈处圆角、斜面、倒角及长度至图样成品，热装止推环、轴承内圈附件，精磨轴承内圈外圆及辊身至成品，注意成对辊辊身直径差≤0.02，并做标记，重修两端70°中心孔至图样要求，修净毛刺，清洗杂物；

r.成品检验。

所述步骤a中毛坯辊中所含的微量元素如下表1和2所示（余量为铁）：

表1

表2

相对于现有常规锻坯辊，本发明的具有上述微量元素含量的毛坯辊中，含碳成分控制在0.95～0.98%，金属钒的含量在0.25～0.45%，金属铬含量在3.50～4.50%，可保证所得冷轧辊的淬硬性能和淬透性能较优，淬火后硬度较高，可以更好地细化材料的晶粒度，增加耐磨性能，较高的含铬量，可以增加轧辊的淬硬层深度，延长轧辊的使用寿命。

所述步骤a中毛坯辊的冶炼工艺为：电炉冶炼，LF钢包精炼，真空脱气，真空浇注；该毛坯辊的锻造要求为：辊坯锻比≥4，球化退火硬度≤HBS270。辊坯粗加工后进行超声波探伤检查，距轧辊辊身表面50mm以内不允许有大于当量直径Φ2mm的缺陷，表面进行荧光探伤，达A级精度；同时进行材料的高低倍金相检测，符合如下要求：

1．横向低倍检验：按GB/T1299/2000规定进行检查，不允许有白点、内裂、缩孔、气孔、翻皮和肉眼可见的非金属夹杂物。低倍组织级别应符合如下规定：

取样：每一电炉母材炉号任抽一件于帽口端辊颈上取一试片，一般疏松≤1.5-2.0级；中心疏松≤1.0-1.5级；偏析≤1.5-2.0级。

2．高倍检验：

取样：每一电炉母材炉号任抽一件于帽口端辊颈上取一试片，试样取自近表面的1/2半径处，

（1）非金属夹杂物按照GB/T10561-1989(钢中非金属夹杂物显微评定方法)ASTM标准评级图，用A法检验非金属夹杂物：A≤1.5-2.0级；B≤1.5-2.0级；C≤1.5-2.0级；D≤0.5-1.0级；Ds≤0.5-1.0级；

（2）碳化物带状按照YB9-68评级图评定，带状≤2级；

（3）液析按照YB9-68评级图评定，液析≤2级；

（4）网状碳化物按照GB/T1299-2000第二级别图评定，网状碳化物≤2级；

（5）退火组织：按照GB/T1299-2000第一级别图评定，珠光体球化组织应符合1-4级。

为保证冷轧辊在制造过程中的质量，所述步骤e和f之间、步骤i和j之间均对辊身进行超声波探伤，所述超声波探伤按GB/T13315-91标准附录A表中A级执行。

为方便冷轧辊的后续加工，所述步骤k中，切割两端，使两端各留5mm平头余量，将辊身进行-70℃全数控四区液氮深冷处理。

本发明从以下5个方面突出创造性：1.材料的元素变化；2.辊面硬度的变化；3.淬火层深度的变化；4.硬度均匀性的变化；5.辊面宽度的增加。

有益效果：本发明采用高铬合金材料和独特的四立柱下沉式双工频热处理淬火技术制造冷轧辊，所得冷轧辊所含的微量元素如下表3所示，辊身硬度达到102-104HSD，淬硬层深度≥25mm，辊面宽度2300mm；制备方法中：在表面淬火前的金加工工艺中增加了磨削工序，避免辊面过长引起的辊身变形，有效保证了轧辊的圆度和较好的硬度均匀性；使用下沉式双工频表面淬火机床，淬火结束后，将轧辊放入零下70℃的全数控四区液氮槽中进行深冷处理，充分让淬火组织中的残余奥氏体转化，硬度均匀性在HSD±0.5之内，辊面长度超过2300mm，可以轧制双零六五及以下厚度高档宽幅铝箔的工作辊；本发明的制备方法可广泛应用于卷烟、食品、医药、电子、照相器材和日用化工等行业。

表3

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明在生产过程中粗车加工结构示意图；

图2是本发明在生产过程中半精车加工结构示意图；

图3是本发明在生产过程中精车加工结构示意图。

具体实施方式

实施例一

一种超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法,具有如下制备步骤：

a.采用高铬合金材料锻造而制的毛坯辊经退火处理，毛坯辊检验合格后转入金加工；

所述毛坯辊中所含的微量元素如表1和2所示，步骤a中毛坯辊的冶炼工艺为：电炉冶炼，LF钢包精炼，真空脱气，真空浇注；该毛坯辊的锻造要求为：辊坯锻比≥4，球化退火硬度≤HBS270。辊坯粗加工后进行超声波探伤检查，距轧辊辊身表面50mm以内不允许有大于当量直径Φ2mm的缺陷；

b.铣平毛坯辊两端面；

c.划两端中心孔加工线，钻两端中心孔A12；

d.顶中心孔，粗车加工，见附图1；各档尺寸如下（按附图1从上至下顺序，各档公差为+0.1mm）：Φ160、Φ180、Φ195、Φ290、Φ195、Φ180、Φ161、Φ152、Φ130、Φ95；

