CN114952184A - 一种热轧工作辊制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热轧工作辊制备工艺，包括以下步骤：步骤一，增厚设计；步骤二，探伤检测；步骤三，指标确定；步骤四，表面清理；步骤五，高温热处理；步骤六，粗加工；步骤七，精加工；步骤八，等离子喷涂；本发明对报废轧辊进行复活，实现了废物利用，避免了不必要的资源浪费，节约了成本，本发明的复活轧辊，在窄带钢热轧机的精轧机上使用，使用实绩与新制轧辊相当；本发明对轧辊表面进行清洁和喷砂处理，有效地去除了轧辊表面的杂质和麻点，提升了轧辊的整体质量；本发明采用等离子喷射料粉形成致密的涂层，有利于弥补轧辊表面的缺失，同时增强了轧辊的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性，大大提升了产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及冶金机械备件再制造技术领域，具体为一种热轧工作辊制备工艺。
背景技术
精轧工作辊是热带钢轧机中重要备件，在激冷激热的恶劣条件下工作，承受大的轧制力、弯辊力、剪切应力、扭矩等高负荷，要求工作辊具有较高的强韧性和抗热裂及耐磨性能，工作辊直接与热带钢接触，热轧带钢的表面质量和尺寸精度要求越来越严格，因此工作辊的相对应的各项性能要求也越严格；
轧辊作为板带轧机的重要备件，一条热轧板带轧机的精轧工作辊每年正常报废量在100-150支，如此多的工作辊直接作为废钢进行了处理，重量达16吨的工作辊，至报废后仍然还有14吨，还剩87％的材料未被使用，不符合碳达峰、碳中和的主流思路，大型钢铁联合企业，为了覆盖各类产品的品种、规格，通常上，轧钢生产线一般都布置2-3条生产线，现如今轧辊在使用报废之后，无法重新利用，直接报废，造成不必要的资源浪费，提升了使用成本，同时现如今轧辊在生产过程中，表面硬度和耐磨度较差，极易发生磨损和破裂，缩短了轧辊的使用寿命，同时轧辊生产过程中，表面灰尘和杂质较多，并且表面缺失、麻点降低了轧辊的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热轧工作辊制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热轧工作辊制备工艺，包括以下步骤：步骤一，增厚设计；步骤二，探伤检测；步骤三，指标确定；步骤四，表面清理；步骤五，高温热处理；步骤六，粗加工；步骤七，精加工；步骤八，等离子喷涂；
其中在上述步骤一中，首先在进行新制轧辊时，对轧辊的强韧性及安全系数进行校核，在原始工作辊工作层厚度设计标准基础上增加15-25mm，轧辊硬度按照设计上限制造；
其中在上述步骤二中，当步骤一中按照新尺寸设计的热轧工作辊使用到报废后，对报废的热轧工作辊进行检测，同时进行声波探伤，得到满足条件的报废工作辊备用；
其中在上述步骤三中，当步骤二中的报废工作辊选择完成后，确定复活轧辊的关键技术参数，确定之后备用；
其中在上述步骤四中，当步骤三中的关键技术参数确定之后，对步骤二中确定的热轧工作辊进行表面清洗，利用钢刷刷去表面的灰尘和杂质，并且利用喷砂机对热轧工作辊表面进行喷砂处理，喷砂完成后利用清水对热轧工作辊表面进行冲洗，冲洗完成后利用热风烘干机进行烘干，烘干完成后备用；
其中在上述步骤五中，当步骤四中的热轧工作辊表面清理完成后，将热轧工作辊利用高温炉进行整体热处理，将轧辊加热至600-800℃，保温10-15h，快速升温960-1000℃，保温7-10h，加热完成后进行风冷和回火，完成后取出备用；
其中在上述步骤六中，当步骤五中的热轧工作辊高温处理结束后，利用数控车床和铣床对热轧工作辊进行粗加工，粗加工完成后对测量辊身及辊颈硬度，检测辊颈及扁头位置的金相，保证石墨及周围牛眼状铁素体比例达到5-20％，碳化物含量在5％以内；
其中在上述步骤七中，当步骤六中粗加工完成后，利用精密的车床和铣床对热轧工作辊进行精加工，保证各个装配位置的尺寸精度，精加工完成后备用；
其中在上述步骤八中，当步骤七中的热轧工作辊精加工完成后，冷却至室温，并且将表面清理干净，随后在氩气的保护下利用等离子喷枪进行等离子喷射，在热轧工作辊表面形成致密的涂层，喷射完成后对轧辊进行辊身、辊颈硬度检测，辊头金相组织，残余应力，以及尺寸形位公差等检测，各尺寸指标符合要求后完成热轧工作辊的制备。
优选的，所述步骤二中，报废的热轧工作辊为正常使用报废的轧辊，整个轧辊无机械损坏部位。
优选的，所述步骤二中，报废工作辊需满足以下条件：剩余工作层厚度≥25mm，辊身径向工作层厚度偏差≤10mm，超声波探伤满足GB/T1504-2008，工作层中不允许出现≥φ2当量缺陷，辊身硬度72-80HSD，辊颈硬度35-45HSD，硬度检测方法满足GB/T13313。
