CN105543451A - 一种镶套支承辊辊套的热处理方法 - Google Patents

一种镶套支承辊辊套的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镶套支承辊辊套的热处理方法，包括以下步骤，A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，粗加工和探伤；B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热；对辊套进行回火处理；C、对辊套进行半精车加工和探伤；D、将半精车加工的辊套吊装至工频淬火机床，使用双工频电源进行整体感应加热，淬火方式采用水淬；之后进行回火处理；E、检测辊套内外表面金相组织；检测外表面残余应力、硬度；F、辊套进行精加工；G、装配辊轴，对装配后的轧辊进行精加工。本发明一种镶套支承辊辊套的热处理方法，满足组织、硬度、残余应力方面的要求，同时还提高了辊套的耐磨性、接触疲劳强度等性能。

Description

一种镶套支承辊辊套的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种轧辊辊套的热处理方法，尤其是镶套支承辊的辊套热处理方法。
背景技术
我国大型轧钢、轧铝企业经过几十年的发展，特别是近几年的发展，产业升级，技术水平和生产能力大幅提高。现代化板带轧机向大型化、高速化、自动化方向发展，对大型支承辊的需求数量及质量迅速提高。支承辊的有效使用层一般只是辊身表面淬硬层约50～150mm，经过多次使用，支承辊达到报废尺寸后不能继续使用而做废品处理。轧辊的实际有效使用量大概占整个轧辊重量的15%～25%。目前，大型锻钢支承辊都是整体锻钢，价格昂贵，对制造技术、装备能力要求很高，如此相当于造成了很大的资源浪费。
为了降低支承辊的成本，通常轧钢、轧铝企业在支承辊报废后采用堆焊技术进行修复。但是由于焊接技术的限制，堆焊后的轧辊表面组织不能像锻钢那样，得到分布均匀且致密的组织，因堆焊缺陷而影响使用的情况经常出现。支承辊采用镶套方法，可降低材料成本，并且满足辊身表面的组织要求。但辊套残余应力、基础性能等控制成为新的难点。有实例证明，锻造辊套采用热处理炉整体加热、淬火处理后，装配为镶套支承辊，辊面早早出现大量轴向应力裂纹造成辊套提前报废。本发明涉及一种辊套整体感应淬火的热处理方法，不但满足组织、硬度、残余应力方面的要求，还提高了辊套的耐磨性、接触疲劳强度等性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种镶套支承辊辊套的热处理方法，满足组织、硬度、残余应力方面的要求，同时还提高了辊套的耐磨性、接触疲劳强度等性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种镶套支承辊辊套的热处理方法，包括以下步骤，
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和探伤；
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为900～950℃，保温时间为5~10小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650～700℃，保温时间为15～30小时；
C、对辊套进行半精车加工和探伤；
D、将半精车加工的辊套吊装至工频淬火机床，使用双工频电源进行整体感应加热，加热温度是950～1000℃，保温时间为20～40min，淬火方式采用水淬，淬火时间为30～60min；之后进行回火处理，回火温度为450～550℃，时间为24～48小时；
E、检测辊套内外表面金相组织；检测外表面残余应力、硬度；
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围；
G、装配辊轴，对装配后的轧辊进行精加工；检测装配后的辊套硬度、残余应力。
本发明的进一步改进在于：辊套材质合金组分和组分重量百分比为，
C：0.40～0.60%，Si：0.20～1.00%，Mn：0.20～1.00%，P≤0.025%；S≤0.025%，Cr：4.50～6.00%，Mo：0.50～1.00%，V：0.10～0.50%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的进一步改进在于：辊套材质合金组分和组分重量百分比为，
C：0.45～0.55%，Si：0.40～0.60%，Mn：0.40～0.60%，P≤0.015%；S≤0.015%，Cr：5.00～5.50%，Mo：0.60～0.80%，V：0.20～0.40%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的进一步改进在于：步骤D的整体感应加热的双工频电源的输出频率连续可调。
本发明的进一步改进在于：步骤D中回火处理在台车式电阻炉进行。
本发明的进一步改进在于：步骤A和步骤C所用的探伤方式是超声波探伤。
由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：
本发明一种镶套支承辊辊套的热处理方法，满足组织、硬度、残余应力方面的要求，同时还提高了辊套的耐磨性、接触疲劳强度等性能。
