CN115491469A - 报废高速钢轧辊的再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种报废高速钢轧辊的再生方法，包括对报废高速钢轧辊依次进行正火处理、退火处理、调质处理、表面淬火处理、低温处理、冷处理以及回火处理；其中，正火处理是在工频表面淬火机床上进行的，低温处理温度为50～100℃。本发明的报废高速钢轧辊的再生方法在表面淬火处理和冷处理之间增加低温处理能够避免再生过程中出现开裂事故，而在调质处理之前采用正火处理+退火处理，尤其是在工频表面淬火机床上进行正火处理，这样不仅能够有效细化晶粒，使碳化物分布更均匀，而且还可以使退火处理后的球状珠光体更加均匀，从而使高速钢轧辊辊身表面组织更均匀，最终得到辊身硬度均匀性≤2HSD、组织晶粒度达到8～9级的再生高速钢轧辊。

Description

报废高速钢轧辊的再生方法
技术领域
本发明属于高速钢轧辊技术领域，具体涉及一种报废高速钢轧辊的再生方法。
背景技术
近年来随着汽车板、家电板等高强度高等级板材需求稳步上升趋势，因此对于轧机中关键部件轧辊的性能要求也越来越高，改变轧辊材质是提升轧辊综合性能的重要措施之一，轧辊材质升级明显趋势就是提高Cr、V、Mo等合金元素来提高合金化程度，在冷轧辊材质主要表现为由Cr2、Cr3、Cr5逐步升级为半高速钢、高速钢材质。随着高速钢轧辊中的合金碳化物数量的提升，使得其具备优异的耐磨性、抗冲击抗事故性，得以满足轧制高强度钢的轧制工况要求。
轧辊为易耗件，当其辊身表面单边深度的20～50mm的淬硬层使用完成后即正常报废。对于使用报废的轧辊目前主要有两种处理方式：（1）直接熔炼、铸造成其他产品；（2）循环再生为一种小规格的轧辊。
目前，报废轧辊（主要为锻钢冷轧工作辊）的常规再生方法如下：高温退火/高温回火、调质热处理、表面淬火处理（也即最终热处理）。
对于Cr2、Cr3、Cr5材质的锻钢轧辊，由于在轧辊制造时即经过充分锻造和电渣重熔。因此，辊身表面以下150mm深度范围内的夹杂物、碳化物偏析等情况均控制的非常好，采用上述常规再生方法即可实现循环再生，例如，文献1和文献2均涉及Cr5材质报废轧辊的再生方法。
但是，对于高速钢轧辊，随着合金元素的量的增加，碳化物强度高、数量多，锻造难度大，即使采用电渣重熔也会造成辊身表面以下一定深度的碳化物会出现偏析、网状等缺陷，采用上述常规方法进行循环再生很容易由于碳化物的偏析、偏聚导致开裂、剥落等事故发生率。另外，高速钢轧辊的循环再生面对的另一个问题就是硬度均匀性较差，通常≥3HSD，这样也会大大影响其轧制性能。
文献3公开了一种利用电渣重熔实现报废锻钢冷轧辊辊坯再生的方法，该方法虽然能够实现Cr6及以上系列的锻钢冷轧辊以及合金含量更高的半高速钢及高速钢轧辊的循环再生。但是，该再生方法工艺较为复杂，条件较为苛刻，不适合大规模推广应用。
文献1：中国专利文献CN102618710A，公开日2012年8月1日。
文献2：中国专利文献CN103074482A，公开日2013年5月1日。
文献3：中国专利文献CN108251652A，公开日2018年7月6日。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种不仅能够避免再生过程中出现开裂，而且能够获得较好的硬度均匀性，尤其是工艺操作较为简单方便的报废高速钢轧辊的再生方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：包括对报废高速钢轧辊依次进行正火处理、退火处理、调质处理、表面淬火处理、低温处理、冷处理以及回火处理。
上述正火处理是本申请的报废高速钢轧辊的再生方法的关键工序之一。
常规正火处理都是在箱式电阻炉中进行的。
本申请的正火处理则是先在箱式电阻炉进行第一次预热，温度为350～400℃；然后吊至工频表面淬火机床上进行第二次预热，温度为600～650℃；接着在工频表面淬火机床上进行正火处理，温度为1000～1050℃。
在工频表面淬火机床进行正火，具有加热温度高、行速快的特点，而高温短时的热处理不仅能够有效细化晶粒，使碳化物分布更均匀，而且还可以使退火处理后的球状珠光体更加均匀，从而使高速钢轧辊辊身表面组织更均匀。
正火处理后，将报废高速钢从工频表面淬火机床上吊下，先风冷至530～550℃，然后转入退火炉中，在280～320℃的温度下进行除应力退火，风冷过程中每隔5min测量一次辊身温度。
