CN112921152A - 一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺 - Google Patents

一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，具体包括以下步骤：S1、坯料加工，S2、预加热处理，S3、淬火热处理，S4、表面热扩渗处理，S5、低温回火处理，S6、冷却处理，S7、检测处理，本发明涉及冷轧工作辊热处理技术领域。该新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，可实现在现有热处理工艺的基础上，对工件的表面进行热扩渗处理，使工作辊表面的硬度得到更好的提升，很好的达到了在保证冷轧工作辊原有全硬化程度的基础上，增加工作辊表面硬度的目的，使冷轧工作辊的内外硬度更加理想，即使对于一些使用环境较为恶劣，冲击强度大且频繁的场合，也能正常适用，使用寿命长，从而大大方便了人们使用冷轧工作辊。

Description

一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺
技术领域
本发明涉及冷轧工作辊热处理技术领域，具体为一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺。
背景技术
冷轧轧辊：冷轧用的轧辊一般是平辊，用于轧制板材和带材，广义上的冷轧辊包含同轧件接触的工作辊和起支承作用的支承辊，由于支承辊自成体系，冷轧辊经常被狭义地指冷轧工作辊。冷轧辊必须有足够的强度、均匀的高硬度和表面质量，以承受极高的轧制力，保证足够的抗磨损能力，满足轧材精度要求，锻钢轧辊中可淬至高硬度者被用作冷轧辊，冷轧工作辊按所轧制产品可分为：冷轧不锈钢带、冷轧铜带、冷轧特殊合金钢带等用途上，新型全硬化冷轧工作辊适用于轧制超硬态、超薄及特殊不锈钢、铜带及特殊板带上，最高轧制板材硬度达到HV580以上，冷轧工作辊在轧制压延时，辊身表面需要承受较大的接触应力、交变应力和摩擦力，使得传统的冷轧工作辊在压延过程中容易产生热裂裂纹，易造成工作辊爆辊、剥落、断裂的情况发生，同时冷轧工作辊在承受较大的外应力作用下易弯曲变形，减少使用寿命，无法满足客户的需求，而冷轧工作辊本身的质量绝大部分取决于热处理加工工艺的金相组织处理质量，冷轧工作辊的金相组织分布不均匀易造成辊面硬度不均匀的情况，降低了工作辊的整体使用强度，而现有的冷轧工作辊一般是通过淬火之后回火冷却的传统热处理工艺，造成工作辊表面硬化层浅及硬度分布不均匀的情况，降低了工作辊表面的硬度和稳定性。
现有的全硬化冷轧工作辊热处理方法得到冷轧工作辊硬度还是不够理想，尤其是对于一些使用环境较为恶劣，冲击强度大且频繁的场合，使用现有热处理工艺得到的冷轧工作辊的硬度不适用，使用寿命短，不能实现在现有热处理工艺的基础上，对工件的表面进行热扩渗处理，使工作辊表面的硬度得到更好的提升，无法达到在保证冷轧工作辊原有全硬化程度的基础上，增加工作辊表面硬度的目的，从而对人们使用冷轧工作辊带来极大的不便。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，解决了现有的全硬化冷轧工作辊热处理方法得到冷轧工作辊硬度还是不够理想，尤其是对于一些使用环境较为恶劣，冲击强度大且频繁的场合，使用现有热处理工艺得到的冷轧工作辊的硬度不适用，使用寿命短，不能实现在现有热处理工艺的基础上，对工件的表面进行热扩渗处理，使工作辊表面的硬度得到更好的提升，无法达到在保证冷轧工作辊原有全硬化程度的基础上，增加工作辊表面硬度目的的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，具体包括以下步骤：
S1、坯料加工：首先采用常规工艺方法，锻造冷轧工作辊毛坯，并对锻坯进行粗车和调质，即制得工作辊坯；
S2、预加热处理：将步骤S1制得的工作辊坯放置于加热设备内进行预热，通过温度为500-900℃预热；
S3、淬火热处理：将步骤S2预热结束的工件吊入1100-1200℃高温淬火环境加热1-2h，再将工件吊入恒温淬火环境温度为200-300℃；
