一種支承輥預備熱處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種支承輥預備熱處理方法，包括對Cr3、Cr4、Cr5材料的支承輥進行倒角，再淬火處理，最后回火保溫一段時間后爐冷至室溫。其中淬火處理時采用噴霧冷卻系統對支承輥整體進行分區域、分時段冷卻，通過此種預備熱處理方法，不僅能實現支承輥輥頸的硬度技術要求，還能保證輥頸有足夠的綜合力學性能。適用于支承輥的預備熱處理工藝方法，也可應用于要求高硬度、耐磨性強的機械軸類件。本發明采用水霧為冷卻介質同時具有成本低、環保高效、應用廣泛、方法合理等優點。
【專利說明】一種支承輥預備熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料熱處理方法，具體涉及一種Cr3、Cr4、Cr5材料的支承輥預備熱處理方法，也適用于要求高硬度、耐磨性強的機械設備。
【背景技術】
[0002]大型鍛鋼支承輥是現代軋鋼設備的核心功能部件，主要承受工作輥或中間輥的軋制負荷，而大型鍛鋼支承輥的預備熱處理是整個支承輥生產過程中的關鍵工序，既要滿足輥頸硬度技術要求，又要保證輥頸有足夠的綜合力學性能，滿足支承輥使用工況的要求。目前，對大型鍛鋼支承輥的熱處理包括預備熱處理和最終熱處理兩個階段，預備熱處理主要目的:滿足輥頸硬度技術要求，又保證輥頸有足夠的綜合力學性能，例如:技術要求硬度35-55HSD ;機械性能Rm ^ 800MPa ;最終熱處理的主要目的:支承輥抗斷裂能力和抗沖擊能力得到改善，輥身表層區得耐磨性和抗剝落性得到提高；目前預備熱處理方法均為以油為介質調質，而油調質其成本高，對環境污染大，不僅有損勞動者的身心健康，而且油調質無法對支承輥各檔硬度進行控制，只能得到整體一致的硬度，無法滿足現代軋機自動化、高精度、高軋制速度等方向對支承輥綜合機械性能的發展要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種支承輥預備熱處理方法，將支承輥整體同時加熱，對輥身輥頸采用分階段噴霧冷卻的淬火方式，這種方式即能很好的控制輥身輥頸各項性能，避免了用油為調質介質的不足；又能節能、環保，降低生產成本。
[0004]為實現上述發明目的，本發明的技術方案包括:
一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
(1)對支承輥進行倒角；
(2)對支承輥進行淬火處理:在350°C~400°C保溫5~11小時，再進行600°C~650°C保溫11~24小時，再860°C~970°C保溫15~36小時，出爐，以水為調質介質，采用分區域、分階段噴霧冷卻系統進行分階段噴霧冷卻；
(3)冷卻后，進行300°C~400°C保溫11~24小時，再560°C~650°C保溫37~75小時，爐冷至200°C，再空冷至室溫。
[0005]作為本發明中所設計噴霧冷卻系統的優選實施方式:所述噴霧冷卻系統包括對稱分布的左、右噴嘴組，每噴嘴組至少包括一排噴嘴，并采用托輥裝置旋轉支承輥，并使整個噴霧系統可進行上下左右移動，增強了冷卻過程各部位溫度調節的均勻性，有效改善輥身組織的一致性。
[0006]作為本發明的進一步改進:上述步驟(2)中所述分區域、分階段噴霧冷卻系統具體為:根據直徑的粗細將支承輥分為若干區域，轉動支承輥，先開啟整排噴嘴對支承輥進行整體噴霧，噴霧冷卻至最小直徑區域溫度低于300°C時，關閉最小直徑區域對應的噴嘴；繼續對其它區域噴霧，至第二小直徑區域溫度低于300°C時，關閉其對應區域噴嘴；繼續對其它區域噴霧，按照直徑粗細逐步關閉各階段對應噴霧，最后至最大直徑區域溫度低于300°C時，關閉其對應區域噴嘴，即所有噴嘴關閉。本發明對壓輥淬火處理時各檔硬度進行分段嚴格控制，根據不同要求達到標準，避免資源浪費，節能降耗。
