专利名称：一种支承辊逆变电源差温淬火装置及热处理方法
技术领域：
本发明属于材料表面热处理技术领域，涉及一种支承辊逆变电源差温淬火装置，本发明还涉及一种支承辊逆变电源差温加热及淬火方法。
背景技术：
长期以来，大型支承辊的热处理均采用工频连续加热扫描淬火、差温炉加热淬火(或半透烧加热)的工艺方法，前者虽然生产效率较高但硬化层分布不尽合理且深度较浅，难以发挥材料优势，而且也满足不了现代轧机的工作要求。而差温淬火处理方法一方面工艺周期长，生产效率低，能源消耗大且工作环境差、工人劳动强度大，同时还要设计制作专用保护水套保护轧辊辊颈不被加热；另一方面这种方法生产的轧辊残余应力大，该方法难以适应高Cr、高技术、高要求的支承辊的热处理生产，导致轧辊断裂等使用事故不断发生。·
发明内容
本发明的目的是提供一种支承辊逆变电源差温淬火装置，解决了现有技术工艺周期长，生产效率低，能源消耗大且工作环境差、工人劳动强度大的问题本发明的另一目的是提供一种支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，解决了现有技术中存在的支承辊辊身、辊颈技术要求不同，淬硬层深度不够，加热温度分布不均匀，导致产品质量差的问题。本发明所采用的技术方案是，一种支承辊逆变电源差温淬火装置，在机床机架底面中间位置设置有加热器总成，沿机床机架两侧分别竖直设置有一套主丝杠和一套副丝杠，两套主丝杠沿机床机架底面向上竖直设置，两套主丝杠之间套装有上横梁，上横梁的中间位置设置有吊杆，吊杆向下与吊具连接，吊具的下端用于连接待淬火的支承辊；两套副丝杠沿机床机架底面向下竖直设置，在两套副丝杠之间套装有下横梁，下横梁上表面中间位置设置有下顶尖，在两套副丝杠之间还设置有喷水雾装置；加热器总成另外连接有加热控制单元。本发明所采用的另一技术方案是，一种支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，利用上述的装置，按照以下步骤实施步骤1、对待淬火的支承辊进行预热将待淬火的支承辊在350°C 400°C加热；步骤2、快速加热和高温保温第一阶段，快速加热升温到930°C _960°C，根据辊身直径的不同升温时间为40-60分钟，第二阶段，淬火温度保温过程，总保温时间根据要求淬硬层深度，控制辊芯温度< 600°C，依据下述公式(2)来进行控制，其中的Ph为轧辊表面加热层深度，δ为电流透入深度，t0为350°C _930°C的加热时间，
权利要求
1.一种支承辊逆变电源差温淬火装置，其特征在于，在机床机架(15)底面中间位置设置有加热器总成(I )，沿机床机架(15)两侧分别竖直设置有一套主丝杠(16)和一套副丝杠(21)， 两套主丝杠(16)沿机床机架(15)底面向上竖直设置，两套主丝杠(16)之间套装有上横梁(17)，上横梁(17)的中间位置设置有吊杆(18)，吊杆(18)向下与吊具(23)连接，吊具(23)的下端用于连接待淬火的支承辊(13)； 两套副丝杠(21)沿机床机架(15)底面向下竖直设置，在两套副丝杠(21)之间套装有下横梁(19)，下横梁(19)上表面中间位置设置有下顶尖(22)，在两套副丝杠(21)之间还设置有喷水雾装置(20)； 加热器总成(I)另外连接有加热控制单元。
2.根据权利要求1所述的支承辊逆变电源差温淬火装置，其特征在于，所述的加热控制单元的结构是，加热器总成(I)包括主加热器和端头加热器，主加热器通过自耦变压器(3 )与30Hz-60Hz逆变电源(4)连接，辊身测温机构(7 )通过主加热器执行机构(6 )与计算机控制中心(2)连接，主加热器执行机构(6)同时与30Hz-60Hz逆变电源(4)连接，计算机控制中心(2)通过主加热器功率变送器(5)与30Hz-60Hz逆变电源(4)连接； 设置在加热器总成(I)两端的端头加热器分别通过一个端头淬火变压器(8)与一套200Hz-500Hz逆变电源(12)连接，每个200Hz-500Hz逆变电源(12)分别通过各自的端头加热器执行机构(10 )与计算机控制中心(2 )连接，计算机控制中心(2 )分别通过一个端头加热器执行机构(10 )与两套端头测温机构(11)连接，计算机控制中心(2 )分别通过一个端头功率变送器(9)与两套200Ηζ-500Ηζ逆变电源(12)连接。
3.根据权利要求2所述的支承辊逆变电源差温淬火装置，其特征在于，所述的主加热器和端头加热器的线圈采用大截面整根矩形铜管绕制而成，矩形铜管内通冷却水。
4.一种支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，其特征在于，利用权利要求1、2或3所述的装置，按照以下步骤实施 步骤1、对待淬火的支承辊(13)进行预热 将待淬火的支承辊(13)在350°C 400°C加热； 步骤2、快速加热和高温保温 第一阶段，快速加热升温到930°C -960°C，根据辊身直径的不同升温时间为40-60分钟， 第二阶段，淬火温度保温过程，总保温时间根据要求淬硬层深度，控制辊芯温度< 600°C，依据下述公式(2)来进行控制，其中的Ph为轧辊表面加热层深度，δ为电流透入深度，t0为350°C _930°C的加热时间，
5.根据权利要求4所述的支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，其特征在于所述的公式(2)的推导过程是， 在加热器的内部和周围产生电器频率相同的交变磁场，当轧辊置于加热器内，受交变磁场的作用，轧辊表层产生涡流，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的·36. 8%时，由该处到表面的的距离δ，称为电流透入深度，
6.按照权利要求4所述的支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，其特征在于 Ph根据轧辊淬硬层深度要求确定，一般按照淬硬层深度的2倍取值；b=2. 83mm/s2 ;、优选 60mino
7.按照权利要求4所述的支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，其特征在于， 所述的整体喷水雾冷却方法，具体步骤是先进行双泵喷水，双泵喷气，单泵喷气淬火过程，然后停止淬火，几分钟后观察支承辊(13)表面的返温状况，若超过IOCTC则继续喷气冷却。
全文摘要
本发明公开了一种支承辊逆变电源差温淬火装置，本发明还公开了一种支承辊逆变电源差温加热及淬火方法，步骤包括，步骤1、将待淬火的支承辊在350℃~400℃加热；步骤2、快速加热和高温保温，快速加热升温到930℃-960℃，升温时间为40-60分钟，再淬火温度保温过程；步骤3、喷水雾淬火及回火处理。本发明的装置及方法，加热保温效果好，减少了能耗和污染，工艺过程灵活可靠、可控性强，保证了支承辊表面硬度及淬硬层深度达到要求。
文档编号C21D1/667GK103014298SQ201210523598
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者牛宏堂, 李文, 高建文, 甄志亮, 王振 申请人:中冶陕压重工设备有限公司