优选的，所述步骤三中，关键技术参数为：剩余工作层厚度≥25mm，辊身硬度72-80HSD，辊颈硬度35-45HSD。
优选的，所述步骤四中，热烘干燥的温度为120-150℃，热风干燥的时间为5-10min。
优选的，所述步骤五中，风冷冷却至450℃，回低温炉加热至500℃，均匀温度10-12h，之后进行510-540℃两次回火，每次时间25-40h。
优选的，所述步骤八中，喷射的料粉为Zr2O3、TiO2和NiCr-Cr3C2按照2∶1∶1的重量份数混合而成，送粉速度为20-25g/min，涂层的厚度为0.25-0.3mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对报废轧辊进行复活，实现了废物利用，避免了不必要的资源浪费，本发明的复活轧辊，在窄带钢热轧机的精轧机上使用，使用实绩与新制轧辊相当；本发明对轧辊表面进行清洁和喷砂处理，有效地去除了轧辊表面的杂质和麻点，提升了轧辊的整体质量；本发明采用等离子喷射料粉形成致密的涂层，有利于弥补轧辊表面的缺失，同时增强了轧辊的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性，大大提升了产品的质量。
附图说明
图1为正常报废工作辊和复活后的工作辊尺寸比较示意图；
图2为热处理工艺曲线示意图；
图3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1-3，本发明提供的一种实施例：一种热轧工作辊制备工艺，包括以下步骤：步骤一，增厚设计；步骤二，探伤检测；步骤三，指标确定；步骤四，表面清理；步骤五，高温热处理；步骤六，粗加工；步骤七，精加工；步骤八，等离子喷涂；
其中在上述步骤一中，首先在进行新制轧辊时，对轧辊的强韧性及安全系数进行校核，在原始工作辊工作层厚度设计标准基础上增加25mm，轧辊硬度按照设计上限制造；
其中在上述步骤二中，当步骤一中按照新尺寸设计的热轧工作辊使用到报废后，对报废的热轧工作辊进行检测，同时进行声波探伤，且报废的热轧工作辊为正常使用报废的轧辊，整个轧辊无机械损坏部位，剩余工作层厚度≥25mm，辊身径向工作层厚度偏差≤10mm，超声波探伤满足GB/T1504-2008，工作层中不允许出现≥φ2当量缺陷，辊身硬度72-80HSD，辊颈硬度35-45HSD，硬度检测方法满足GB/T13313，得到满足条件的报废工作辊备用；
其中在上述步骤三中，当步骤二中的报废工作辊选择完成后，确定复活轧辊的关键技术参数，且关键技术参数为：剩余工作层厚度≥25mm，辊身硬度72-80HSD，辊颈硬度35-45HSD，确定之后备用；
其中在上述步骤四中，当步骤三中的关键技术参数确定之后，对步骤二中确定的热轧工作辊进行表面清洗，利用钢刷刷去表面的灰尘和杂质，并且利用喷砂机对热轧工作辊表面进行喷砂处理，喷砂完成后利用清水对热轧工作辊表面进行冲洗，冲洗完成后利用热风烘干机进行烘干，且热烘干燥的温度为150℃，热风干燥的时间为8min，烘干完成后备用；
其中在上述步骤五中，当步骤四中的热轧工作辊表面清理完成后，将热轧工作辊利用高温炉进行整体热处理，将轧辊加热至800℃，保温15h，快速升温1000℃，保温10h，加热完成后进行风冷和回火，且风冷冷却至450℃，回低温炉加热至500℃，均匀温度12h，之后进行540℃两次回火，每次时间40h，完成后取出备用；
其中在上述步骤六中，当步骤五中的热轧工作辊高温处理结束后，利用数控车床和铣床对热轧工作辊进行粗加工，粗加工完成后对测量辊身及辊颈硬度，检测辊颈及扁头位置的金相，保证石墨及周围牛眼状铁素体比例达到5-20％，碳化物含量在5％以内；
其中在上述步骤七中，当步骤六中粗加工完成后，利用精密的车床和铣床对热轧工作辊进行精加工，保证各个装配位置的尺寸精度，精加工完成后备用；
其中在上述步骤八中，当步骤七中的热轧工作辊精加工完成后，冷却至室温，并且将表面清理干净，随后在氩气的保护下利用等离子喷枪进行等离子喷射，且喷射的料粉为Zr2O3、TiO2和NiCr-Cr3C2按照2∶1∶1的重量份数混合而成，送粉速度为25g/min，涂层的厚度为0.3mm，在热轧工作辊表面形成致密的涂层，喷射完成后对轧辊进行辊身、辊颈硬度检测，辊头金相组织，残余应力，以及尺寸形位公差等检测，各尺寸指标符合要求后完成热轧工作辊的制备。
根据本发明的实施例得到改制复活的工作辊在1880轧机上稳定使用，使用6个月，平均毫米轧制量达到3860吨/mm，与该产线的新制工作辊使用相当，未对产品质量产生影响，数据如下所示：