上述调质处理温度为900～1000℃，时间为6～24h。
上述表面淬火处理温度为1010～1100℃。
上述低温处理则是本申请的报废高速钢轧辊的再生方法的另一关键工序。
为了进一步将残余奥氏体转化为马氏体，表面淬火处理后通常直接进行冷处理，然而，申请人经过大量实验发现，对报废高速钢采用这种冷处理方式极易出现开裂风险，因此，本申请的再生方法在冷处理之前，先进行低温处理，避免开裂发生。
所述低温处理的温度为50～100℃，时间为24～48h。
上述冷处理的温度为-130～-65℃，时间为3～6h。
上述回火处理温度为500～550℃，时间为24～72h。
本发明具有的积极效果：
（1）本发明的报废高速钢轧辊的再生方法在表面淬火处理后，先进行一段时间的低温处理，然后再进行冷处理，这样能够避免再生过程中出现开裂事故，而且有效淬硬层深度可以达到30mm以上。
（2）本发明的报废高速钢轧辊的再生方法在调质处理之前采用正火处理+退火处理，尤其是在工频表面淬火机床上进行正火处理，这样不仅能够有效细化晶粒，使碳化物分布更均匀，而且还可以使退火处理后的球状珠光体更加均匀，从而使高速钢轧辊辊身表面组织更均匀，最终得到辊身硬度均匀性≤2HSD、组织晶粒度达到8～9级的再生高速钢轧辊。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的报废高速钢轧辊的再生方法具有以下步骤：
①对报废高速钢轧辊进行正火处理。
先将报废高速钢轧辊在箱式电阻炉进行第一次预热，温度为370～380℃；然后吊至工频表面淬火机床上进行第二次预热，温度为620～630℃；接着在工频表面淬火机床上进行正火处理，温度为1020～1030℃。
本实施例的报废高速钢轧辊的材质如下：碳0.95%、硅0.60%、锰0.40%、铬8.30%、钼2.00%、钒1.50%、镍≤0.30%、钨1.20%、磷≤0.020%、硫≤0.015%、其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例的报废高速钢轧辊的技术指标如下：辊身表面硬度为85～92HSD，淬硬层深度≥35mm，报废时硬度降≤5HSD。
②退火处理。
正火处理后，将报废高速钢从工频表面淬火机床上吊下，先风冷至535～540℃，然后转入退火炉中，在300℃的温度下进行除应力退火，风冷过程中每隔5min测量一次辊身温度。
③调质处理。
退火处理后，进行调质处理，温度为950～960℃，时间为12h。
④表面淬火处理。
调质处理后，进行表面淬火处理，温度为1040～1070℃。
⑤低温处理。
表面淬火处理后，进行低温处理，温度为70～75℃，时间为36h。
⑥冷处理。
低温处理后，进行冷处理，温度为-75～-70℃，时间为4.5h。
⑦回火处理。
冷处理后，进行回火处理，温度为520～530℃，时间为48h。
经检测，实施例1的再生方法得到的高速钢轧辊未发生开裂事故，组织晶粒度为8～9级，辊身表面硬度为88～89HSD，硬度均匀性为≤2HSD，淬硬层深度为37～38mm，残余奥氏体含量为4.0%。
（实施例2～实施例3）
各实施例的制备方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3
箱式电阻炉预热温度 370～380℃ 360～370℃ 380～390℃
工频表面淬火机床预热温度 620～630℃ 610～620℃ 630～640℃
工频表面淬火机床正火温度 1020～1030℃ 1010～1020℃ 1030～1040℃
风冷结束温度 535～540℃ 530～535℃ 540～545℃
调质处理 950～960℃/12h 930～940℃/15h 970～980℃/10h
表面淬火处理 1040～1070℃ 1010～1040℃ 1070～1100℃
低温处理 70～75℃/36h 65～70℃/40h 75～80℃/30h
冷处理 -75～-70℃/4.5h -80～-75℃/4h -70～-65℃/5h
回火处理 520～530℃/48h 510～520℃/60h 530～540℃/40h
是否开裂 无开裂 无开裂 无开裂
组织晶粒度 8～9级 9级 8级
辊身表面硬度 88～89HSD 87～88HSD 88～89HSD
硬度均匀性 ≤2HSD ≤2HSD ≤2HSD
