本发明属于热处理技术领域，用于cr12mo1v1材质的森吉米尔轧机工作辊，涉及一种控制森吉米尔轧机工作辊淬火变形的热处理方法。
背景技术：
森吉米尔轧机是专用于不锈钢、硅钢及合金钢等难于变形的金属板卷的可逆式轧机，其轧辊布置形式不同于一般二辊式、四辊式轧机，可使工作辊因轧制力引起的挠度变形较小，轧制力能够均匀地分布到机架上。由于在轧机的辊系中工作辊属于直径最小，细长比最小的，其受到的轧制力极大，因此如何减小工作辊在制造过程中的残余应力，关系到该工作辊的轧制性能和使用寿命。
工作辊常规的校直方法是：1)在淬火后立即对工件进行矫直；2)在工件回火后利用余热对工件实施校直。cr12mo1v1的工作辊的热处理过程有两个难点：硬度和变形。工作辊硬度要求为hrc60-63，cr12mo1v1这种材质属于高碳高铬的莱氏体钢，具有良好的淬透性，截面在300mm以下时可以完全淬透，但是存在工作辊淬火后变形过大，残余应力过大的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种控制森吉米尔轧机工作辊淬火变形的热处理方法，解决了现有技术中工作辊淬火后变形过大，残余应力过大的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种控制森吉米尔轧机工作辊淬火变形的热处理方法，按照以下步骤实施：
步骤1：将工作辊在温度≤350℃时入炉，保温2h±0.2h；
步骤2：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至650±10℃，保温2h±0.2h；
步骤3：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至850±10℃，保温2h±0.2h；
步骤4：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至1060±10℃，保温2h±0.2h；
步骤5：将工作辊整体入油冷却，冷却时间为1h±0.1h；
步骤6：对工作辊实施校直；
步骤7：待工作辊冷却至室温后，将工作辊在炉内支平垫实；
步骤8：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至350℃±10℃，保温2h±0.2h；
步骤9：再将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至500±10℃，保温10h±0.5h；
步骤10：将工作辊从炉内取出，空冷至常温，根据工作辊表面情况视情进行后续的机加处理，即成。
本发明的有益效果是，通过对森吉米尔轧机工作辊的热处理工艺和校直方法的合理设计，采用高淬高回的热处理工艺，保证工作辊的整体硬度，且在回火过程中，利用蠕变原理，使得工作辊的变形在可控范围内，有效解决了该工作辊淬火后变形大，不易校直的问题，可靠性良好，校直断裂风险小。
附图说明
图1为本发明热处理对象的森吉米尔轧机工作辊外形示意图；
图2为本发明热处理过程中采用的v型垫块的示意图。
图中，1.工作辊，2.v型垫块，
a点、b点分别为工作辊的两端位置，c点为工作辊的中间点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明方法采取的热处理工艺为高淬高回，保证工作辊硬度的情况下，将工作辊组织内的残余奥氏体量控制到合理的范围内，使组织趋于稳定。同时由于这种莱氏体钢在由奥氏体向马氏体转变过程延续时间很长，在转变的初期工作辊整体的塑韧性较好，可以采用压力机进行校直，在转变的后期，组织中马氏体含量逐渐增多，工作辊的硬度上升，塑韧性下降，此时再采用压力机校直的方式会导致工作辊断裂。因此本发明的校直原则是在前期采用压力机压下的方式校直，在后期采用静压重物，使轧辊产生蠕变，从而控制轧辊变形量。
本发明的热处理方法，按照以下步骤实施：
步骤1：将工作辊在温度≤350℃时入炉，保温2h±0.2h；
