一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法与流程

本发明涉及提高硬度均匀性的热处理方法技术领域，尤其涉及一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法。

背景技术：

支承辊作为轧钢设备的重要工具及消耗件，始终伴随着轧钢技术的进步和轧钢装备的更新而不断发展，其性能直接决定轧制产品的成本、性能及产量。Cr5型锻钢支承辊合金含量较高，拥有优越的淬硬性、淬透性以及良好的耐磨性和抗断裂性，成为带钢轧机支承辊的主流产品。为制造出高性能支承辊，需要经过炼钢、锻造、热处理、机械加工等工序，尤其是热处理工序直接决定了支承辊的性能。支承辊热处理序包括锻后热处理、调质热处理及差温热处理，其中差温热处理是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，也是支承辊制造技术的核心所在，但目前差温热处理序中存在以下问题：差温加热完成后，需将支承辊吊至喷雾淬火机床冷却，吊转过程中工件处于空冷状态，边部效应致辊身肩部散热较快，喷雾冷却时辊身肩部温度(即淬火温度)低于辊身中部，从而导致辊身肩部不可避免的存在100-250mm“软带”，硬度均匀性指标ΔHSD≤5。

随着各钢厂对板型控制要求的不断提高，相应地对支承辊要求也越来越高，其中辊身硬度均匀性指标明显提高，有的要求ΔHSD≤3。限于设备及差温热处理的特点，如何减弱“软带”对硬度均匀性指标的影响成为支承辊制造商亟待解决的问题。这就需要寻求一种合适的热处理工艺方法，控制辊身边部软带，以满足支承辊辊身硬度均匀性指标，提升支承辊质量水平。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法，用以解决现有热处理方法处理后支承辊硬度均匀性低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法，该提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法为：

步骤1、在待处理的支承辊辊身上安装测温热电偶；

步骤2、将支承辊辊身肩部采用耐高温石棉毡进行粘敷包裹；

步骤3、将支承辊吊到带有风循环的中低温回火炉里，进行回火；

步骤4、出炉，检测辊身硬度，如果不满足支承辊的技术要求，则对支承辊再次进行回火，直至满足技术要求为止。

支承辊均为Cr5型锻钢制造。

步骤1中，在支承辊的辊身肩部、辊身中部各敷一支测温热电偶，用于监测后续支承辊温度变化。

步骤2中，支承辊辊身肩部包裹的耐高温石棉毡的宽度大于或等于300mm，厚度大于或等于80mm。

步骤3的具体步骤为：

步骤3.1、将支承辊吊到中低温回火炉里；

步骤3.2、将支承辊在200-300℃的炉温下保温5-15小时；

步骤3.3、以小于或等于40℃/h的升温速度将炉温升至450-550℃，并保温10-30小时；

步骤3.4、以小于或等于30℃/h的降温速度将炉温降至350-450℃；

步骤3.5、以小于或等于20℃/h的降温速度将炉温降至150℃以下；

步骤3.6、将支承辊从中低温回火炉中取出，并在空气中冷却至常温。

步骤3中，中低温回火炉中设有风机，风机带动中低温回火炉内的空气流动，并形成风循环。

步骤4中，测量支承辊的辊身硬度的检测位置距离支承辊的辊身端面的距离为60mm-100mm。

提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法适用的技术要求：

支承辊的辊身硬度为60-78HSD、硬度均匀性ΔHSD小于或等于4。

本发明有益效果如下：

(1)本发明提供的一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法，通过对辊身肩部包裹耐高温石棉毡的处理方式，使得辊身肩部温度低于其它位置，从而使辊身肩部“硬度降”低于其它位置，有效提高辊身硬度均匀性，满足用户对辊身硬度均匀性方面的技术要求；

(2)本发明提供的一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法，在其它各项性能指标满足技术要求的前提下对经差温热处理后的支承辊进行回火，一定程度上消除支承辊淬硬层内的残余应力，提高支承辊使用抗事故性；

(3)本发明提供的一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法，采用测温热电偶监控工件温度的方式，使得辊身淬硬层达到指定温度且辊身肩部温度低于其它位置，保温时间较短，工艺形式简单，生产成本较低，易于操作；

(4)本发明提供的一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法是对锻钢支承辊热处理工艺的创新，显著提高支承辊质量水平，提升支承辊使用性能，在本行业中有极大的推广使用价值。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法的温度曲线图；

