CN108340123A - 一种板带轧机支承辊报废后的改制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种板带轧机支承辊报废后的改制方法，其包括如下步骤：(1)对报废支承辊进行检测，选择满足条件的报废支承辊；(2)确定准备改制成的支承辊的关键技术指标；(3)高温退火；(4)半精车加工；(5)辊颈冷却保护，差温淬火；(6)按工序机加工至成品。使用发明所述改制方法得到的改制支承辊在产线粗轧机和精轧机上能够稳定使用，其毫米轧制量达到4‑7万吨，与新支承辊的使用实绩相当，期间对产品表面质量、尺寸精度均没有产生负面影响，满足高表面质量板带产品的轧制需求。

Description

一种板带轧机支承辊报废后的改制方法
技术领域
本发明属于冶金备件再制造领域，尤其是轧辊再制造技术领域。
背景技术
支承辊是轧机中的重要备件，用于支撑工作辊进行高负荷轧制工作，其承受长周期的扭转、弯曲、剪切摩擦力和压下力作用，应具有较高的强韧性、抗疲劳性能和耐磨性能。由于板带产品对带钢板形、尺寸精度和表面质量的要求越来越高，用于轧制高品质带钢的支承辊其相应的使用性能要求更加严格。
目前用于板带轧机的高等级支承辊多为高合金材质，采用整体锻造工艺，且由于支承辊的尺寸规格大(直径1.3-1.7m，重量在20t-50t)，性能要求高，支承辊的制造具有较高技术含量，需要经过电炉冶炼→炉外精炼→真空脱气→真空浇铸成锭→高温扩散→锻造→正火→球化扩氢退火→粗加工→预备热处理→半精加工→最终热处理→精加工→成品诸多工序，整个生产周期一般需历时6个月以上。因此，支承辊的制造成本非常高昂。
但通常支承辊的有效工作层的直径只占支承辊直径的10％，至报废后还剩余约90％的材料未被使用，作为废钢处理，不符合现今的降本、节能的主流思路。因此，如何有效利用报废支承辊成为当前轧辊技术领域的热点问题之一。
检索相关专利和文献，目前在应用的关于报废支承辊改制再利用方法主要为工作层修复再制造，根据修复工艺的不同，可分为堆焊修复、激光重熔修复、热喷涂修复和镶套修复。其中堆焊修复应用最为普遍，具有修复层厚度可控和成本较低的优势，但是其修复质量仅能能满足一般使用要求，且堆焊过程自动化控制水平较低，堆焊质量稳定性较差，因此该修复方法仅适合性能要求较低的支承辊修复再制造。由于堆焊是采用焊丝一道道呈螺旋状焊接在辊面，因此堆焊支承辊工作层存在硬度和成分的不均匀性，在板带轧机上使用会产生“搓板印”的缺陷形貌，对于表面质量要求非常高的带钢是不允许的。激光重熔修复质量相对较高，但其修复层厚度一般较薄，适合局部修复，不适合大范围的工作层修复，当修复层较厚时易出现裂纹。热喷涂修复需要对支承辊表面进行处理，且易出现结合层界面问题，在使用过程中易出现涂层剥落，从而产生失效事故。镶套修复采用过盈配合工艺，不适合板带轧机支承辊交变的应力场，易在使用中出现脱开、相对滑动问题。综上所述，由于高等级板带轧机支承辊的使用性能要求很高，上述修复再制造工艺制备的支承辊工作层不能满足生产要求，因此需要从其他角度来研究该类型报废支承辊的改制方法。
发明内容
基于现有技术的分析，目前的修复再制造手段均不能制备满足高表面质量板带轧制要求的支承辊工作层，因此，保留报废支承辊的辊身高合金材质，通过重新热处理的方法再现工作层是最合适的方案。
本发明的目的是提供一种方法，使报废后的高等级支承辊能够重新用于板带轧机，生产高表面质量要求的产品。
为解决上述结束问题，本发明提供了一种板带轧机支承辊报废后的改制方法，其包括如下步骤：
(1)对报废支承辊进行检测，选择满足如下条件的报废支承辊：
氧含量≤70ppm，氢含量≤2ppm；
夹杂物水平满足“GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量测定标准评级图显微检验法”检验要求：A+B+C+D≤2.5级；