| 机架 | 轧辊种类 | 应用时间 | 平均毫米轧制量(t/mm) |
| F1机架 | 改制辊 | 2021年6-12月 | 3860 |
| F1机架 | 新制辊 | 2021年6-12月 | 3950 |
基于上述，本发明的优点在于，该发明使用时通过将报废的轧辊进行重新加工利用，实现了废物利用，避免了报废轧辊直接丢弃的情况出现，减少了资源浪费，同时在工作辊生产的过程中，对工作辊的表面进行清理和喷砂处理，减少了工作辊表面的杂质和麻点，提升了工作辊的质量，并且采用等离子喷射技术将料粉加热熔融喷射到工作辊表面形成致密的涂层，有利于弥补工作辊表面的缺失和麻点，提升了工作辊的表面光滑度，同时提升了工作辊表面的耐磨性、抗腐蚀性和耐热性能，大大提升了产品的质量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种热轧工作辊制备工艺，包括以下步骤：步骤一，增厚设计；步骤二，探伤检测；步骤三，指标确定；步骤四，表面清理；步骤五，高温热处理；步骤六，粗加工；步骤七，精加工；步骤八，等离子喷涂；其特征在于：
其中在上述步骤一中，首先在进行新制轧辊时，对轧辊的强韧性及安全系数进行校核，在原始工作辊工作层厚度设计标准基础上增加15-25mm，轧辊硬度按照设计上限制造；
其中在上述步骤二中，当步骤一中按照新尺寸设计的热轧工作辊使用到报废后，对报废的热轧工作辊进行检测，同时进行声波探伤，得到满足条件的报废工作辊备用；
其中在上述步骤三中，当步骤二中的报废工作辊选择完成后，确定复活轧辊的关键技术参数，确定之后备用；
其中在上述步骤四中，当步骤三中的关键技术参数确定之后，对步骤二中确定的热轧工作辊进行表面清洗，利用钢刷刷去表面的灰尘和杂质，并且利用喷砂机对热轧工作辊表面进行喷砂处理，喷砂完成后利用清水对热轧工作辊表面进行冲洗，冲洗完成后利用热风烘干机进行烘干，烘干完成后备用；
其中在上述步骤五中，当步骤四中的热轧工作辊表面清理完成后，将热轧工作辊利用高温炉进行整体热处理，将轧辊加热至600-800℃，保温10-15h，快速升温960-1000℃，保温7-10h，加热完成后进行风冷和回火，完成后取出备用；
其中在上述步骤六中，当步骤五中的热轧工作辊高温处理结束后，利用数控车床和铣床对热轧工作辊进行粗加工，粗加工完成后对测量辊身及辊颈硬度，检测辊颈及扁头位置的金相，保证石墨及周围牛眼状铁素体比例达到5-20％，碳化物含量在5％以内；
其中在上述步骤七中，当步骤六中粗加工完成后，利用精密的车床和铣床对热轧工作辊进行精加工，保证各个装配位置的尺寸精度，精加工完成后备用；
其中在上述步骤八中，当步骤七中的热轧工作辊精加工完成后，冷却至室温，并且将表面清理干净，随后在氩气的保护下利用等离子喷枪进行等离子喷射，在热轧工作辊表面形成致密的涂层，喷射完成后对轧辊进行辊身、辊颈硬度检测，辊头金相组织，残余应力，以及尺寸形位公差等检测，各尺寸指标符合要求后完成热轧工作辊的制备。
2.根据权利要求1所述的一种热轧工作辊制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，报废的热轧工作辊为正常使用报废的轧辊，整个轧辊无机械损坏部位。
3.根据权利要求1所述的一种热轧工作辊制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，报废工作辊需满足以下条件：剩余工作层厚度≥25mm，辊身径向工作层厚度偏差≤10mm，超声波探伤满足GB/T1504-2008，工作层中不允许出现≥φ2当量缺陷，辊身硬度72-80HSD，辊颈硬度35-45HSD，硬度检测方法满足GB/T13313。
4.根据权利要求1所述的一种热轧工作辊制备工艺，其特征在于：所述步骤三中，关键技术参数为：剩余工作层厚度≥25mm，辊身硬度72-80HSD，辊颈硬度35-45HSD。
5.根据权利要求1所述的一种热轧工作辊制备工艺，其特征在于：所述步骤四中，热烘干燥的温度为120-150℃，热风干燥的时间为5-10min。
6.根据权利要求1所述的一种热轧工作辊制备工艺，其特征在于：所述步骤五中，风冷冷却至450℃，回低温炉加热至500℃，均匀温度10-12h，之后进行510-540℃两次回火，每次时间25-40h。
7.根据权利要求1所述的一种热轧工作辊制备工艺，其特征在于：所述步骤八中，喷射的料粉为Zr2O3、TiO2和NiCr-Cr3C2按照2∶1∶1的重量份数混合而成，送粉速度为20-25g/min，涂层的厚度为0.25-0.3mm。
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