CN112779411A - 高性能锻钢冷轧辊的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，属于轧辊制造技术领域。制造方法为：最终热处理采用低频率感应加热淬火；淬火冷却采用大水量快冷+小水量续冷的淬火方式；加热和淬火冷却实现了分工步处理。采用本发明进行辊身淬火处理的产品，透热层更深，奥氏体化更充分，更多的碳化物融入基体，提高基体的耐磨性，进一步减小工作层内硬度降落，保证轧辊寿命周期的质量稳定性；受热状态一致性更好，从而保证组织和应力状态的均匀性更好；进一步提高了淬火生产效率，由于淬火和冷却采用不同设备处理，避免了续冷占用机床的弊端，可以实现连续淬火生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，属于轧辊制造技术领域。
背景技术
随着轧制产品和环境的不断变化，客户对轧辊的使用性能也提出更多、更高的要求，越来越多的客户要求进一步减小工作层内硬度降落，提高耐磨性以避免粗糙度降低而停机换辊，提高抗事故能力以减小事故损失等等。
为了更好的适应市场需求，进一步开发材质潜能，在保持材质不变的基础上，以低频率感应加热+分级淬火冷却相结合的方式对材质的热处理性能进行优化提高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种高性能锻钢冷轧辊的辊身淬火方法，能解决延长辊形在机保持时间问题，减缓工作层内硬度降落梯度，保证轧辊寿命周期的质量稳定性，加热和淬火冷却采用不同设备处理，避免续冷占用机床的弊端，实现连续淬火生产。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，淬火加热采用低频率感应加热，进一步降低加热频率以提高透热层深度，通过透热层深度的增加，使冷轧辊淬硬层深度范围内的温度梯度更加平缓，提高了淬硬层深度范围内组织的稳定性和一致性，有效提高了轧辊的淬硬层深度；加热保温结束，淬火冷却采用了全新的淬火冷却方式——大水量快速冷却+小水量慢速续冷的淬火冷却方式，大水量快速冷却使更多的奥氏体转变为马氏体，提高了轧辊的淬火硬度和组织稳定性，小水量续冷不但节约了能耗，而且减小了轧辊的淬火应力。
所述热处理步骤如下：
A、感应加热淬火处理：轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火、保温，加热保温结束；
B、轧辊在8～15min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，先大水量快冷保持10-90min，再小水量续冷保持20-90min；
C、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行50-550℃的回火处理，回火时间20-150h；
D、最后按图纸要求加工至成品。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤A中淬火温度860～1100℃,保温时间40～90min，淬火冷却时间30～180min。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤C中回火温度50-550℃，回火时间20-150h。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤B中大水量是600-1000m3/h，小水量为200-500m3/h。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
采用低频率感应加热淬火提高了淬硬层深度，减小了硬度降落梯度；淬火冷却采用大水量快冷+小水量续冷的淬火方式，进一步降低了残奥含量，提高了组织和性能的稳定性。
采用本发明进行辊身淬火处理的产品，透热层更深，奥氏体化更充分，更多的碳化物融入基体，提高基体的耐磨性，进一步减小工作层内硬度降落，保证轧辊寿命周期的质量稳定性；受热状态一致性更好，从而保证组织和应力状态的均匀性更好；进一步提高了淬火生产效率，由于加热和淬火冷却采用不同设备处理，避免了续冷占用机床的弊端，可以实现连续淬火生产。
采用本发明的工艺方法，轧辊综合性能显著提高，经使用验证，较常规产品综合性能明显提高，轧辊轧制绩效提高15％以上，轧辊淬火生产效率提高1倍以上。
采用低频率感应加热淬火，以主流的Cr5材质冷轧工作辊为例，硬度降落5HSD时淬硬层深度最高可达45mm；轧辊残奥含量进一步降低，进一步提高了轧辊稳定性和抗事故能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、保温时间60min，加热保温结束，轧辊在10min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，淬火冷却时间120min，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h；
C、最后按图纸要求加工至成品。
实施例2
本实施例与实施例1的区别为：步骤A中轧辊的加热保温时间40min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、加热保温时间40min，加热保温结束，轧辊在10min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，淬火冷却时间120min，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h；
C、最后按图纸要求加工至成品。
实施例3
本实施例与实施例1的区别为：步骤A中轧辊的加热保温时间50min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、加热保温时间50min，加热保温结束，轧辊在10min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，淬火冷却时间120min，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h；
C、最后按图纸要求加工至成品。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为：步骤A中轧辊的加热保温时间80min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、加热保温时间80min，加热保温结束，轧辊在10min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，淬火冷却时间120min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