超声波探伤满足“JB/T 8467-1996锻钢件超声波探伤方法”中标准要求:不允许出现当量Φ2以上的缺陷信号；
(2)确定准备改制成的支承辊的关键技术指标：
辊身硬度：60-72HSD、辊颈硬度：40-50HSD、工作层深度：30-100mm；
(3)高温退火
对报废支承辊进行整体高温退火，退火温度为550-620℃，退火保温时间24-72h，随炉降温缓冷；
(4)半精车加工
对高温退火后的支承辊的辊面进行半精车加工，半精车加工后辊身表面粗磨达到辊身差温淬火前的要求；
(5)辊颈冷却保护，差温淬火
对两侧辊颈加装水冷却套后进入差温炉进行差温加热，差温加热温度为950-1050℃，加热保温时间2-5h，完成加热后进入喷雾冷却床进行淬火，冷却至室温后在箱式炉进行回火，回火温度为550-620℃，回火保温时间50-120h；
(6)按工序机加工至成品。
采用上述技术方案进行再制造的改制支承辊在产线粗轧机和精轧机上能够稳定使用，其毫米轧制量达到4-7万吨，与新支承辊的使用实绩相当，期间对产品表面质量、尺寸精度均没有产生负面影响，满足高表面质量板带产品的轧制需求。
优选的，
在步骤(1)之前先确认报废支承辊满足改制要求：
a.报废支承辊为正常报废，其服役时的性能表现满足高表面质量产品的要求；
b.准备改制成的支承辊的辊身长度要小于或等于报废支承辊的辊身长度，准备改制成的支承辊的辊身直径尽可能接近报废支承辊的报废直径。
步骤(3)所述降温缓冷的降温速度≤30℃/h，关键是该退火温度要低于调质热处理的回火温度，以确保辊颈硬度不会在退火过程中显著降低(辊颈硬度≥40HSD)。
在步骤(3)结束时，对高温退火后的支承辊进行辊身辊颈硬度、辊身径向硬度、辊身表面金相以及变形量检测。
步骤(4)所述半精车加工是指去除辊面的氧化皮，预留后续热处理和机加工余量，为下一步淬火做好准备。
步骤(5)对辊颈加装水冷却套的目的是对辊颈进行保护，确保辊颈在后续热处理加热过程中温度不会超过前述高温退火的温度，以确保辊颈处硬度满足≥40HSD的标准。
在步骤(5)结束时，对完成回火后的支承辊进行辊面硬度、金相组织、残余应力及尺寸和形位公差检测等检测。
附图说明
图1是报废支承辊和准备改制成的支承辊的尺寸比较；
图2是实施例1步骤(4)高温退火后辊面硬度的检测结果；
图3是实施例1步骤(6)回火后辊面硬度的检测结果。
具体实施方式
实施例1
一种板带轧机支承辊报废后的改制方法，其包括如下步骤：
(1)报废支承辊和改制辊的选择，图1中虚线为报废支承辊，实线为准备改制成的支承辊；报废辊辊身直径1440mm，改制辊最小报废直径1330mm，除辊身直径外，准备改制成的支承辊的所有尺寸均小于报废支承辊；
(2)报废支承辊完成正常服役，其材质为Cr5锻钢，气体含量：氧含量62ppm，氢含量1.5ppm，夹杂物水平按GB/T 10561-2005标准检测：A+B+C+D≤2.0级，超声波探伤满足JB/T8467-1996标准中要求，无当量Φ2以上的缺陷；
(3)确定准备改制成的支承辊的技术指标：辊身硬度68±3HSD，辊颈硬度43±3HSD，硬度均匀性偏差≤4HSD，有效工作层深度单边≥48mm；
(4)对报废支承辊进行整体高温退火，退火温度580℃，退火保温时间60h，随炉缓冷至200℃出炉，退火后辊身辊颈硬度为40-43HSD，具体检测结果见图2；
(5)对高温退火后的支承辊进行半精车加工，半精车后辊身表面粗磨(粗糙度Ra2.0μm)，达到辊身差温淬火前的要求；
(6)对两侧辊颈加装水冷却套后进入差温炉进行差温加热，加热温度960℃，加热保温时间3.5h，完成加热后进入喷雾冷却床进行淬火，冷却至室温后在箱式炉进行回火，回火温度为590℃，回火保温时间90h；回火后辊面硬度70-72HSD，具体检测结果见图3；
