镀锌线所用合金钢圈圆淬火辊生产工艺的制作方法

本发明涉及一种镀锌生产线所用的合金钢圈圆淬火辊生产工艺。

背景技术：

镀锌生产线所用的淬火辊，以前都是进口的，成本较高，由此国内企业进行技术开发研究，采用45钢板圈圆后焊接淬火辊，但由于45钢只能满足常温环境下使用，淬火辊的直径最大为Φ1500mm，而镀锌生产线顶辊最大直径达Φ2000mm,使用环境温度在250℃左右，因此使用45钢的淬火辊，连续出现质量问题，最短的一件使用仅四十八小时即报废，已难以满足日新月异的现代高新技术使用要求。

45#钢圈圆焊接淬火辊，只是用于常温环境，直径最大Φ1500mm，而顶辊最大直径为Φ2000mm,在2014年宝钢进口日本三晃公司的顶辊，连续出现质量问题，最短一件使用仅48h，在此情况下，宝钢下达试制任务，并提出原45#钢材料更改为40Cr合金钢，因合金钢淬透性是45#钢淬深的2倍，这样使用寿命即提高，成本降低，经使用质量稳定，现宝钢的大直径顶辊均为我公司制造，如宝钢的改造项目及宝钢湛江的新线。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种镀锌线所用合金钢圈圆淬火辊生产工艺，以提高淬火辊的产品合格率和使用寿命，降低成本，满足现代高新技术的使用要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镀锌线所用合金钢圈圆淬火辊生产工艺，具有如下步骤：

a、落料圈圆：根据技术要求并考虑淬火收缩率，计算40Cr钢板落料尺寸，对40Cr钢板加热后进行圈圆；

b、焊接加工：先对圈圆后的钢板进行预热，然后在圈圆后的钢板内外结合处分别进行焊接，其中外结合处所用焊材中主要成分的百分比含量为：C:0.45～0.55％，Si：0.40～0.50％；Mn：0.85～0.95％；Cr：1.25～1.35％；Ni：0.045～0.060％，焊接时控制焊接层间温度为400℃±2℃；

c、回圆处理：对焊接后的淬火辊进行回圆成形，淬火辊圆度不大于3mm；

d、对回圆处理好的淬火辊两端的淬火变形部车加工至淬火前尺寸；

e、淬火处理：对淬火辊进行淬火处理；

f、回火处理：对淬火处理后的淬火辊进行回火处理；

g、成形加工：对回火处理好的淬火辊车削加工至符合要求的尺寸。

具体说，上述各步骤中：

所述的步骤a中，将40Cr钢板加热850℃并保温一小时后，进行圈圆。

所述的步骤b中，圈圆后的钢板焊接处采用电加热装置预热至350℃，焊接时，内结合处选用与母材同等强度的10Mn2焊丝作为焊材材料，外结合处所用焊材中主要成分的百分比含量为：C:0.50％，Si：0.45％；Mn：0.90％；Cr：1.30％；Ni：0.05％，焊接时通过电加热装置控制焊接层间温度为400℃。

进一步地，所述的电加热装置包括分别设置在焊缝两侧的电热毯，电热毯线路连接有控制电热毯开启或关闭的温控仪。

所述的步骤c中，回圆处理是将焊接后的淬火辊立即进加热炉，从焊接时的350℃加热至850℃保温，保温时间按每毫米厚钢板保温三分钟确定，出炉后进行回圆处理，回圆后的淬火辊再进加热炉进行650℃回火消除应力，保温三小时后随炉冷却至200℃出炉。

所述的步骤d中，淬火辊两端部分别加工出为长度300mm、锥度为1°～3°的圆锥体，所述的圆锥体两端对称且直径大小一致。

所述的步骤e中，淬火处理采用中频淬火方式，淬火温度为1020℃，感应圈的移动速度为90mm/min,同时喷水冷却。

所述的步骤f中的回火处理是将淬火好的淬火辊进入循环风加热炉内加热并保温八小时以上。

所述的步骤g中，对回火处理好的淬火辊筒体车加工至符合要求尺寸。

本发明的有益效果是：本发明采用40Cr合金钢制作，利用合金钢淬透性为普通钢材二倍这一特性，提高了淬火辊大范围淬火硬度的均匀性，焊接时通过焊缝层间温度控制，有效地防止了焊缝内部产生气孔以及元素烧损，所选焊接材料能充分满足淬火后硬度与母材一致，无缺陷，解决了大直径、超薄壁淬火辊在热处理后的变形问题，有利于稳定淬火辊的质量，提高淬火辊的使用寿命，特别适用于250℃的环境温度下高档热镀锌生产线所用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是淬火前车加工淬火辊两端淬火变形部后的示意图。