采用本发明生产的镶套支承辊的辊套外层组织为回火索氏体，硬度、残余应力等技术条件满足使用要求，降低了对制造技术、设备能力等要求。其采用频率连续可调式工频线圈，整体感应加热处理，仅对辊套外表面进行加热，加热深度可控制，使得辊套残余应力分布更合理，并且淬火温度高，组织更细小，硬度均匀性更好，在接触疲劳、耐磨性等方面性能更优越。同时，工频整体感应热处理较电阻炉或差温炉热处理生产镶套支承辊的辊套，降低了生产成本。
具体实施方式
一种镶套支承辊辊套的热处理方法，包括以下步骤，
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和超声波探伤。粗加工使用立式车床，步骤为：上活、车削内圆、外圆至要求公差、下活。
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为900～950℃，保温时间为5～10小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650～700℃，保温时间为15～30小时。
C、对辊套进行半精车加工和超声波探伤。
D、将半精车加工的辊套吊装至工频淬火机床，使用双工频电源进行整体感应加热，工频电源连续可调，加热温度是950～1000℃，保温时间为20～40min，淬火方式采用水淬，淬火时间为30～60min；之后进行回火处理，回火的方式是在台车式电阻炉进行，回火温度为450～550℃，时间为24～48小时。
E、检测辊套内外表面金相组织；检测外表面残余应力、硬度。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围；
G、装配辊轴，对装配后的轧辊进行精加工；检测装配后的辊套硬度、残余应力。
辊套材质合金组分和组分重量百分比为，
C：0.40～0.60%，Si：0.20～1.00%，Mn：0.20～1.00%，P≤0.025%；S≤0.025%，Cr：4.50～6.00%，Mo：0.50～1.00%，V：0.10～0.50%；其余为Fe和不可避免的杂质。
辊套材质合金组分和组分重量百分比优选方案为，
C：0.45～0.55%，Si：0.40～0.60%，Mn：0.40～0.60%，P≤0.015%；S≤0.015%，Cr：5.00～5.50%，Mo：0.60～0.80%，V：0.20～0.40%；其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例1
本实施例的镶套支承辊辊套，其材质中的化学组分及含量为：
C：0.48%，Si：0.40%，Mn：0.45%，P：0.015%；S：0.010%，Cr：5.11%，Mo：0.60%，V：0.15%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，辊套规格为φ1450×1524mm，辊套外圆表面硬度要求HSD65～70。
热处理的方法，具体是以下步骤：
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和超声波探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为920℃，保温时间为6小时；对辊套进行回火处理，加热温度为680℃，保温时间为18小时。
C、对辊套进行半精车加工和超声波探伤。
D、将半精车加工的辊套吊装至工频淬火机床，使用双工频电源进行整体感应加热，感应频率为50Hz，加热温度是970℃，保温时间为30min，淬火方式采用水淬，淬火时间为30min；之后进行回火处理，回火的方式是在台车式电阻炉进行，回火温度为520℃，时间为36小时。
E、检测辊套组织为回火索氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-305~-360MPa，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为68~69HSD
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围；
G、装配后检测辊套硬度为67~68HSD，残余应力为-285~-323MPa，符合要求。
实施例2
本实施例的镶套支承辊辊套，其材质中的化学组分及含量为：
C：0.40%，Si：0.2%，Mn：0.2%，P：0.025%；S：0.025%，Cr：4.5%，Mo：0.5%，V：0.1%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，具体是以下步骤：
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和超声波探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为900℃，保温时间为5小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650℃，保温时间为15小时。
C、对辊套进行半精车加工和超声波探伤。
D、将半精车加工的辊套吊装至工频淬火机床，使用双工频电源进行整体感应加热，感应频率为50Hz，加热温度是950℃，保温时间为20min，淬火方式采用水淬，淬火时间为40min；之后进行回火处理，回火的方式是在台车式电阻炉进行，回火温度为450℃，时间为24小时。
E、检测辊套组织为回火索氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-350～-425MPa在合格范围内，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为69HSD，在合格的范围内。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围；
