宽厚板支承辊的热处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种宽厚板支承辊的热处理方法，用于对辊身长度为3500～4300mm的支承辊工件辊身表面进行热处理，包括如下步骤：第一步，预热；第二步，差温加热；先将差温炉在800～850℃的温度下空烧≥4小时后，将预热后的工件转入差温炉；再升温至1000～1050℃，进行保温，保温时间2～5小时；然后降温至900～950℃，进行保温，保温时间为2～6小时；第三步，喷雾淬火；第四步，回火。本发明能够提高支承辊的耐磨性和使用寿命，使支承辊辊身表面具有良好的硬度与耐磨性，且辊身芯部与辊颈保持原有良好的综合机械性能；同时改变了传统大型宽厚板支承辊台车炉不透烧整体加热淬火的工艺方式，减少了回火次数，缩短了生产周期，降低了生产成本。
【专利说明】宽厚板支承辊的热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锻钢的热处理方法，具体涉及一种宽厚板支承辊的热处理方法。【背景技术】
[0002]宽厚板轧机是带有支承辊的四辊轧机，轧制载荷通过工作辊、中间辊传递给支承辊并最终由支承辊承担。支承辊的作用就是支撑工作辊使其减小工作辊的弯曲变形从而提闻板厚精度和板形质量。
[0003]辊身长度为3500~4300mm的大型锻钢宽厚板支承辊是轧辊产品中尺寸大、制造难度高的品种，具有高技术含量、高附加值的特点，广泛应用于船舰、高压容器、大口径石油管、锅炉、海洋开发和机械制造等方面，是现代化建设不可缺少的极为重要的钢材品种。近年来随着四辊可逆宽厚板轧机的迅速增加，高硬度宽厚板轧机支承辊的需求量不断增加，同时对宽厚板支承辊的冶金质量、支承辊材质、淬硬层深度、辊身硬度均匀性、特大型支承辊制造技术的要求越来越高。其中最终热处理是决定支承辊工作层组织、硬度分布、应力分布和使用性能的关键工序，也是支承辊制造的核心所在。传统最终热处理主要有差温热处理、台车炉不透烧加热淬火及工频整体感应加热淬火。
[0004]大型锻钢宽厚板支承辊由于工件尺寸大、重量大，辊身表面硬度、淬硬层深度要求较高，并且受加热设备所限，一般采用台车炉不透烧加热淬火作为最终性能热处理。支承辊通过普通台车式煤气炉快速升温并适当保持后出炉喷雾淬火，由于支承辊辊颈一并炉内加热，喷雾淬火时需要增加保护辊颈措施，整体回火后还需二次回火，以保证辊颈的机械性能要求，因此现有的热处理方法生产成本高，生产效率低。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种宽厚板支承辊的热处理方法，它可以提高
生产效率。
[0006]为解决上述技术问题，本发明宽厚板支承辊的热处理方法的技术解决方案为:
[0007]用于对辊身长度为3500~4300mm的支承辊工件辊身表面进行热处理，包括如下步骤:
[0008]第一步，预热；
[0009]将工件在300±10°C的温度下保温10~20小时，然后将工件以≤30°C /h的升温速度预热至500~600°C，进行保温，保温时间≥35小时；
[0010]第二步，差温加热；
[0011]先将差温炉在800~850°C的温度下空烧≥4小时后，将预热后的工件转入差温炉；
[0012]再将工件以100~200°C /h的升温速度迅速升温至1000~1050°C，进行保温，保温时间2~5小时；
[0013]然后将工件以50~100°C /h的降温速度降温至900~950°C，进行保温，保温时间为2~6小时；
[0014]第三步，喷雾淬火；
[0015]差温加热结束后，将工件出炉并转至喷淬机进行喷雾淬火；
[0016]所述喷雾淬火的方法如下:
[0017]第一阶段，开启喷淬机的四排喷嘴，将水压和气压均控制在0.20~0.35MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟；
[0018]第二阶段，开启四排喷嘴，使处于斜对角的其中两排喷嘴的水压为0，气压为0.20~0.30MPa，另外两排喷嘴的水压和气压均控制在0.20~0.30MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟；
[0019]第三阶段，开启处于斜对角的两排喷嘴，将其水压和气压均控制在0.10~0.20MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟；
[0020]第四阶段，开启处于斜对角的两排喷嘴，将其水压和气压均控制在0.05~0.lOMPa，对工件进行喷雾冷却50~80分钟。
[0021]第四步，回火；
[0022]喷雾淬火结束后，将工件进炉回火，将工件在300±10°C的温度下保温10~20小时；
[0023]然后以≤200C /h的升温速度升温至550~600°C，进行保温，保温时间80~120小时，实现回火；
[0024]回火结束后，以≤20°C /h的降温速度降温至300± 10°C，再以≤10°C /h的降温速度降温至≤150°C后，出炉空冷。
[0025]本发明可以达到的技术效果是:
[0026]本发明能够减少台车炉整体不透烧淬火辊颈保护和二次回火的工序，降低热处理风险，节省生产成本，有效地提高生产效率。
[0027]本发明采用差温热处理的工艺方法，通过采用卧式差温炉对支承辊辊身进行快速加热，然后置于喷淬机进行喷雾冷却，使支承辊辊身表面获得一定深度的高硬度马氏体或贝氏体组织，而辊颈、芯部仍然保持具有良好机械性能的调质态组织，从而满足辊身硬度、淬硬层深度要求和辊身芯部、辊颈良好综合机械性能要求，提高支承辊使用寿命。
[0028]本发明能够提高支承辊的耐磨性和使用寿命，使支承辊辊身表面具有良好的硬度与耐磨性，且辊身芯部与辊颈保持原有良好的综合机械性能；同时改变了传统大型宽厚板支承辊台车炉不透烧整体加热淬火的工艺方式，减少了回火次数，缩短了生产周期，降低了生产成本。
