CN103831580A - 轧机硬面辊的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轧机硬面辊的制造方法，硬面辊辊身采用45＃钢或50＃钢板材卷板圈圆，辊身拼接缝制作成Ｙ型坡口焊接，焊后石棉包裹焊缝并保温缓冷，辊身复轧整圆，要求圆度≤2mm，淬火前辊身内圈间隔设置若干圈形支撑筋板、两端安装辅助工装轴头，辊身外圆机加工至淬火前尺寸；采用立式中频淬火方式对辊身表面淬火，淬火后移入电炉或燃气炉内回火处理；拆除安装的工装，辊身内孔机加工到硬面辊尺寸、两端安装轴头辐板；磨削辊身表面至喷涂前尺寸，辊身表面制备耐磨防腐涂层并磨削至工艺要求粗糙度。本方法克服了辊身的条状色差缺陷，控制辊身变形控制范围，获得了理想的硬度大小及分布，提高耐磨性和粗糙度，延长了辊子的使用寿命。

Description

轧机硬面辊的制造方法
技术领域
本发明涉及一种轧机硬面辊的制造方法。
背景技术
冷轧生产线的硬面辊，如张力辊、顶辊、转向辊、去毛刺辊等均具有如下特征：空心、辊壁薄、直径在600-2000mm、辊面通过“硬质层+喷涂或镀铬”技术制造。该硬面辊制造方法的典型特征为辊身采用钢板卷筒焊接后辊身表面淬火获得一定深度的硬质基体，再采用喷涂或电镀工艺在硬质基体上制作一层防腐耐磨涂层。
其中辊身硬质层的制作，根据技术和设备能力的不同，有多种制造方法。第一种采用锻造的方法获得辊身，再对其进行表面淬火获得硬质基体，但锻造辊身存在材料及加工成本很高的不足；第二种采用堆焊辊身，即在软辊坯上堆焊一层硬质层，该方法特别适用于超大直径硬面辊身（直径1500以上）的制作，是在目前淬火技术、设备尚不能满足该大直径辊制造技术要求的基础上提出来的，该方法比较第一种在成本和生产周期上具备一定优势，但对生产技术及设备要求较高，仍然存在成本高的不足。第三种采用钢板卷筒焊接成辊身后再进行表面淬火，从而得到一定深度的淬硬基体层，此种方法制作的硬面辊成本远低于前两种辊身制作方法，但该方法目前还存在较多技术难点，如最终产品焊缝处存在色差、淬火后薄辊壁产生淬火变形影响硬度的分布等问题。该方法主要是由于板材卷筒后需焊接连接形成辊身，如果焊接工艺或者焊接材料选择不当，淬火后焊缝位置的组织和硬度与辊身其他位置存在明显的差异，宏观上表现出条状色差，制作喷涂或镀铬硬质层后焊缝处仍会显现出条带状色差，这在产品使用过程中有可能会影响到带钢质量。
此外，由于硬面辊均为空心薄壁辊，表面淬火由于组织变化必然会引起辊面变形，从而影响到后续的机械加工及整个辊面的硬度分布。表面淬火工艺不妥还会影响到整个辊面的硬度大小和分布，甚至造成淬火条纹的出现。从而影响硬面辊在轧机中的应用，降低了硬面辊的使用寿命，影响带钢的轧制质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轧机硬面辊的制造方法，利用本方法克服了辊身焊缝与基材组织硬度不均造成的条状色差缺陷，并采用合理的变形控制手段和淬火工艺将辊身淬火变形控制在要求范围之内，获得了理想的硬度大小及分布，喷涂涂层的制作保证了辊子使用的耐磨性和粗糙度，延长了辊子的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明轧机硬面辊的制造方法包括如下步骤：