[0007]作為本發明的進一步改進:步驟(2)的具體操作內容為:轉動支承輥，轉動線速度5-50m/min ;調整噴嘴距輥身表面距離為300-800mm ;在第一階段時，噴霧系統水壓與風壓均為80-100KPa，噴霧噴頭全開，對軋輥進行全覆蓋，噴霧冷卻20-60分鐘，當支承輥輥頸最小直徑區的溫度低于300°C時，關閉支承輥輥頸最小直徑區對應的噴霧冷卻噴頭；在第二階段時，噴霧系統水壓與風壓均為50-80KPa，支承輥輥頸最小直徑區對應噴霧冷卻噴頭關閉后，其他區域繼續進行噴霧冷卻，噴霧冷卻20-60分鐘，當支承輥輥頸第二小直徑區溫度低于300°C時，關閉支承輥輥頸第二小直徑區對應噴霧冷卻噴頭；在第三階段時，噴霧系統水壓與風壓均為50-80KPa，支承輥輥頸第二小直徑區對應噴霧冷卻噴頭關閉后，其它區域繼續進行噴霧冷卻，噴霧冷卻10-40分鐘，當支承輥輥頸第三小直徑區溫度低于300°C時，關閉支承輥輥頸第三小直徑區噴霧冷卻噴頭；在第四階段時，噴霧系統水壓與風壓均為50-80KPa,支承輥輥頸第三小直徑區對應噴霧冷卻噴頭關閉后，只對支承輥輥身繼續進行噴霧冷卻，噴霧冷卻10-40分鐘，當支承輥輥身的溫度低于300°C時，關閉支承輥輥身對應噴頭；根據不同需求完成加工。
[0008]作為本發明的進一步改進:上述步驟(1)中的倒角具體操作為:采用高精度數控車床，進刀量控制在0.5mm-5mm,對支承輥進行車加工倒圓角。采用此種設備及參數，可有效避免因車加工設備及參數選擇不當，而導致產品出現環裂現象，甚至出現斷裂，從而造成重大損失的問題。
[0009]本發明中所涉及支承輥材料為Cr3、Cr4或Cr5。
[0010]本發明中，對于直徑大于1650mm的支承輥，所述每噴嘴組包括上、下兩排噴嘴并同時開啟。本發明克服了現有生產1650mm以上的支承輥的兩大難題:由于支承輥的長度擴大導致現油淬火場地無法使用的問題；由于支承輥的長度對輥身各處溫度均衡性控制的問題；本發明因地制宜，對于直徑較大的輥身，開啟上下兩層噴嘴，當輥身直徑較小時，則只需采用一層噴嘴即可，節省物力，節約成本，更加環保可行。
[0011]為了提高工作效率，以及滿足對支承輥各處溫度均衡性的控制，所述支承輥的轉動線速度5_50m/min。
[0012]本發明將Cr3、Cr4、Cr5材料的支承輥進行倒角，再采用噴霧冷卻技術進行淬火處理，最后保溫一端時間后冷卻至室溫，不僅滿足輥頸硬度技術要求，又保證輥頸有足夠的綜合力學性能；而且本發明不僅適用于支承輥預備熱處理方法，也可應用于于要求高硬度、耐磨性強的機械設備。
[0013]本發明的有益效果是:改善以油為介質調質時,成本高,對環境污染大,有損勞動者身心健康等問題。采用該預備熱處理后，可對支承輥各檔硬度進行控制，滿足現代軋機自動化、高精度、高軋制速度等方向對支承輥綜合機械性能的發展要求。
[0014]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1表示本發明加熱方法參數圖。[0016]圖2表示噴霧冷卻逐步控制示意圖。
[0017]圖3表示本發明后支承輥表面硬度圖。
[0018]圖4表示本發明后支承輥剝層硬度圖。
[0019]圖5表不本發明后支承棍表面金相圖。
[0020]圖6表示本發明后支承輥距表面15mm處金相圖。
[0021 ] 附圖中:1-支承輥輥頸①區、2-支承輥輥頸②區、3-支承輥輥頸③區、4-支承輥輥身④區、5為托輥裝置、6為噴嘴。
[0022]
【具體實施方式】
[0023]為了加深對本發明的理解，下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本發明，并不對本發明的保護范圍構成限定。
[0024]本發明首先用高精度數控車床對Cr3、Cr4、Cr5材料的支承輥進行倒圓角，進刀量控制在0.5-5_，可取得較好的效果，避免出現環裂及斷裂現象；參見附圖1所示:再將整個支承輥進行加熱，以每小時30°C~50°C加熱到350°C~400°C，保溫5~11小時，再以每小時30°C~80°C加熱到600°C~650°C，保溫11~16小時，再以每小時30°C~80°C加熱到860°C~970°C保溫15~24小時，出爐，以水為調質介質，采用噴霧冷卻系統進行分段冷卻；至冷卻后再進行整體加熱，以每小時30°C~80°C加熱到300°C~400°C，保溫11~24小時，再以每小時30°C~80°C加熱到560°C~650°C，保溫37~75小時，再爐冷至200°C，然后空冷至室溫。