(7)按工序机加工至成品。
测试例1
本发明实施例1得到的改制支承辊在某产线粗轧机上完成4次稳定使用，每次在机服役30天，平均轧制吨位达到16.67万吨，平均毫米轧制吨位达到6.42万吨，与该产线新支承辊的使用实绩相当，期间对产品表面质量、尺寸精度均没有产生负面影响，满足高表面质量板带产品的轧制需求。
本发明实施例1得到的改制辊的4次上机使用实绩见表1。
本发明实施例1得到的改制辊在某产线粗轧机上4次稳定上机使用实绩平均值与该产线正常辊同时段的上机使用实绩平均值比较见表2。
本发明实施例1得到的改制辊在某产线粗轧机上的使用成本为正常辊的1/3。本发明实施例1得到的改制辊不需经过冶炼、锻造等高能耗、高排放、高污染工序，与制作一支新支承辊相比，可减少2/3的CO2排放。
表1改制辊上机使用实绩
序号 上机机架 平均轧制力(KN) 带钢规格参数(mm×mm) 轧制吨位(t) 磨削量(mm)
1 R2下 19780 42.3*1058 175825 2.52
2 R2下 20440 42.5*1071 164095 2.25
3 R2下 20480 42*1074 183113 2.57
4 R2下 21400 42*1074 143849 3.37
表2改制辊与正常辊上机使用实绩比较
机架 时间 平均毫米轧制吨位(t) 毫米轧制吨位对比
R2下 改制辊 2016年1-6月份 64159 133％
R2下 正常辊 2016年1-6月份 48117 100％

Claims (5)

1.一种板带轧机支承辊报废后的改制方法，其包括如下步骤：
(1)对报废支承辊进行检测，选择满足如下条件的报废支承辊：
氧含量≤70ppm，氢含量≤2ppm；
夹杂物水平满足“GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量测定标准评级图显微检验法”检验要求：A+B+C+D≤2.5级；
超声波探伤满足“JB/T 8467-1996锻钢件超声波探伤方法”中标准要求:不允许出现当量Φ2以上的缺陷信号；
(2)确定准备改制成的支承辊的关键技术指标：
辊身硬度：60-72HSD、辊颈硬度：40-50HSD、工作层深度：30-100mm；
(3)高温退火
对报废支承辊进行整体高温退火，退火温度为550-620℃，退火保温时间24-72h，随炉降温缓冷；
(4)半精车加工
对高温退火后的支承辊的辊面进行半精车加工，半精车加工后辊身表面粗磨达到辊身差温淬火前的要求；
(5)辊颈冷却保护，差温淬火
对两侧辊颈加装水冷却套后进入差温炉进行差温加热，差温加热温度为950-1050℃，加热保温时间2-5h，完成加热后进入喷雾冷却床进行淬火，冷却至室温后在箱式炉进行回火，回火温度为550-620℃，回火保温时间50-120h；
(6)按工序机加工至成品。
2.如权利要求1所述的改制方法，其特征在于，在步骤(1)之前先确认报废支承辊满足改制要求：
a.报废支承辊为正常报废，其服役时的性能表现满足高表面质量产品的要求；
b.准备改制成的支承辊的辊身长度要小于或等于报废支承辊的辊身长度，准备改制成的支承辊的辊身直径尽可能接近报废支承辊的报废直径。
3.如权利要求1所述的改制方法，其特征在于：步骤(3)所述降温缓冷的降温速度≤30℃/h。
4.如权利要求1所述的改制方法，其特征在于：在步骤(3)结束时，对高温退火后的支承辊进行辊身辊颈硬度、辊身径向硬度、辊身表面金相以及变形量检测。
5.如权利要求1所述的改制方法，其特征在于：在步骤(5)结束时，对完成回火后的支承辊进行辊面硬度、金相组织、残余应力及尺寸和形位公差检测等检测。
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