步骤一、硬面辊辊身卷制材料选用45＃钢或50＃钢板材，并根据硬面辊尺寸预留一定加工余量备料；
步骤二、将板材卷板圈圆，辊身拼接缝制作成Ｙ型坡口，辊身内侧焊接坡口角度30～60°，外侧钝边8～10mm，辊身内侧焊接坡口采用500MPa级焊条或焊丝填充，以保证辊身的强度和韧性，辊身内侧焊缝完成后在外侧加工一小尺寸U型或V型坡口，保证对内侧焊缝清根，并采用钨极氩弧焊方法或熔化极气体保护焊方法填充焊接材料，填充的焊接材料含碳量在0.45～0.6(W)％，焊接区域局部预热200～250℃，焊后采用石棉包裹焊缝并保温缓冷；
步骤三、将焊接后的辊身在三辊卷板机上复轧整圆，要求圆度≤2mm，以保证后续机加工余量；
步骤四、对辊身进行正火、调质热处理，通过正火细化辊身焊缝组织，调质处理后辊身硬度要求在HB220～280； 
步骤五、淬火前辊身加工，在辊身内圈间隔设置若干圈形支撑筋板，辊身两端安装辅助工装轴头，辊身外圆机加工至淬火前尺寸；
步骤六、辊身表面淬火和回火处理，采用立式中频淬火方式，辊子转速设定为80r/min，淬火温度设定为820～950℃，淬火感应圈移动速度为60～105mm/min，淬火感应圈移动的同时喷水冷却，冷却水压力0.2～0.45bar，辊身表面淬火后移入电炉或燃气炉内回火处理，回火温度为200～ 280℃，保温时间3～6小时；
步骤七、拆除辊身内圈若干圈形支撑筋板和两端工装轴头，对辊身内孔机加工到硬面辊尺寸，辊身两端安装轴头辐板；
步骤八、磨削辊身表面，辊面磨削至喷涂前尺寸，要求辊面无磨削导程印缺陷；
步骤九、辊身磨削后在其表面制备耐磨防腐涂层，并将涂层磨削至工艺要求粗糙度。
进一步，本方法步骤二的焊接材料中添加适量的Cr、Mo元素，Cr含量≤2(W)％、Mo含量≤0.5(W)%。    
进一步，本方法步骤九的耐磨防腐涂层采用超音速火焰喷涂工艺进行制备，超音速火焰喷涂材料采用WC-12Co金属陶瓷粉末，粉体粒度25～65μm，喷涂工艺参数为氧气流速880～900升/分钟，煤油流速0.23～0.3升/分钟，喷涂距离300～350mm，涂层厚度为0.08～0.18mm。该耐磨防腐涂层也可采用电镀硬铬方法进行制备，硬铬层厚度为0.05～0.1mm。
由于本发明轧机硬面辊的制造方法采用了上述技术方案，即硬面辊辊身采用45＃钢或50＃钢板材卷板圈圆，辊身拼接缝制作成Ｙ型坡口焊接，焊后采用石棉包裹焊缝并保温缓冷，辊身复轧整圆，要求圆度≤2mm，淬火前辊身内圈间隔设置若干圈形支撑筋板、两端安装辅助工装轴头，辊身外圆机加工至淬火前尺寸；采用立式中频淬火方式对辊身表面淬火，淬火后移入电炉或燃气炉内回火处理；拆除安装的工装，辊身内孔机加工到硬面辊尺寸、两端安装轴头辐板；磨削辊身表面至喷涂前尺寸，辊身表面制备耐磨防腐涂层并磨削至工艺要求粗糙度。本方法克服了辊身焊缝与基材组织硬度不均造成的条状色差缺陷，并采用合理的变形控制手段和淬火工艺将辊身淬火变形控制在要求范围之内，获得了理想的硬度大小及分布，喷涂涂层的制作保证了辊子使用的耐磨性和粗糙度，延长了辊子的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明轧机硬面辊的制造方法中辊身安装工装的示意图。
具体实施方式
    本发明轧机硬面辊的制造方法包括如下步骤：