[0025]參見附圖2:預備熱處理分區域、分階段噴霧冷卻系統方法參數
【權利要求】
1.一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)對支承輥進行倒角； (2)對支承輥進行淬火處理:在350°C~400°C保溫5~11小時，再進行600°C~650°C保溫11~24小時，再860°C~970°C保溫15~36小時，出爐，以水為介質，采用分區域、分階段噴霧冷卻系統進行分階段噴霧冷卻； (3)冷卻后，進行300°C~400°C保溫11~24小時，再560°C~650°C保溫37~75小時，循環抽風爐冷至200°C，再空冷至室溫。
2.根據權利要求1所述的一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于:所述噴霧冷卻系統包括對稱分布的左、右噴嘴組，每噴嘴組至少包括一排噴嘴，并采用托輥裝置使整個噴霧系統可進行上下左右移動。
3.根據權利要求2所述的一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于:步驟(2)中所述分區域、分階段噴霧冷卻系統內容為:根據直徑的粗細將支承輥分為若干區域，轉動支承輥，先開啟整排噴嘴對支承輥輥身和輥頸進行整體噴霧，噴霧冷卻至最小直徑區域溫度低于300°C時，關閉最小直徑區域對應的噴嘴；繼續對其它區域噴霧，至第二小直徑區域溫度低于300°C時，關閉其對應區域噴嘴；繼續對其它區域噴霧，按照直徑粗細逐步關閉各階段對應噴霧，最后至最大直徑區域溫度低于300°C時，關閉其對應區域噴嘴，即所有噴嘴關閉。
4.根據權利要求3所述的一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于:步驟(2)的具體操作內容為:轉動支承輥，轉動線速度5-50m/min ;調整噴嘴距輥身表面距離為300-800mm ； 在第一階段時，噴霧系統水壓與風壓均為80-100KPa，噴霧噴頭全開，對軋輥進行全覆蓋，噴霧冷卻20-60分鐘，當支承輥輥頸最小直徑區的溫度低于300°C時，關閉支承輥輥頸最小直徑區對應的噴霧冷卻噴頭； 在第二階段時，噴霧系統水壓與風壓均為50-80KPa，支承輥輥頸最小直徑區對應噴霧冷卻噴頭關閉后，其他區域繼續進行噴霧冷卻，噴霧冷卻20-60分鐘，當支承輥輥頸第二小直徑區溫度低于300°C時，關閉支承輥輥頸第二小直徑區對應噴霧冷卻噴頭； 在第三階段時，噴霧系統水壓與風壓均為50-80KPa，支承輥輥頸第二小直徑區對應噴霧冷卻噴頭關閉后，其它區域繼續進行噴霧冷卻，噴霧冷卻10-40分鐘，當支承輥輥頸第三小直徑區溫度低于300°C時，關閉支承輥輥頸第三小直徑區噴霧冷卻噴頭； 在第四階段時，噴霧系統水壓與風壓均為50-80KPa，支承輥輥頸第三小直徑區對應噴霧冷卻噴頭關閉后，只對支承輥輥身繼續進行噴霧冷卻，噴霧冷卻10-40分鐘，當支承輥輥身的溫度低于300°C時，關閉支承輥輥身對應噴頭；根據不同需求完成加工。
5.根據權利要求1所述的一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于:所述步驟I中的倒角具體操作為:采用高精度數控車床，進刀量控制在0.5mm-5mm，對支承輥輥身端部進行車加工倒圓角。
6.根據權利要求1所述的一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于:所述支承輥選用Cr3、Cr4、Cr5材料制成。
7.根據權利要求2所述的一種支承輥預備熱處理方法，其特征在于:對于直徑大于1400mm的支承輥，所述每噴嘴組包括上、下兩排噴嘴并同時開啟。
【文檔編號】C21D9/38GK103572034SQ201310569501
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2012年11月22日
【發明者】陳偉, 章大健, 王文明, 王惕, 胡現龍, 孫文忠 申請人:寶鋼軋輥科技有限責任公司