CN1031467C - 一种废旧轧辊的改制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种关于冷轧锻钢废旧轧辊综合利用的特殊热处理工艺，其主要技术特征是，根据废旧轧辊的成分、金相组织等原始状况，采用正火、球化退火、调质工艺、工频表面淬火等热处理制度进行处理，使其具有新辊的性能和使用效果。改制后的轧辊是具有表面硬度高，光洁度好，辊耗低，抗事故能力强，价格便宜等优点。应用本工艺，可以实现一辊多改、一辊多用，达到以旧代新，节约资金的目的，其经济效益非常显著。
Description
本发明属于黑色冶金材料的热处理工艺，特别涉及冷轧锻钢废旧轧辊综合利用所采用的特殊热处理工艺制度。
轧辊是轧钢厂主要大型消耗工具之一。在冶金轧钢企业中，轧辊磨损后报废的现象比较严重，尤其是冷轧薄板轧机对轧辊要求甚高，它不但要求承受较高的轧制压力，而且要有较高的表面硬度，一般均采用高碳合金锻钢制成，其造价昂贵，一般吨价在20000元左右。轧辊磨损后立即报废，将会给生产厂造成极大的经济损失。而到目前为止关于冷轧锻钢废旧轧辊综合利用的处理技术尚未见报导。
苏联专利号为SU1544—825—A文献中公开的一种辊子热处理工艺，是通过控制感应加热速度使初始温度升高超过变化深度的热处理制度。其处理工艺是将辊子加热到摄氏450～500℃，并以每秒1～8℃的速度反复对其进行感应加热至Ac3(180～200℃)相线，以增加表面硬度，保证轧辊的耐磨性能。
中间冷轧工艺是在辊子处于初始加热状态下，将温度加热到450～500℃，然后冷却。加热和冷却过程要反复进行3～9次。
此种热处理方法可提高轧辊塑性和硬度，同时也能避免辊子工作层表面的脱落。
又如SU1257—108—A专利文献中公开的一种共晶体钢辊的热处理工艺。该工艺是将轧辊按每小时15～25℃的速度升温至630～670℃，保温6小时，以每小时85～90℃的速度冷却至400～450℃，再以每小时45～55℃的速度加热至回火温度，然后保温和最终冷却。
均匀化是在1080～1120℃下进行，并保持4小时。在奥氏体温度下保温6小时，然后以每小时150～160℃的速度进行冷却。回火温度是在500～550℃，保温4小时后在大气中冷却。
此方法用于轧辊处理时，在不减低有效层的情况下，缩短了热处理周期。
以上两种热处理技术，均属于在轧辊生产过程中为提高质量而采用的处理工艺，而不属于废旧轧辊综合利用之列。
本发明针对当前冶金企业中冷轧工作辊造价昂贵，消耗量大，报废率高的现象而提供了一种关于冷轧锻钢废旧轧辊综合利用的改制工艺。采用本工艺可以将废旧的轧辊以大改小，并采用热处理使其具有与新轧辊同等的使用效果。从而实现一辊多改，一辊多用，达到以旧代新，节约资金的目的。
本发明是这样实现的：首先将废旧轧辊的外形尺寸以大改小，然后再进行正火、球化退火、调质、退火、工频表面淬火及回火等热处理制度进行处理，使其具有新辊的性能。
具体的热处理工艺为：
1、正火工艺
在炉温≤450℃的基础上，以每分钟≤60℃的速度加热至600～650℃，保温3小时，然后再以每分钟≤80℃的速度继续升温至920±10℃，保温6小时后炉冷到690±10℃，保温4小时后空冷。
2、球化退火工艺
在炉温≤450℃的基础上，以每分钟≤60℃的速度加热至790±10℃，保温6小时后，炉冷到690±10℃，保温6小时，随炉冷到350℃以下出炉。
3、调质工艺
在炉温≤450℃基础上，以每分钟≤60℃的速度加热至600～650℃，保温3小时，再以每分钟≤80℃的速度升温至860±10℃，保温4小时，油冷至150～200℃。再在320～350℃炉温保温2小时，然后快速加热至700±10℃保温10小时，炉冷350℃以下出炉。
消除应力退火工艺是在炉温≤450℃的基础上，以每分钟≤60℃的速度升温至630±10℃。保温8小时后，随炉冷至350℃以下出炉。
4、工频表面淬火工艺
工频表面淬火是全部热处理工艺中最后一道工序，也是最重要、最关键的工序。加热测定分三次进行，第一、二次为淬火前的预热，第三次为淬火加热(连续淬火加热包括加热后的喷水冷却)。采用不同的感应器移动速度来控制加热温度和加热时间。
工频淬火后进行回火的工艺为140±5℃，保温80～100小时，随炉冷却。
经过处理后的轧辊其金相组织均为马氏体＋碳化物，表面硬度Hs在90～100范围内，机械性能优于新轧辊。
发明效果
按照上述的工艺制度可利用φ500×1700mm废旧工作辊改制φ400×1200mm工作辊，还可用带有φ90mm腹孔的1700mm废旧工作辊改制成1200mm工作辊，改制后轧辊平均辊耗为0.41kg/t，而新轧辊平均辊耗为0.63kg/t，降低0.2kg/t。
实践证明，本发明提供的改制轧辊新工艺是先进的，可行的。改制后的轧辊具有表面硬度高，光洁度好，质量稳定，辊耗低，抗事故能力强，价格便宜等优点。应用此工艺，可以实现一辊多改，一辊多用，为企业节约大量资金，经济效益非常显著。