G、装配后检测辊套硬度为69~70HSD，残余应力为-310~-385MPa，符合要求。
实施例3
本实施例的镶套支承辊辊套，其材质中的化学组分及含量为：
C：0.60%，Si：1.00%，Mn：1.00%，P：0.010%；S：0.010%，Cr：6.00%，Mo：1.00%，V：0.50%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，具体是以下步骤：
A、锻造辊套毛坯，将各组分混合铸造镶套支承辊辊套毛坯，粗加工，探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，使用工频电源对辊套进行淬火处理，加热温度为950℃，保温时间为10小时；对辊套进行回火处理，加热温度为700℃，保温时间为30小时。
C、半精车加工，探伤；
D、将镶套支承辊辊套的毛坯进行吊装，使用频率连续可调式工频线圈进行感应加热，感应频率是50Hz，加热温度是1000℃，保温时间为30分钟，对辊套进行水淬处理，水淬时间是60分钟；在两小时内进行回火处理，回火温度为550℃，时间为48小时；
E、检测辊套组织为回火氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-385MPa在合格范围内，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为67HSD，在合格的范围内；。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围；
G、装装配后检测辊套硬度为69~70HSD，残余应力为-310~-385MPa，符合要求。
实施例4
C：0.46%，Si：0.42%，Mn：0.51%，P：0.015%；S：0.010%，Cr：5.05%，Mo：0.70%，V：0.30%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，具体是以下步骤：
A、锻造辊套毛坯，将各组分混合铸造镶套支承辊辊套毛坯，粗加工，探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，使用工频电源对辊套进行淬火处理，加热温度为910℃，保温时间为8小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650℃，保温时间为24小时。
C、半精车加工，超声波探伤。
D、将辊套的毛坯进行吊装，使用频率连续可调式工频线圈进行感应加热，感应频率是30Hz，加热温度是970℃，保温时间为40分钟，对辊套进行水淬处理，水淬时间是50分钟；在两小时内进行回火处理，回火温度为480℃，时间为40小时。
E、检测辊套组织为回火氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-349~-414MPa在合格范围内，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为68-70HSD，在合格的范围内。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围。
G、装配后检测辊套硬度为68~69HSD，残余应力为-315~-390MPa，符合要求。
实施例5
本实施例的镶套支承辊辊套，其材质中的化学组分及含量为：
C：0.45%，Si：0.43%，Mn：0.49%，P：0.015%；S：0.005%，Cr：5.05%，Mo：0.62%，V：0.23%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，具体是以下步骤：
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和超声波探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为910℃，保温时间为6小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650℃，保温时间为18小时。
C、半精车加工，超声波探伤；
D、将辊套的毛坯进行吊装，使用频率连续可调式工频线圈进行感应加热，感应频率是50Hz，加热温度是950℃，保温时间为20分钟，对辊套进行水淬处理，水淬时间是25分钟；在两小时内进行回火处理，回火温度为480℃，时间为30小时；
E、检测辊套组织为回火氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-350～-425MPa在合格范围内，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为69HSD，在合格的范围内。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围。
G、装配后检测辊套硬度为69~70HSD，残余应力为-310~-385MPa，符合要求。
实施例6
本实施例的镶套支承辊辊套，其材质中的化学组分及含量为：
C：0.50%，Si：0.44%，Mn：0.55%，P：0.014%；S：0.010%，Cr：5.13%，Mo：0.65%，V：0.28%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，具体是以下步骤：