[0029]本发明解决了辊身长度为3500~4300mm宽厚板支承辊的生产制造难点，使辊身硬度以及淬硬层深度等技术要求均达到设计要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0031]图1是本发明宽厚板支承辊的热处理方法的示意图。
【具体实施方式】[0032]如图1所示，本发明宽厚板支承辊的热处理方法，用于对辊身长度为3500~4300mm的支承辊工件辊身表面进行热处理，包括如下步骤:
[0033]第一步，预热；
[0034]将工件在300±10°C的温度下保温10~20小时，然后将工件以≤30°C /h的升温速度预热至500~600°C，进行保温，保温时间> 35小时，使工件内外温度均匀；
[0035]支承辊工件在进行快速加热之前必须进行整体预热，以减少后续快速加热所造成的辊身内外应力过大而开裂的现象，同时也能够保证差温加热的升温速度；预热温度以500~600°C为宜，预热时间应能保证辊身内外温差一致，使辊面截面完全进入塑性状态，也能够使锻件有较好的差温加热效果；
[0036]第二步，差温加热；
[0037]将差温炉在800~850°C的温度下空烧≥4小时后，将预热后的工件转入差温炉；
[0038]第一阶段，通过强烈的辐射对流传热方式，以100~200°C /h的升温速度使工件表面迅速升温至1000~1050°C，进行保温，保温时间2~5小时；
[0039]第二阶段，将工件以50~100°C /h的降温速度缓冷降温至900~950°C，进行保温(保温时间按实际辊身直径、淬硬层深度综合确定，一般为2~6小时，以避免辊面过热)，使辊身表面一定深度范围内材料完成奥氏体化；
[0040]本发明在工件转入差温炉之前，使炉体先800~850°C空烧，能够保证后续功率升温;
[0041]本发明通过高速烧嘴喷射火焰对辊身表面进行快速加热，造成内外温差，使工件表层获得一定深度的奥氏体化层，而工件芯部仍维持在相变点以下。
[0042]第三步，喷雾淬火；
[0043]差温加热结束后，将工件出炉并转至喷淬机进行喷雾淬火，并使喷淬机的四排喷嘴相对于工件的回转中心圆周均布；
[0044]如表1所示，喷雾淬火的方法如下:
[0045]第一阶段，开启喷淬机的四排喷嘴，将水压和气压均控制在0.20~0.35MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟；
[0046]第二阶段，开启四排喷嘴，使处于斜对角的其中两排喷嘴的水压为0，气压为0.20~0.30MPa，另外两排喷嘴(处于另一斜对角)的水压和气压均控制在0.20~
0.30MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟；
[0047]第三阶段，开启处于斜对角的两排喷嘴(处于另一斜对角的两排喷嘴保持关闭)，将其水压和气压均控制在0.10~0.20MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟；
[0048]第四阶段，开启处于斜对角的两排喷嘴(处于另一斜对角的两排喷嘴保持关闭)，将其水压和气压均控制在0.05~0.lOMPa，对工件进行喷雾冷却50~80分钟；
【权利要求】
1.一种宽厚板支承辊的热处理方法，其特征在于，用于对辊身长度为3500~4300mm的支承辊工件辊身表面进行热处理，包括如下步骤: 第一步，预热； 将工件在300±10°C的温度下保温10~20小时，然后将工件以≤300C /h的升温速度预热至500~600°C，进行保温，保温时间≥35小时； 第二步，差温加热； 先将差温炉在800~850°C的温度下空烧≥4小时后，将预热后的工件转入差温炉； 再将工件以100~200°C /h的升温速度迅速升温至1000~1050°C，进行保温，保温时间2~5小时； 然后将工件以50~100°C /h的降温速度降温至900~950°C，进行保温，保温时间为2~6小时； 第三步，喷雾淬火； 差温加热结束后，将工件出炉并转至喷淬机进行喷雾淬火； 第四步，回火； 喷雾淬火结束后，将工件进炉回火，将工件在300±10°C的温度下保温10~20小时； 然后以≤200C /h的升温速度升温至550~600°C，进行保温，保温时间80~120小时，实现回火； 回火结束后，以≤20°C /h的降温速度降温至300 ± I (TC，再以≤I (TC /h的降温速度降温至≤150°C后，出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的宽厚板支承辊的热处理方法，其特征在于，所述第三步喷雾淬火的方法如下: 第一阶段，开启喷淬机的四排喷嘴，将水压和气压均控制在0.20~0.35MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟； 第二阶段，开启四排喷嘴，使处于斜对角的其中两排喷嘴的水压为0，气压为0.20~0.30MPa，另外两排喷嘴的水压和气压均控制在0.20~0.30MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟； 第三阶段，开启处于斜对角的两排喷嘴，将其水压和气压均控制在0.10~0.20MPa，对工件进行喷雾冷却20~40分钟； 第四阶段，开启处于斜对角的两排喷嘴，将其水压和气压均控制在0.05~0.1OMPaJi工件进行喷雾冷却50~80分钟。
【文档编号】C21D9/36GK103572033SQ201210279076
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】陆寅松, 彭星伟, 胡志强 申请人:上海重型机器厂有限公司