图2是淬火后得到的淬火辊的示意图。

图3是本发明中淬火处理时所用电加热装置的结构示意图。

图中1.淬火辊 2.电热毯 3.温控仪 4.焊缝

具体实施方式

下面以直径Φ2000的40Cr合金钢圈圆淬火辊1为例，对本发明作进一步说明。

一种镀锌线所用合金钢圈圆淬火辊生产工艺，具有如下步骤：

a、落料圈圆：根据技术要求并考虑淬火收缩率，计算40Cr钢板落料尺寸，对40Cr钢板加热至850℃并保温一小时后，进行圈圆。

b、焊接加工：先对圈圆后的钢板焊接处采用电加热装置预热至350℃，然后在圈圆后的钢板内外结合处分别进行焊接，焊接采用氩弧焊，内结合处选用与母材同等强度的10Mn2焊丝作为焊材材料，外结合处所用焊材中主要成分的百分比含量为：C:0.50％，Si：0.45％；Mn：0.90％；Cr：1.30％；Ni：0.05％，焊接时通过电加热装置控制焊接层间温度为400℃。

具体说，如图3所示，所述的电加热装置包括分别设置在淬火辊1筒体焊缝4两侧的电热毯2，所述的电热毯2线路连接有控制电热毯2开启或关闭的温控仪3，焊接时通过温控仪3作用，当焊接层间温度达到400℃时，电热毯2断电停止加热，当焊接层间温度一旦低于400℃时，则电热毯2通电加热，从而确保淬火辊1的筒体焊缝4层间温度保持在400℃，以便将焊缝4内部气体溢出，防止焊缝4内部产生气孔，而使用氩弧焊能减少热输入量，防止元素烧损。

c、回圆处理：将焊接后的淬火辊1立即进加热炉，从焊接时的350℃加热至850℃保温，此温度既软化材料，增加塑性，又起到正火作用，为后续的淬火热处理作准备，而保温时间则按每毫米厚钢板保温三分钟确定，出炉后进行回圆处理，回圆后的淬火辊1再进加热炉进行650℃回火消除应力，保温三小时后随炉冷却至200℃出炉，确保淬火辊1圆度不大于3mm。

d、对回圆处理好的淬火辊1两端的淬火变形部车加工至淬火前尺寸，即在淬火辊1两端部分别加工出为长度300mm、锥度为2°的圆锥体，所述的圆锥体两端对称且直径大小一致，如图1所示。

e、淬火处理：对淬火辊1进行淬火处理；淬火处理采用中频淬火方式，淬火温度为1020℃，感应圈的移动速度为90mm/min,同时喷水冷却，由于淬火辊1直径大、壁簿，不可避免的变形，因此冷却采用内芯控制，在淬火前将冷却系统放入淬火辊1筒体内进行淬火，并在预先计算好收缩量的前提下保证过盈量，淬火收缩抱紧冷却系统，确保圆度，达到技术要求，淬火后得到的淬火辊1形状如图2所示。

f、回火处理：将淬火好的淬火辊1进入循环风加热炉内加热并保温八小时以上。

g、成形加工：对回火处理好的淬火辊1车削加工至符合要求的尺寸。

上述淬火辊1的筒体在淬火前的外圆尺寸为Φ2023，内孔为Φ1963，冷却系统外圆尺寸Φ1943.5，淬火后淬火辊1的筒体尺寸为Φ2003。

本发明采用40Cr合金钢制作，利用合金钢淬透性为普通钢材二倍这一特性，提高了淬火辊1大范围淬火硬度的均匀性，焊接时通过焊缝4层间温度控制，有效地防止了焊缝4内部产生气孔以及元素烧损，所选焊接材料能充分满足淬火后硬度与母材一致，无缺陷，解决了大直径、超薄壁淬火辊1在热处理后的变形问题，有利于稳定淬火辊1的质量，提高淬火辊1的使用寿命，特别适用于250℃的环境温度下高档热镀锌生产线所用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。