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和超声波探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为920℃，保温时间为10小时；对辊套进行回火处理，加热温度为680℃，保温时间为30小时。
C、半精车加工，超声波探伤；
D、将辊套的进行吊装，使用频率连续可调式工频线圈进行感应加热，感应频率是30Hz，加热温度是980℃，保温时间为40分钟，对辊套进行水淬处理，水淬时间是50分钟；在两小时内进行回火处理，回火温度为520℃，时间为40小时；
E、检测辊套组织为回火氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-320~385MPa在合格范围内，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为67-68HSD，在合格的范围内；。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围。
G、装配后检测辊套硬度为66-68HSD，残余应力为-296~-350MPa，符合要求。
实施例7
本实施例的镶套支承辊辊套，其材质中的化学组分及含量为：
C：0.46%，Si：0.42%，Mn：0.51%，P：0.015%；S：0.010%，Cr：5.05%，Mo：0.70%，V：0.30%；其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，具体是以下步骤：
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和超声波探伤。
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为910℃，保温时间为8小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650℃，保温时间为24小时。
C、半精车加工，超声波探伤；
D、将辊套的进行吊装，使用频率连续可调式工频线圈进行感应加热，感应频率是30Hz，加热温度是970℃，保温时间为40分钟，对镶套支承辊辊套进行水淬处理，水淬时间是50分钟；在两小时内进行回火处理，回火温度为480℃，时间为40小时；
E、检测辊套组织为回火氏体和碳化物；检测装配前外表面残余应力为-349~-414MPa在合格范围内，通过专用的轧辊肖氏硬度计测定，硬度为68-70HSD，在合格的范围内；。
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围。
G、装配后检测辊套硬度为68-69HSD，残余应力为-315~-390MPa，符合要求。
本发明一种镶套支承辊辊套的热处理方法，满足组织、硬度、残余应力方面的要求，同时还提高了辊套的耐磨性、接触疲劳强度等性能。

Claims (6)

1.一种镶套支承辊辊套的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
A、冶炼钢锭，然后锻造辊套毛坯，对辊套毛坯进行粗加工和探伤；
B、对辊套毛坯进行调质，将粗加工后的辊套加热到温度为900～950℃，保温时间为5~10小时；对辊套进行回火处理，加热温度为650～700℃，保温时间为15～30小时；
C、对辊套进行半精车加工和探伤；
D、将半精车加工的辊套吊装至工频淬火机床，使用双工频电源进行整体感应加热，加热温度是950～1000℃，保温时间为20～40min，淬火方式采用水淬，淬火时间为30～60min；之后进行回火处理，回火温度为450～550℃，时间为24～48小时；
E、检测辊套内外表面金相组织；检测外表面残余应力、硬度；
F、辊套进行精加工；精加工辊套内、外圆至要求的尺寸公差范围；
G、装配辊轴，对装配后的轧辊进行精加工；检测装配后的辊套硬度、残余应力。
2.根据权利要求1所述的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，其特征在于：辊套材质合金组分和组分重量百分比为，
C：0.40～0.60%，Si：0.20～1.00%，Mn：0.20～1.00%，P≤0.025%；S≤0.025%，Cr：4.50～6.00%，Mo：0.50～1.00%，V：0.10～0.50%；其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，其特征在于：辊套材质合金组分和组分重量百分比为，
C：0.45～0.55%，Si：0.40～0.60%，Mn：0.40～0.60%，P≤0.015%；S≤0.015%，Cr：5.00～5.50%，Mo：0.60～0.80%，V：0.20～0.40%；其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，其特征在于：步骤D的整体感应加热的双工频电源的输出频率连续可调。
5.根据权利要求1所述的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，其特征在于：步骤D中回火处理在台车式电阻炉进行。
6.根据权利要求1所述的一种镶套支承辊辊套的热处理方法，其特征在于：步骤A和步骤C所用的探伤方式是超声波探伤。
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