淬硬层深度 37～38mm 35～36mm 38～39mm
残余奥氏体含量 4.0% 3.5% 4.5%
（对比例1）
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：没有步骤⑤的低温处理。
结果：在冷处理过程中出现开裂事故。
（对比例2）
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤③的调质处理之前没有本申请的正火处理+退火处理，而是采用高温回火处理，温度为700～710℃，时间为18h。
（对比例3）
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤③的调质处理之前没有本申请的正火处理+退火处理，而是采用高温退火处理，温度为600～610℃，时间为12h。
（对比例4）
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤①的正火处理均是在箱式电阻炉中进行的，也即，先在箱式电阻炉中进行第一次预热，温度为370～380℃；然后在箱式电阻炉中进行第二次预热，温度为620～630℃；接着在箱式电阻炉中进行正火处理，温度为1020～1030℃。
表2
实施例1 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
是否开裂 无开裂 开裂 无开裂 无开裂 无开裂
组织晶粒度 8～9级 / 5～6级 5～6级 7～8级
辊身表面硬度 88～89HSD / 82～86HSD 83～87HSD 84～87HSD
硬度均匀性 ≤2HSD / ≥4HSD ≥4HSD ≥3HSD
淬硬层深度 37～38mm / 32～33mm 31～32mm 33～34mm
残余奥氏体量 4.0% / 10.2% 9.6% 7.0%

Claims (7)

1.一种报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：包括对报废高速钢轧辊依次进行正火处理、退火处理、调质处理、表面淬火处理、低温处理、冷处理以及回火处理。
2.根据权利要求1所述的报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：所述低温处理的温度为50～100℃，时间为24～48h。
3.根据权利要求1或2所述的报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：所述正火处理是先在箱式电阻炉进行第一次预热，温度为350～400℃；然后吊至工频表面淬火机床上进行第二次预热，温度为600～650℃；接着在工频表面淬火机床上进行正火处理，温度为1000～1050℃。
4.根据权利要求3所述的报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：所述退火处理是在所述正火处理后，将报废高速钢从工频表面淬火机床上吊下，先风冷至530～550℃，然后转入退火炉中，在280～320℃的温度下进行除应力退火。
5.根据权利要求4所述的报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：所述调质处理温度为900～1000℃，时间为6～24h；所述表面淬火处理温度为1010～1100℃；所述冷处理的温度为-130～-65℃，时间为3～6h；所述回火处理温度为500～550℃，时间为24～72h。
6.根据权利要求3所述的报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：所述调质处理温度为900～1000℃，时间为6～24h；所述表面淬火处理温度为1010～1100℃；所述冷处理的温度为-130～-65℃，时间为3～6h；所述回火处理温度为500～550℃，时间为24～72h。
7.根据权利要求1或2所述的报废高速钢轧辊的再生方法，其特征在于：所述调质处理温度为900～1000℃，时间为6～24h；所述表面淬火处理温度为1010～1100℃；所述冷处理的温度为-130～-65℃，时间为3～6h；所述回火处理温度为500～550℃，时间为24～72h。
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