e.一端打辊号标记；

f.调质处理，使辊身硬度达到45-50HSD；

g.修两端中心孔；

h.顶中心孔，半精车加工，见附图2；各档尺寸如下（按附图2从上至下顺序，各档公差为+0.2mm）：Φ156、Φ175、Φ190、Φ281.8、Φ190、Φ175、Φ156、Φ147、Φ125、Φ90；

i.粗磨辊身至Φ281.5₀ ^+0.05；

j.采用四立柱下沉式双工频热处理淬火技术对辊身表面进行热处理，使辊身硬度达到102-104HSD，淬硬层深度≥25mm；

k.加工两端长度达尺寸要求；

l.重打两端中心孔B12/30；

m.顶中心孔，精车加工，见附图3；各档尺寸如下（按附图3从上至下顺序，各档公差为+0.2mm）：Φ151.2、Φ152.2、Φ171.2、Φ186.2、Φ185、Φ281.4、Φ185、Φ186.2、Φ171.2、Φ152.2、Φ151.2、Φ143、Φ121.2、Φ110、Φ86.2；

n.修两端中心孔，粗磨各档外圆留0.3～0.4mm余量，除应力处理，顶两端中心孔，半精磨辊身至Φ280.3₀ ^+0.05，辊颈至Φ170.3₀ ^+0.05，磨其余外圆至成品，精车各处槽，R及斜面至成品，倒角成形，精车左端螺纹至要求；

o.划扁司、键槽、螺孔加工线，钻攻右端螺孔至要求，铣扁司至成品，倒角成形，铣键槽至成品；

p.精磨辊身、滚颈至成品；

q.交叉抛光辊身、辊颈处圆角、斜面、倒角及长度至图样成品，热装止推环、轴承内圈附件，精磨轴承内圈外圆及辊身至成品，注意成对辊辊身直径差≤0.02，并做标记，重修两端70°中心孔至图样要求，修净毛刺，清洗杂物；

r.成品检验。

为保证冷轧辊在制造过程中的质量，所述步骤e和f之间、步骤i和j之间均对辊身进行超声波探伤，所述超声波探伤按GB/T13315-91标准附录A表中A级执行。

为方便冷轧辊的后续加工，所述步骤k中，切割两端，使两端各留5mm平头余量，将辊身进行-70℃全数控四区液氮深冷处理，平两端至总长3850mm。

Claims (2)

1.一种超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法,其特征是：具有如下制备步骤：

a.采用高铬合金材料锻造而制的毛坯辊经退火处理，检验合格后转入金加工；

b.铣平毛坯辊两端面；

c.划两端中心孔加工线，钻两端中心孔；

d.顶中心孔，粗车加工；

e.一端打辊号标记；

f.调质处理，使辊身硬度达到45-50HSD；

g.修两端中心孔；

h.顶中心孔，半精车加工；

i.粗磨辊身；

j.采用四立柱下沉式双工频热处理淬火技术对辊身表面进行热处理，使辊身硬度达到102-104HSD，淬硬层深度≥25mm；

k.加工两端长度达尺寸要求；

l.重打两端中心孔；

m.顶中心孔，精车加工；

n.修两端中心孔，粗磨各档外圆留0.3～0.4mm余量，除应力处理，顶两端中心孔，半精磨辊身、辊颈，磨其余外圆至成品，精车各处槽，R及斜面至成品，倒角成形，精车左端螺纹至要求；

o.划扁司、键槽、螺孔加工线，钻攻右端螺孔至要求，铣扁司至成品，倒角成形，铣键槽至成品；

p.精磨辊身、滚颈至成品；

q.交叉抛光辊身、辊颈处圆角、斜面、倒角及长度至图样成品，热装止推环、轴承内圈附件，精磨轴承内圈外圆及辊身至成品，注意成对辊辊身直径差≤0.02，并做标记，重修两端70°中心孔至图样要求，修净毛刺，清洗杂物；

r.成品检验；

所述步骤a中毛坯辊中所含的微量元素为：碳0.95～0.98％，硅0.30～0.45％，锰0.25～0.35％，铬3.50～4.50％，镍0.20～0.40％，钼0.30～0.50％，钒0.25～0.45％，磷≤0.020％，硫≤0.015％，H≤2PPM，O≤30PPM，N≤100PPM，Pb≤0.02％，Sn≤0.02％，Sb≤0.02％，Bi≤0.02％，As≤0.02％；

所述步骤a中毛坯辊的冶炼工艺为：电炉冶炼，LF钢包精炼，真空脱气，真空浇注；该毛坯辊的锻造要求为：辊坯锻比≥4，球化退火硬度≤HBS270；所述步骤k中，切割两端，使两端各留5mm平头余量，将辊身进行-70℃全数控四区液氮深冷处理。

2.如权利要求1所述的超高硬度宽幅双零铝箔冷轧辊的制备方法,其特征是：所述步骤e和f之间、步骤i和j之间均对辊身进行超声波探伤。