图2为一种提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法处理的支承辊示意图；

图中：1-支承辊、2-耐高温石棉毡。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

一种提高锻钢支承辊1辊身硬度均匀性的热处理方法，该提高锻钢支承辊1辊身硬度均匀性的热处理方法为：

步骤1、在待处理的支承辊1辊身上安装测温热电偶；

步骤2、将支承辊1辊身肩部采用耐高温石棉毡2进行粘敷包裹；

步骤3、将支承辊1吊到带有风循环的中低温回火炉里，进行回火；

步骤4、出炉，检测辊身硬度，如果不满足支承辊的技术要求，则对支承辊1再次进行回火，直至满足技术要求为止。

支承辊1均为Cr5型锻钢制造。

步骤1中，在支承辊1的辊身肩部、辊身中部各敷一支测温热电偶，用于监测后续支承辊1温度变化。

如图2所示，步骤2中，支承辊1辊身肩部包裹的耐高温石棉毡2的宽度大于或等于300mm，厚度大于或等于80mm。

如图1所示，步骤3的具体步骤为：

步骤3.1、将支承辊1吊到中低温回火炉里；

步骤3.2、将支承辊1在200-300℃的炉温下保温5-15小时；

步骤3.3、以小于或等于40℃/h的升温速度将炉温升至450-550℃，并保温10-30小时；

步骤3.4、以小于或等于30℃/h的降温速度将炉温降至350-450℃；

步骤3.5、以小于或等于20℃/h的降温速度将炉温降至150℃以下；

步骤3.6、将支承辊1从中低温回火炉中取出，并在空气中冷却至常温。

步骤4中，测量支承辊1的辊身硬度的检测位置距离支承辊1的辊身端面的距离为60mm-100mm。

提高锻钢支承辊1辊身硬度均匀性的热处理方法适用的技术要求：

支承辊1的辊身硬度为60-78HSD、硬度均匀性ΔHSD小于或等于4。

使用本发明的方法处理用于带钢轧机上的高锻钢支承辊，材质为Cr5锻钢，其主要化学成分如下表：

实施例1

某钢厂冷酸轧支承辊，支承辊尺寸及主要技术要求如下表：

对上述支承辊进行现有差温热处理，硬度检测结果如下：

根据上述要求，需提高辊身硬度均匀性以满足技术要求，其具体的热处理工艺过程如下：

1)首先在支承辊辊身肩部、辊身中部各敷一支测温热电偶(共2支)，监控支承辊工件热处理过程中的温度情况。

2)如图2所示，在辊身肩部粘敷包裹厚度80mm、宽度350mm的耐高温石棉毡，主要目的减小辊身肩部的升温速度，使辊身肩部温度低于其它位置。

3)将包裹好的支承辊吊到带有风循环的中低温回火炉里进行热处理，具体步骤为：在炉温230±10℃下保持13h，然后以≤40℃/h的速度升炉温至520±10℃，此时辊身中部偶温330℃、肩部240℃；在520±10℃保持25h，此时辊身中部偶温515℃、肩部480℃；然后以≤30℃/h的冷却速度降低炉温至400℃，以更慢的速度≤20℃/h降低炉温至150℃以下，避免二次残余应力的产生；工件出炉空冷。

4)待支承辊冷却至室温后检测硬度，且辊身边部检测位置距辊身端面距离80mm，辊身硬度检测结果如下：

5)对比该支承辊补充回火之前的硬度检测结果及技术要求，辊身硬度均匀性有明显提高，且满足技术要求。

实施例2

某钢厂镀锌支承辊，支承辊尺寸及主要技术要求如下表：

对上述支承辊进行现有差温热处理，硬度检测结果如下：

根据上述要求，需提高辊身硬度均匀性以满足技术要求，其具体的热处理工艺过程如下：

1)首先在支承辊辊身肩部上下、辊身中部各敷一支测温热电偶(共2支)，监控支承辊工件热处理过程中的温度情况。

2)如图2所示，在辊身肩部粘敷包裹厚度100mm、宽度300mm的耐高温石棉毡；主要目的减小辊身肩部的升温速度，使辊身肩部温度低于其它位置。

3)将包裹好的支承辊吊到带有风循环的中低温回火炉里进行热处理，具体步骤为：在炉温220±10℃下保持8h，然后以≤40℃/h的速度升炉温至490±10℃，此时辊身中部偶温300℃、肩部230℃；在490±10℃保持15h，此时辊身中部偶温470℃、肩部440℃；然后以≤30℃/h的冷却速度降低炉温至400℃，以更慢的速度≤20℃/h降低炉温至150℃以下，避免二次残余应力的产生；工件出炉空冷。

4)待支承辊冷却至室温后检测硬度，且辊身边部检测位置距辊身端面距离60mm，辊身硬度检测结果如下：

5)对比该支承辊补充回火之前的硬度检测结果及技术要求，辊身硬度均匀性有明显提高，且满足技术要求。

通过上述实例可看出，采用本发明的热处理方法，可以满足支承辊辊身硬度60-78HSD、硬度均匀性ΔHSD≤4的要求，提高锻钢支承辊质量水平。

综上所述，本发明实施例提供了提高锻钢支承辊辊身硬度均匀性的热处理方法，采用对辊身肩部粘敷包裹耐高温石棉毡的方式，对差温热处理后的支承辊进行回火，有效控制了辊身边部软带，辊身硬度均匀性明显提高，提升了支承辊质量水平。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。