步骤2：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至650±10℃，保温2h±0.2h；
步骤3：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至850±10℃，保温2h±0.2h；
步骤4：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至1060±10℃，保温2h±0.2h；
步骤5：将工作辊整体入油冷却，冷却时间为1h±0.1h；
步骤6：对工作辊实施校直；
步骤7：待工作辊冷却至室温后，将工作辊在炉内支平垫实，准备回火；
步骤8：将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至350℃±10℃，保温2h±0.2h；
步骤9：再将炉内温度按照升温速度≤60℃/h升温至500±10℃，保温10h±0.5h；
步骤10：将工作辊从炉内取出，空冷至常温，根据工作辊表面情况视情进行后续的机加处理，即成。
在步骤1中，在工作辊装炉时要求工作辊辊身辊颈各个部位都要支平垫实，避免工作辊在加热及升温过程中由于自重导致的变形；
在步骤6中，由于cr12mo1v1材质的马氏体开始转变的温度ms点在200℃左右，工作辊的组织是由奥氏体向马氏体的转变，奥氏体组织硬度仅为hb200左右，有良好的塑性和韧性，而马氏体组织具有高强度和较差的塑韧性，因此在这个时间段对工作辊实施校直，开裂风险小，因此在步骤5完毕后，立即在步骤6使用压力机对工作辊进行校直，校直后支点选取如图1中两端的支点(a点和b点)支撑工作辊，旋转工作辊，使用百分表检测辊身中间点(c点)的跳动值，均小于1mm；上述操作完成后在半小时后再次检测变形和重复上述校直过程，并标记高点所在母线的方向，直至使用红外测温仪器检测工作辊温度,保持≥40℃。
在步骤7中，将图2中的v型垫块2，支撑在如图1所示的a点、b点位置，将步骤6在中间点(c点)处检测的高点旋转至正上方，保证中间点悬空，且在中间点处下方塞入0.5mm或1mm的薄钢板，保证中间点辊身与下方钢板之间的间隙为1±0.5mm，对正中间点辊身压以重物，重物的重量为10吨。
在步骤9中，要求500±10℃回火，是由于cr12mo1v1材料成分中含有较多的cr、mo、v，在进行高温回火时，由于马氏体中合金碳化物的脱溶，和残余奥氏体继续转变为马氏体，工作辊的整体硬度再次提高，就可以保证工作辊所要求的高硬度；加之高温回火过程中对工作辊中的组织应力和热应力都有消除作用，使工作辊的组织和应力状态趋于平衡，能够更好的用于轧辊轧制。
通过以上步骤的处理后，最终得到的工作辊的硬度保持在hrc60-62，整体跳动小于1mm，通过后续的机加，得到工作辊的成品，完全满足对工作辊在轧制过程中的技术要求。
本发明的工作原理是：
1)从校直的角度考虑：由于cr12mo1v1的马氏体转变温度从200℃开始，一直到-100℃左右，都在转变，这一过程中工件受组织转变应力的作用，超过工件本身的屈服强度后，工件产生塑性变形，导致弯曲。工件在回火后组织已经基本稳定，硬度可达hrc58以上，这个阶段强度很高但塑韧性差，利用外力使其产生塑性变形时，工件断裂的风险极高；
2)从硬度的角度考虑：cr12mo1v1这种材质在淬火后存在二次硬化现象，即在500℃左右回火时，由于残余奥氏体的继续转变为马氏体以及碳化物的析出等因素，使得工件硬度有再次上升的现象，可以达到硬度的峰值hrc60-64。而低温回火在160-200℃，其作用为使得组织稳定并消除应力，硬度可达到hrc56-58；
3)从工件出油到回火结束这个时间段内，随着时间的推移，工件的组织内马氏体的含量逐步增加，其强度和硬度逐步提高，塑韧性逐步下降，在这一过程中外加一定的力，以抵消组织转变应力，从而控制工件变形；
可见，本发明将高温回火和蠕变控制变形创造性的结合在一起，有效控制了工作辊的变形，大大降低了工件在常规校直过程中断裂的风险，回火后工件的变形即可满足加工要求，提高了生产效率，降低了安全风险和能源消耗。