S4、表面热扩渗处理：将步骤S3淬火处理后的工件放入热扩渗介质中加热至500-800℃，使介质中的元素渗入工件表面，形成合金层或掺杂层，从而完成工件的热扩渗处理；
S5、低温回火处理，将步骤S4热扩渗处理后的工件进行油冷至110℃内，再将冷却后的工件立即进行回火处理，工件先后进行200-300℃回火，使工件的硬度范围为HSD93-98；
S6、冷却处理：将回火之后的工件进行自然空气冷却；
S7、检测处理：通过肖氏HRC硬度计对工件表面硬度进行检测，检测硬度范围为HSD93-98为合格品，合格品进行下一步机加工工序。
优选的，所述步骤S1中采用常规工艺方法锻造工作辊毛坯，具体包括：
T1、首先选取所需金属材料，材质中的化学成分及重量百分含量分别为：C：0.7％～1％；Si：0.4％～0.6％；Mn：0.4％～0.8％；Cr：5％～7％；Mo：2％～3％；V：0.2～0.4％；W：2％～2.5％；S：≤0.020％；P：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
T2、将步骤T1选取的材料加入熔炉内混合熔融，再导入铸造模型中进行铸造处理，冷却制成铸造毛坯；
T3、对步骤T2的铸造毛坯进行锻造处理。
优选的，所述步骤S4中热扩渗介质为碳、氮、硼、锌、铝、铬、钒、铌、钛、硅或硫中的一种或多种的组合。
优选的，所述步骤S2中预热时间为1-4h。
优选的，所述步骤S3中恒温淬火处理时间为30-40min。
优选的，所述步骤S4中工件表面热扩渗处理加热时间为1-2h。
优选的，所述步骤S5中工件回火时间为4-15h。
优选的，所述步骤S6中冷却保持时间为2-6h。
(三)有益效果
本发明提供了一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：该新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其具体包括以下步骤：S1、坯料加工：首先采用常规工艺方法，锻造冷轧工作辊毛坯，并对锻坯进行粗车和调质，即制得工作辊坯；S2、预加热处理：将步骤S1制得的工作辊坯放置于加热设备内进行预热，通过温度为500-900℃预热；S3、淬火热处理：将步骤S2预热结束的工件吊入1100-1200℃高温淬火环境加热1-2h，再将工件吊入恒温淬火环境温度为200-300℃；S4、表面热扩渗处理：将步骤S3淬火处理后的工件放入热扩渗介质中加热至500-800℃，使介质中的元素渗入工件表面，形成合金层或掺杂层，从而完成工件的热扩渗处理；S5、低温回火处理，将步骤S4热扩渗处理后的工件进行油冷至110℃内，再将冷却后的工件立即进行回火处理，工件先后进行200-300℃回火4-15h，使工件的硬度范围为HSD93-98；S6、冷却处理：将回火之后的工件进行自然空气冷却；S7、检测处理：通过肖氏HRC硬度计对工件表面硬度进行检测，检测硬度范围为HSD93-98为合格品，合格品进行下一步机加工工序，可实现在现有热处理工艺的基础上，对工件的表面进行热扩渗处理，使工作辊表面的硬度得到更好的提升，很好的达到了在保证冷轧工作辊原有全硬化程度的基础上，增加工作辊表面硬度的目的，使冷轧工作辊的内外硬度更加理想，即使对于一些使用环境较为恶劣，冲击强度大且频繁的场合，也能正常适用，使用寿命长，从而大大方便了人们使用冷轧工作辊。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，具体包括以下实施例：
实施例1
一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，具体包括以下步骤：
S1、坯料加工：首先采用常规工艺方法，锻造冷轧工作辊毛坯，并对锻坯进行粗车和调质，即制得工作辊坯；
S2、预加热处理：将步骤S1制得的工作辊坯放置于加热设备内进行预热，通过温度为700℃预热，预热时间为3h；
S3、淬火热处理：将步骤S2预热结束的工件吊入1150℃高温淬火环境加热1.5h，再将工件吊入恒温淬火环境温度为250℃，恒温淬火处理时间为35min；
