提高20CrNiMo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺的制作方法

提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺
技术领域
1.本发明属于金属材料热处理技术领域，特别涉及一种可以解决压延辊上机变形问题，进而提高压延辊使用寿命的提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺。


背景技术：

2.20crnimo是一种低碳合金钢，由于其合金成分含量较低，导致淬火效果较差，淬硬层深度较浅，尤其是对于外圆直径φ350~φ550mm大规格20crnimo压延辊，按照常规热处理工艺：采用850℃~870℃范围淬火+高温回火。热处理后出现压延辊外表面至皮下10mm范围硬度较高，能够满足要求，而皮下10mm至心部硬度下降幅度较大，出现偏软现象，致使压延辊整个截面硬度偏差＞30hb，在上机使用时经常出现变形导致生产停机，给客户造成生产进度缓慢及成本浪费，因此，急需一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺，来有效提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性，全截面硬度偏差控制在≤20hb范围内，解决压延辊上机变形问题，进而提高压延辊使用寿命，满足市场需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺，可以有效解决20crnimo压延辊热处理后出现全截面硬度偏差较大，从外表面至心部硬度逐渐降低现象，上机服役时发生变形，影响服役寿命。
4.为达上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺，具体工艺步骤如下：步骤1）、高温正火：将压延辊装入箱式加热炉，入炉温度≤450℃，以≤100℃/h的升温速度升温至880℃~920℃进行保温，保温3h~10h后出炉雾冷，采用鼓风机吹雾冷却2h，每半小时对压延辊进行旋转90度，确保雾冷均匀，执行完步骤1）将压延辊装入井式加热炉中执行淬火；步骤2）、淬火：入炉温度≤450℃，以≤100℃/h的升温速度升温至850℃~890℃进行保温，保温3h~10h，出炉淬火冷却，出炉空冷时间≤100s，然后将压延辊放入180吨的循环淬火水槽中先水冷8min~15min，水温控制在≤25℃，水冷时开启搅拌泵对淬火水搅拌，同时由天车吊挂压延辊进行上下窜动，打破蒸汽膜，强化冷却效果，随后将压延辊吊出淬火水槽空冷50s~100s，再次将压延辊放入180吨的循环淬火水槽中水冷8min~15min，此阶段水冷时开启循环水，不再对压延辊进行上下窜动，执行完步骤2）将压延辊装入井式加热炉中执行阶梯回火；步骤3）、阶梯回火：入炉温度≤450℃，以≤50℃/h~100℃/h升温速度升温至520℃~620℃，保温5h~20h， 然后升温至621℃~720℃进行保温，保温3h~8h后出炉空冷至室温，执行完步骤3）将压延辊装入井式加热炉中执行高温回火；步骤4）、高温回火：入炉温度≤450℃，以≤50℃/h~100℃/h升温速度升温至550℃~650℃进行保温，保温5h~20h后出炉空冷至室温。
5.所述20crnimo压延辊的外圆直径为φ350~φ550mm，保证全截面硬度偏差控制在≤20hb范围内求。
6.本发明工艺与现有技术相比，具有下述优点：按本发明一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺，1、将高温正火、淬火、阶梯回火、高温回火工艺有效相结合，通过反复的组织转变保证压延辊内部晶粒度细化及均匀化。
7.2、避免按常规热处理工艺生产的压延辊只有距外表面10mm以内硬度值满足客户要求，距10mm至往心部硬度出现软化现象，造成上机服役时出现变形现象。
8.3、强化淬火冷却系数，促进组织转变，增强淬硬层深度。
9.4、采用本发明，能够有效改善压延辊内部组织，去除内部应力，避免加工开裂。按本发明生产的外圆直径为φ350~φ550mm的20crnimo压延辊，全截面硬度偏差较小，实现全截面硬度均匀性，提高压延辊使用寿命，满足市场需求。