实施例
目前冷轧工作辊均用含铬锻钢，具体钢号为：9CrMoV、9Cr2Mo、9Cr2、86CrMV7、70Cr3Mo等。
按照本发明提供的废旧冷轧锻钢废旧轧辊改制工艺，改制了四根9Cr2轧辊，具体改制方案如下：
1、废旧轧辊原始状况分析、检验
尺寸：φ470×1700×3690mm
重量：3.2×4＝12.8t
材质：基本属于9Cr2型，相当于9Cr2MoW。
化学成分分析结果金相组织：1号辊：珠光体＋网状和块状碳化物；网状碳化物为4级，2号辊：索氏体＋块状和弥散碳化物；网状碳化物为1级，3号辊：粒状珠光体4号辊：粒状珠光体机械性能检验结果
| 辊号 | σaMPa | σbMPa | δ6％ | ψ％ | atJ/cm2 |
| 1 | 495 | 940 | 14 | 26.0 | 9.8，8.9，9.8 |
| 2 | 595 | 930 | 15 | 47.0 | 19.6，19.6，24 |
| 3 | 530 | 920 | 20.5 | 52.5 | 34，34，21 |
| 4 | 390 | 685 | 29.0 | 65.0 | 73.5，88，98 |
2、根据上述各支辊的检验结果，分别采取不同的热处理工艺进行改制。
1号辊：组织与性能较差，故采用正火、球化、调质、退火、表面淬火及回火全部的热处理工艺进行处理。
2号辊：组织与性能较好，只进行退火、表面淬火及回火工艺处理。
3号辊和4号辊：组织好而性能较差，采用调质退火、表面淬火和回火处理。
3、对上述四根辊进行不同的工艺处理后，均转入消除应力退火及工频表面淬火加回火处理。
工频表面淬火试验共分四次，采用不同的感应器移动速度以改变加热温度和加热时间，最后取第四次的试验参数作为实际轧辊淬火工艺参数。其感应器移动速度分别为170mm/min，110mm/min，7mm/min。附图为淬火加热时不同深度处的加热曲线。
由附图中的曲线可以看出，在距辊表面15mm处(曲线2)最高加热温度为900℃，于850℃以上的停留时间达1分20秒。在足够的冷却速度下是可以淬硬的，就是在25mm深处(曲线3)也可以淬上火。
改制辊采用了上述工艺参数，双工频淬火后进行低温回火，其工艺为140℃±10℃，保温80小时，随炉冷却后即可交付使用。
4、金相组织与性能检验结果
金相组织均为马氏体＋碳化物。其中，1号、2号辊组织较好，碳化物均匀弥散，组织较细；3号、4号辊组织较粗，碳化物不够均匀，有大块碳化物，4号辊碳化物较少。
辊身表面硬度测量结果
1号辊 Hs 93～96
2号辊 Hs 92～94
3号辊 Hs 95～97
4号辊 Hs 94～97
3、4号辊经调质处理后，机械性能检验结果
| 辊号 | σaMPa | σbMPa | δ6％ | 4％ | akJ/cm2 |
| 3 | 720 | 1030 | 11.5 | 42.0 | 18 33 24 |
| 4 | 755 | 1030 | 16.5 | 45.0 | 24.5 24.5 16 |
改制轧辊安装在1200轧机上，经过7个月的运行，共轧钢15255吨，平均单耗0.41kg/t，使用情况列入下表：
使用情况表明，改制轧辊的工艺是可行的，成功的，其尺寸合格，表面硬度及光洁度均好，质量稳定，抗事故能力强，使用寿命和单耗指标在0.5kg/t以下，接近国外先进水平。
Claims (1)
1、一种冷轧锻钢废旧轧辊的改制工艺，其特征是将废旧的轧辊以大改小，并采取正火、球化退火、调质、消除应力退火、表面淬火及回火热处理工艺进行处理：
其正火工艺为：在炉温≤450℃时，以每分≤60℃的速度加热至600～650℃，保温3小时，再以每分钟≤80℃的速度继续升温至920±10℃，保温6小时后炉冷到690±10℃，再保温4小时后空冷；
其球化退火工艺为：在炉温≤450℃时，以每分≤60℃的速度加热至790±10℃，保温6小时后炉冷到690±10℃，保温6小时后随炉冷到350℃以下出炉；
其调质工艺为：在炉温≤450℃时，以每分≤60℃的速度加热至600～650℃，保温3小时，再以每分钟≤80℃的速度继续升温至860±10℃，保温4小时，油冷至150～200℃，再在320～350℃炉温内保温2小时，然后快速加热至700±10℃，保温10小时后炉冷到350℃以下出炉；
其退火工艺为：在炉温≤450℃时，以每分≤60℃的速度升温至630±10℃，保温8小时后随炉冷至350℃以下出炉；
其工频表面淬火工艺为：淬火加热分三次进行；第一、二次为淬火前的预热；第三次为淬火加热，感应器的移动速度为170～77mm/min，最高温度控制在900℃；
其回火工艺为：回火温度为140±5℃，保温80～100小时后随炉冷却。
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