专利名称：一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法
技术领域：
本发明涉及一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法。
背景技术：
对于轧辊辊身淬硬层深度的测定，最常见的办法就是采用剥层或者切片检验径向硬度分布情况，但是这两种方法均存在耗费时间长，占用设备久，同时，试验材料消耗大，成本高，一支试验辊进行一次淬硬层测定后基本就报废了，因此，要优化热处理工艺，并研究热处理工艺参数变化对轧辊淬硬层深度的影响时就需耗费大量的试验辊用料，费时费力且成本消耗也大，所以，研究一种可反复利用，成本较低的测定轧辊辊身淬硬层深度的方法对于轧辊表面淬火工艺的研究及改进具有极为重要的意义。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种成本低、试验材料及设备可反复利用，测定效率高，试验结果可信度高的测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其大大节省了生产过程中的摸索时间，降低了产品不合格风险。本发明实现上述目的的技术方案为一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其特征在于包括以下步骤
a)选择测试所用试验辊；
b )在轧辊一端的端面上布置包括形成在近表面位置、技术要求所需获得的淬硬层深度位置和近辊颈位置的3个测温孔基点在内的多个测温孔基点，所述每个测温孔基点的径向距离不同且相邻两个测温孔基点之间形成的中心角相等；
c)顺着测温孔基点轴向打孔形成深度不同的多个测温孔，其中近辊颈位置的测温孔为斜孔，其连接轧辊的中心点；
d)埋设热电偶在每个测温孔中埋设热电偶进行温度采集，所述热电偶的输出端通过补偿导线与温度采集仪输入端相连接；
e)温度采集根据工艺要求对轧辊进行加热、冷却工艺，通过温度记录仪记录和储存热电偶采集的在加热、冷却过程中轧辊径向、轴向各位置的温度变化规律；
f)试验结果分析，得出结论测温试验完成后，读取温度记录仪中的数据，进行数据的整理、分析，得出结论。
为了精确测定轧辊辊身淬硬层深度以及摸索工艺参数与淬硬层深度的变化规律，本发明对测温孔位置进行了合理布局，其中由于感应加热具有集肤效应，同时辊身表面在快速加热升温过程中由于与外部空气接触，散热速度较快，因此辊身表面的温度都较辊身次表层温度低，所以对近表面位置设置测温孔可以有效控制加热功率，确保奥氏体晶粒尺寸在加热过程中不出现明显粗大现象；在需要获得的淬硬层深度位置设置测温孔可以根据该位置的温度变化情况，可以确定加热所需时间的多少；在近辊颈位置设置测温孔，可以利用其位置关系斜向打孔采集辊身中心的温度，而辊身中心点是淬硬层深度测量过程中重要的测温位置，通过在辊身中心位置设置测温孔，还可以对该位置温度进行有效控制，可以使淬硬层与中心层形成很好的差温效果，使得在后续冷却过程中得到较深的淬硬层深度；。为了摸索工艺参数与淬硬层深度的关系，同时提高结论的可信度，增加测温孔的数量，所述多个测温孔基点根据径向距大小顺序排布，相邻测温孔基点的径向距相差控制在 5_30mm。在测定辊身径向淬硬深度的同时，为了了解辊身轴向硬度的均匀性并推导出可靠的结论，所述多个测温孔中至少包括 孔深为100-300mm的测温孔，孔深为辊长一半的测温孔，孔深至距轧辊另一侧端面100-300mm的测温孔。作为本发明的优选实施例所述测温孔的直径在5 8_之间。所述热电偶为带卡套的螺纹铠装热电偶，其能保证热电偶端部测温点与辊身充分、紧固接触，并且在整个测温过程中(感应加热、轧辊吊装转移、油池冷却和箱炉回火等)能始终保证测温的有效性。本发明所述的测定方法具备试验数据详尽、试验周期短，一般一次试验的工艺时间在4飞小时左右，试验成本低，试验材料及设备可反复利用，试验结果可信度高等特点。同时，在试验过程中能实时观察各个位置的温度变化情况，这样就可根据实际情况对工艺进行实时调整，具备灵活机动的优点。在后续生产中，根据一次测温试验的结果，针对不同产品的技术要求，可以正确选择工艺参数进行生产，确保产品的质量，同时大大节省了生产过程中的摸索时间，降低了产品不合格风险。
图I为测定轧辊的结构示意图。图2为轧辊端面的测温孔基点分布图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。如图I、图2所示本发明涉及一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，包括以下步骤
I)测试所用试验辊的选择
选择普通的20#钢材质轧辊进行测温试验，根据低碳钢中得到的数据可以推广得到轧辊常用材质相应的数据；其中该测温轧辊身直径1000mm，辊身长1500mm，测温孔的大小为直径8_，辊颈半径为240_，这样可以获得辊身径向方向更多的测温数据。2)测温孔的加工