C、最后按图纸要求加工至成品。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为：步骤A中轧辊的加热保温时间90min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、加热保温时间90min，加热保温结束，轧辊在10min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，淬火冷却时间120min，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h；
C、最后按图纸要求加工至成品。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为：步骤A中轧辊的停电转运淬火间隔时间8min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、保温时间60min，加热保温结束，轧辊在8min内转入淬火设备进行淬火冷却处理,淬火冷却时间120min，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h；
C、最后按图纸要求加工至成品。
实施例7
本实施例与实施例1的区别为：步骤B中轧辊的停电转运淬火间隔时间15min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、保温时间60min，加热保温结束，轧辊在15min内转入淬火设备进行淬火冷却处理,淬火冷却时间120min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h，大水量冷却水冷800m3/h保持40min、然后进行小水量蓄冷400m3/h保持80min；
C、最后按图纸要求加工至成品。
对照试验1
本实施例与实施例1的区别为：采用双频感应加热淬火处理。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行双频感应加热，淬火温度930℃、保温时间60min，加热保温结束，轧辊在10min内转入淬火设备进行淬火冷却处理,淬火冷却时间120min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h；
C、最后按图纸要求加工至成品。
为说明本发明的优势，在实施例1～7和对照试验的产品最终热处理后取辊身径向60mm深的试环，进行硬度、残奥检测。检测结果见表1。
对照试验2
本实施例与实施例1的区别为：步骤B中轧辊的水冷改为纯大水量冷却，800m3/h保持120min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、保温时间60min，加热保温结束，轧辊在15min内转入淬火设备进行淬火冷却处理,淬火冷却时间120min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h，大水量冷却水冷800m3/h保持120min；
C、最后按图纸要求加工至成品。
对照试验3
本实施例与实施例1的区别为：步骤B中轧辊的轧辊的水冷改为纯小水量冷却，400m3/h保持120min。
一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，该工作辊的要求如下：
轧辊规格：￠450/370×1420×4100、单重：3.2吨；
辊身硬度要求：92-95HSD；
工作层厚度要求：≥40mm；
轧辊材质：Cr5锻钢，采用电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔，钢锭按工艺要求进行加热、锻造制成轧辊锻坯。
预备处理：对Cr5材质辊坯按要求进行预备处理，按图纸要求机械加工至需要的尺寸。
该热处理方法包括最终热处理，步骤如下：
A、轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火温度930℃、保温时间60min，加热保温结束，轧辊在15min内转入淬火设备进行淬火冷却处理,淬火冷却时间120min；
B、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行150℃的回火处理，回火时间120h，进行小水量蓄冷400m3/h保持120min；
C、最后按图纸要求加工至成品。
表1各实施例和对照例制备的高性能锻钢冷轧辊性能对比
由表1可以看出本发明实施例1～7制备的高性能锻钢冷轧辊的抗事故能力及质量稳定性远大于对照试验辊。
通过表1数据可以看出，采用常规双频感应淬火工艺生产时，辊身硬度降落梯度较大，辊身残奥含量相对较高。采用本方法制备的高性能锻钢冷轧辊，辊身残奥含量在13％以内，径向深度45mm范围内硬度落差都在5HSD以内。
Claims (5)
1.一种高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，其特征在于：辊身最终热处理采用低频率感应加热淬火提高淬硬层深度，淬火冷却采用大水量快冷加小水量续冷的淬火方式，加热和淬火冷却分工步处理。
2.根据权利要求1所述的高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，其特征在于，所述热处理骤如下：
A、感应加热淬火处理：轧辊按淬火工艺要求调整好位置，然后进行低频感应加热，淬火、保温，加热保温结束；
B、轧辊在8～15min内转入淬火设备进行淬火冷却处理，先大水量快冷保持10-90min，再小水量续冷保持20-90min;
C、回火处理：对步骤A处理后的轧辊进行50-550℃的回火处理，回火时间20-150h；
D、最后按图纸要求加工至成品。
3.根据权利要求1所述的高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，其特征在于：步骤A中淬火温度860～1100℃,保温时间40～90min，淬火冷却时间30～180min。
4.根据权利要求1所述的高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，其特征在于：步骤C中回火温度50-550℃，回火时间20-150h。
5.根据权利要求1所述的高性能锻钢冷轧辊的热处理方法，其特征在于：步骤B中大水量是600-1000m3/h，小水量为200-500m3/h。
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2020
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