S4、表面热扩渗处理：将步骤S3淬火处理后的工件放入热扩渗介质中加热至500-800℃，使介质中的元素渗入工件表面，形成合金层或掺杂层，从而完成工件的热扩渗处理，热扩渗介质为碳、氮、硼、锌、铝、铬、钒、铌、钛、硅和硫的组合物，工件表面热扩渗处理加热时间为1.5h；
S5、低温回火处理，将步骤S4热扩渗处理后的工件进行油冷至110℃内，再将冷却后的工件立即进行回火处理，工件先后进行250℃回火，使工件的硬度范围为HSD93-98，工件回火时间为10h；
S6、冷却处理：将回火之后的工件进行自然空气冷却，冷却保持时间为4h；
S7、检测处理：通过肖氏HRC硬度计对工件表面硬度进行检测，检测硬度范围为HSD93-98为合格品，合格品进行下一步机加工工序。
本发明实施例，步骤S1中采用常规工艺方法锻造工作辊毛坯，具体包括：
T1、首先选取所需金属材料，材质中的化学成分及重量百分含量分别为：C：0.9％；Si：0.5％；Mn：0.6％；Cr：6％；Mo：2.5％；V：0.3％；W：2.25％；S：≤0.020％；P：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
T2、将步骤T1选取的材料加入熔炉内混合熔融，再导入铸造模型中进行铸造处理，冷却制成铸造毛坯；
T3、对步骤T2的铸造毛坯进行锻造处理。
实施例2
一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，具体包括以下步骤：
S1、坯料加工：首先采用常规工艺方法，锻造冷轧工作辊毛坯，并对锻坯进行粗车和调质，即制得工作辊坯；
S2、预加热处理：将步骤S1制得的工作辊坯放置于加热设备内进行预热，通过温度为500℃预热，预热时间为1h；
S3、淬火热处理：将步骤S2预热结束的工件吊入1100℃高温淬火环境加热1h，再将工件吊入恒温淬火环境温度为200℃，恒温淬火处理时间为30min；
S4、表面热扩渗处理：将步骤S3淬火处理后的工件放入热扩渗介质中加热至500℃，使介质中的元素渗入工件表面，形成合金层或掺杂层，从而完成工件的热扩渗处理，热扩渗介质为碳、氮、硼、锌、铝和铬的组合物，工件表面热扩渗处理加热时间为1h；
S5、低温回火处理，将步骤S4热扩渗处理后的工件进行油冷至110℃内，再将冷却后的工件立即进行回火处理，工件先后进行200℃回火，使工件的硬度范围为HSD93-98，工件回火时间为4h；
S6、冷却处理：将回火之后的工件进行自然空气冷却，冷却保持时间为2h；
S7、检测处理：通过肖氏HRC硬度计对工件表面硬度进行检测，检测硬度范围为HSD93-98为合格品，合格品进行下一步机加工工序。
本发明实施例，步骤S1中采用常规工艺方法锻造工作辊毛坯，具体包括：
T1、首先选取所需金属材料，材质中的化学成分及重量百分含量分别为：C：0.7％；Si：0.4％；Mn：0.4％；Cr：5％；Mo：2％；V：0.2％；W：2％；S：≤0.020％；P：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
T2、将步骤T1选取的材料加入熔炉内混合熔融，再导入铸造模型中进行铸造处理，冷却制成铸造毛坯；
T3、对步骤T2的铸造毛坯进行锻造处理。
实施例3
一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，具体包括以下步骤：
S1、坯料加工：首先采用常规工艺方法，锻造冷轧工作辊毛坯，并对锻坯进行粗车和调质，即制得工作辊坯；
S2、预加热处理：将步骤S1制得的工作辊坯放置于加热设备内进行预热，通过温度为900℃预热，预热时间为4h；
S3、淬火热处理：将步骤S2预热结束的工件吊入1200℃高温淬火环境加热2h，再将工件吊入恒温淬火环境温度为300℃，恒温淬火处理时间为40min；
S4、表面热扩渗处理：将步骤S3淬火处理后的工件放入热扩渗介质中加热至800℃，使介质中的元素渗入工件表面，形成合金层或掺杂层，从而完成工件的热扩渗处理，热扩渗介质为钒、铌、钛、硅和硫的组合物，工件表面热扩渗处理加热时间为2h；
S5、低温回火处理，将步骤S4热扩渗处理后的工件进行油冷至110℃内，再将冷却后的工件立即进行回火处理，工件先后进行300℃回火，使工件的硬度范围为HSD93-98，工件回火时间为15h；