(1)轧辊端面径向测温孔基点的布置如图I所示在距轧辊端面外缘为10mm、30mm、60mm、90mm、110mm、140mm. 170mm、200mm、230mm、250mm、280mm、310mm、330mm、350mm 处分别设置测温孔基点，其中近表面位置为距轧辊端面外缘IOmm处，技术需要获得的淬硬层深度位置为距轧辊端面外缘30mm处；近辊颈位置为距轧辊端面外缘350mm处；上述14个测温孔基点根据径向距大小依次排列并将轧辊端面14等分；
(2)在镗床上加工测温孔在上述14个测温孔基点的基础上轴向打孔形成深度不同的多个测温孔，其中近辊颈位置的测温孔为斜孔，其连接轧辊的中心点，斜孔的长度可以根据勾股定理计算得出，同时可计算出所打斜孔的角度a，再根据计算结果在镗床上进行加工；在上述测温孔中，其中包含有孔深为c=150mm的测温孔，孔深b=750的测温孔，孔深为a=1350mm的测温孔在对测温孔加工完成后需对每个孔的端部进行攻丝，主要为了便于测温热电偶的安装、固定和密封，攻丝的直径根据测温孔的直径和选用热电偶的螺纹确定。3)埋设热电偶
在测温孔加工完成后，需在每个测温孔中埋设热电偶进行温度采集，所用测温热电偶为带卡套的螺纹K型铠装热电偶，直径为05mm，长度根据孔深设置，卡套螺纹尺寸M12 l. 5，热电偶的输出端与日本横河DX1040无纸电子记录仪连接采集测温数据。4)温度采集
在轧辊加热、冷却过程中，轧辊径向、轴向各位置的温度变化规律通过热电偶传输给温度记录仪进行记录和储存，记录仪同时记录12 40组数据，且每2s即采集一次数据，灵敏度闻。在温度采集过程中，若需要进行工艺参数与淬硬层深度的关系研究则可以重点观察详细设计的相应测温点温度的变化，如对有明确的淬硬层深度要求时，需重点观察淬硬层深度位置温度的变化规律。5)试验结果分析
在整个测温试验完成后，从温度记录仪中读取数据，进行数据的整理、分析，从记录仪中提取的数据经整理、分析后形成的轧辊不同位置在给定工艺参数条件下加热、冷却随时间的变化曲线，可确定该工艺参数条件下轧辊经整体感应加热后油淬所得的淬硬层深度及辊身轴向不同深度处的组织变化。该种方法实现了简便快捷的测定轧辊淬硬层的深度，同时具备可多次重复测量的优点，其测量数据可靠，精度有保证，极大地方便了工艺参数的验证，对推动工艺参数优化设计提供了强有力的帮助，为后续生产提供了有力的保证，大大节省了生产过程中的摸索时间，降低了产品不合格风险。本发明还能在试验过程中实时观察各个位置的温度变化情况，这样就可根据实际情况对工艺进行实时调整，具备灵活机动的优点。
权利要求
1.一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其特征在于包括以下步骤 a)选择测试所用试验辊； b )在轧辊一端的端面上布置包括形成在近表面位置、技术要求所需获得的淬硬层深度位置和近辊颈位置的3个测温孔基点在内的多个测温孔基点，所述每个测温孔基点的径向距离不同且相邻两个测温孔基点之间形成的中心角相等； c)顺着测温孔基点轴向打孔形成深度不同的多个测温孔，其中近辊颈位置的测温孔为斜孔，其连接轧辊的中心点； d)埋设热电偶在每个测温孔中埋设热电偶进行温度采集，所述热电偶的输出端通过补偿导线与温度采集仪输入端相连接； e)温度采集根据工艺要求对轧辊进行加热、冷却工艺，通过温度记录仪记录和储存热电偶采集的在加热、冷却过程中轧辊径向、轴向各位置的温度变化规律； f)试验结果分析，得出结论测温试验完成后，读取温度记录仪中的数据，进行数据的整理、分析，得出结论。
2.根据权利要求I所述的一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其特征在于所述多个测温孔基点根据径向距大小顺序排布，相邻测温孔基点的径向距相差控制在5-30mm。
3.根据权利要求I所述的一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其特征在于所述多个测温孔中包括孔深为100-300mm的测温孔，孔深为辊长一半的测温孔，孔深距轧辊另一侧端面100_300mm的测温孔。
4.根据权利要求I所述的一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其特征在于所述测温孔的直径在5 8mm之间。
5.根据权利要求I所述的一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，其特征在于所述热电偶为带卡套的螺纹铠装热电偶。
全文摘要
本发明涉及一种测定轧辊辊身淬硬层深度的方法，包括以下步骤1)测试所用试验辊的选择；2)测温孔的加工；3)埋设热电偶；4)温度采集；5)试验结果分析。本发明所述的测定方法具备试验数据详尽、试验周期短，一般一次试验的工艺时间在4~5小时左右，试验成本低，试验材料及设备可反复利用，试验结果可信度高等特点。
文档编号G01B21/18GK102620701SQ20111018100
公开日2012年8月1日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者丁辉, 徐锟, 王凯, 章大健, 葛浩彬, 陈伟 申请人:宝钢集团常州轧辊制造公司