具体实施方式
10.实施例1：一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺，钢种：20crnimo，化学成分：c=0.19%，si=0.25%，mn=0.78%，cr=0.61%，ni=0.50%，s=0.0019%，p=0.012%，mo=0.22%，规格：φ460*φ230*4620mm，具体工艺如下：步骤1）、高温正火：将压延辊装入箱式加热炉，入炉温度230℃，以90℃/h的升温速度升温至900℃进行保温，保温4.5h后出炉雾冷，采用鼓风机吹雾冷却2h，每半小时对压延辊进行旋转90度，雾冷结束后将压延辊装入井式加热炉中淬火；步骤2）、待步骤1）结束后，将压延辊装入井式加热炉，执行淬火：入炉温度320℃，以90℃/h的升温速度升温至880℃进行保温，保温4.5h，出炉淬火冷却，出炉空冷时间60s，然后将压延辊放入180吨的循环淬火水槽中先水冷10min，水温控制在22.5℃，水冷时开启搅拌泵对淬火水搅拌，同时由天车吊挂压延辊进行上下窜动，打破蒸汽膜，强化冷却效果，随后将压延辊吊出淬火水槽空冷60s，再次将压延辊放入180吨的循环淬火水槽中水冷10min，此阶段水冷时开启循环水，不再对压延辊进行上下窜动，淬火结束后将压延辊装入井式加热炉中执行阶梯回火；步骤3）、待步骤2）结束后，将压延辊装入加热炉，执行阶梯回火：入炉温度270℃，以80℃/h升温速度升温至615℃保温6h， 然后升温至635℃进行保温，保温3h后出炉空冷至室温，空冷结束后将压延辊装入井式加热炉中执行高温回火；步骤4）、待步骤3）结束后，将压延辊装入井式加热炉，执行高温回火：入炉温度200℃，以≤80℃/h升温速度升温至590℃进行保温，保温9h后出炉空冷至室温。
11.按照上述热处理工艺生产后，检测结果如表1、表2所示：表1 力学性能检测结果
表2 表面硬度及全截面硬度检测结果（硬度偏差≤20hb）通过本发明一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺生产后，力学性能和全截面硬度检测结果满足要求。
12.实施例2：一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺钢种：20crnimo，化学成分：c=0.20%，si=0.25%，mn=0.76%，cr=0.58%，ni=0.49%，s=0.002%，p=0.012%，mo=0.22%，规格：φ460*φ230*4620mm，具体工艺如下：步骤1）、高温正火：将压延辊装入箱式加热炉，入炉温度200℃，以90℃/h的升温速度升温至900℃进行保温，保温4.5h后出炉雾冷，采用鼓风机吹雾冷却2h，每半小时对压延辊进行旋转90度，雾冷结束后将压延辊装入井式加热炉中淬火；步骤2）、待步骤1）结束后，将压延辊装入井式加热炉，执行淬火：入炉温度175℃，以90℃/h的升温速度升温至880℃进行保温，保温4.5h，出炉淬火冷却，出炉空冷时间68s，然后将压延辊放入180吨的循环淬火水槽中先水冷10min，水温控制在23.2℃，水冷时开启搅拌泵对淬火水搅拌，同时由天车吊挂压延辊进行上下窜动，打破蒸汽膜，强化冷却效果，随后将压延辊吊出淬火水槽空冷61s，再次将压延辊放入180吨的循环淬火水槽中水冷10min，此阶段水冷时开启循环水，不再对压延辊进行上下窜动，淬火结束后将压延辊装入井式加热炉中执行阶梯回火；步骤3）、待步骤2）结束后，将压延辊装入加热炉，执行阶梯回火：入炉温度270℃，以80℃/h升温速度升温至618℃保温6h， 然后升温至640℃进行保温，保温3h后出炉空冷至室温，空冷结束后将压延辊装入井式加热炉中执行高温回火。
13.步骤4）、待步骤3）结束后，将压延辊装入井式加热炉，执行高温回火：入炉温度200℃，以≤80℃/h升温速度升温至590℃进行保温，保温9h后出炉空冷至室温。
14.按照上述热处理工艺生产后，检测结果如表3、表4所示：表3 力学性能检测结果
表4 表面硬度及全截面硬度检测结果（硬度偏差≤20hb）通过本发明一种提高20crnimo压延辊全截面硬度均匀性的热处理工艺生产后，力学性能和全截面硬度检测结果满足要求。