S6、冷却处理：将回火之后的工件进行自然空气冷却，冷却保持时间为6h；
S7、检测处理：通过肖氏HRC硬度计对工件表面硬度进行检测，检测硬度范围为HSD93-98为合格品，合格品进行下一步机加工工序。
本发明实施例，步骤S1中采用常规工艺方法锻造工作辊毛坯，具体包括：
T1、首先选取所需金属材料，材质中的化学成分及重量百分含量分别为：C：1％；Si：0.6％；Mn：0.8％；Cr：7％；Mo：3％；V：0.4％；W：2.5％；S：≤0.020％；P：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
T2、将步骤T1选取的材料加入熔炉内混合熔融，再导入铸造模型中进行铸造处理，冷却制成铸造毛坯；
T3、对步骤T2的铸造毛坯进行锻造处理。
综上，本发明可实现在现有热处理工艺的基础上，对工件的表面进行热扩渗处理，使工作辊表面的硬度得到更好的提升，很好的达到了在保证冷轧工作辊原有全硬化程度的基础上，增加工作辊表面硬度的目的，使冷轧工作辊的内外硬度更加理想，即使对于一些使用环境较为恶劣，冲击强度大且频繁的场合，也能正常适用，使用寿命长，从而大大方便了人们使用冷轧工作辊。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、坯料加工：首先采用常规工艺方法，锻造冷轧工作辊毛坯，并对锻坯进行粗车和调质，即制得工作辊坯；
S2、预加热处理：将步骤S1制得的工作辊坯放置于加热设备内进行预热，通过温度为500-900℃预热；
S3、淬火热处理：将步骤S2预热结束的工件吊入1100-1200℃高温淬火环境加热1-2h，再将工件吊入恒温淬火环境温度为200-300℃；
S4、表面热扩渗处理：将步骤S3淬火处理后的工件放入热扩渗介质中加热至500-800℃，使介质中的元素渗入工件表面，形成合金层或掺杂层，从而完成工件的热扩渗处理；
S5、低温回火处理，将步骤S4热扩渗处理后的工件进行油冷至110℃内，再将冷却后的工件立即进行回火处理，工件先后进行200-300℃回火，使工件的硬度范围为HSD93-98；
S6、冷却处理：将回火之后的工件进行自然空气冷却；
S7、检测处理：通过肖氏HRC硬度计对工件表面硬度进行检测，检测硬度范围为HSD93-98为合格品，合格品进行下一步机加工工序。
2.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S1中采用常规工艺方法锻造工作辊毛坯，具体包括：
T1、首先选取所需金属材料，材质中的化学成分及重量百分含量分别为：C：0.7％～1％；Si：0.4％～0.6％；Mn：0.4％～0.8％；Cr：5％～7％；Mo：2％～3％；V：0.2～0.4％；W：2％～2.5％；S：≤0.020％；P：≤0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
T2、将步骤T1选取的材料加入熔炉内混合熔融，再导入铸造模型中进行铸造处理，冷却制成铸造毛坯；
T3、对步骤T2的铸造毛坯进行锻造处理。
3.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S4中热扩渗介质为碳、氮、硼、锌、铝、铬、钒、铌、钛、硅或硫中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S2中预热时间为1-4h。
5.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S3中恒温淬火处理时间为30-40min。
6.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S4中工件表面热扩渗处理加热时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S5中工件回火时间为4-15h。
8.根据权利要求1所述的一种新型全硬化冷轧工作辊热处理工艺，其特征在于：所述步骤S6中冷却保持时间为2-6h。
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