步骤一、考虑到硬面辊的使用技术要求，辊身硬质基体必须具备一定的淬硬深度和表面硬度，因此硬面辊辊身卷制材料选用45＃钢或50＃钢板材，并根据产品尺寸预留一定加工余量备料；
步骤二、采用三辊卷板机将板材卷板圈圆，辊身拼接缝制作成Ｙ型坡口，辊身内侧焊接坡口角度30～60°，外侧钝边8～10mm，辊身内侧焊接坡口采用500MPa级焊条或焊丝填充，以保证辊身的强度和韧性，辊身内侧焊缝完成后在外侧加工一小尺寸U型或V型坡口，保证对内侧焊缝清根，并采用钨极氩弧焊方法或熔化极气体保护焊方法填充焊接材料，填充的焊接材料含碳量在0.45～0.6(W)％，焊接区域局部预热200～250℃，焊后采用石棉包裹焊缝保温缓冷，对焊缝进行消应力处理；焊缝外侧填充焊接材料选用的目的是为了使焊后熔敷金属成分尽可能与辊身板材一致，以便后续热处理后使焊缝的焊接材料与基材的化学成分和性能基本一致，从而保证辊身表面淬火后硬度均匀，解决辊身表面喷涂后焊缝区域出现条状色差的问题；
步骤三、将焊接后的辊身在三辊卷板机上复轧整圆，要求圆度≤2mm，以保证后续机加工余量；
步骤四、对辊身进行正火、调质热处理，通过正火细化辊身焊缝组织，调质处理后辊身硬度要求在HB220～280；从而进一步保证辊身表面淬火后硬度均匀，避免辊身表面喷涂后焊缝区域出现条状色差的缺陷；该正火、调质热处理可采用常规的工艺参数进行；
步骤五、如图1所示，辊身淬前加工；由于辊身为薄壁筒体结构，在表面淬火过程中由于组织相变会产生淬火变形，因此需采取相应的变形控制措施，在辊身1内圈间隔设置若干圈形支撑筋板2，以减小淬火变形量，辊身1两端安装辅助工装轴头3，以便于后续的辊身表面实施淬火作业，工装轴头安装完毕后辊身外圆机加工至淬火前尺寸；视辊身长度，圈形支撑筋板可以是2-4个。
步骤六、辊身表面淬火和回火处理，采用立式中频淬火方式，辊子转速设定为80r/min，淬火温度根据需要的表面硬度设定为820～950℃，淬火感应圈移动速度为60～105mm/min，淬火感应圈移动的同时喷水冷却，冷却水压力0.2～0.45bar，辊身表面淬火后移入电炉或燃气炉内回火处理，根据需要的最终硬度情况选择回火温度为200～280℃，保温时间3～6小时；回火处理保证辊身淬火硬度要求及硬度的均匀性；
步骤七、拆除辊身内圈若干圈形支撑筋板和两端工装轴头，对辊身内孔机加工到硬面辊尺寸，辊身两端安装轴头辐板；
步骤八、磨削辊身表面，辊面磨削至喷涂前尺寸，要求辊面无磨削导程印缺陷；
步骤九、辊身磨削后在其表面制备耐磨防腐涂层，并将涂层磨削至工艺要求粗糙度。
进一步，本方法步骤二的焊接材料中添加适量的Cr、Mo元素，Cr含量≤2(W)％、Mo含量≤0.5(W)%。
进一步，本方法步骤九的耐磨防腐涂层采用超音速火焰喷涂工艺进行制备，超音速火焰喷涂材料采用WC-12Co金属陶瓷粉末，粉体粒度25～65μm，喷涂工艺参数为氧气流速880～900升/分钟，煤油流速0.23～0.3升/分钟，喷涂距离300～350mm，涂层厚度为0.08～0.18mm；该耐磨防腐涂层也可采用电镀硬铬方法进行制备，硬铬层厚度为0.05～0.1mm。
本方法采用碳钢热轧板卷制辊身，采用合适的焊接方法及材料，以及焊后采用适当的热处理方式，辊身外表面淬火后获得一层淬硬基体层，并经回火处理保证淬火硬度及硬度的均匀性，同时通过采用合理的措施和表淬工艺，控制薄壁辊身的变形量，从而保证后续的加工余量，再采用喷涂或电镀工艺在辊身淬硬层上制作一层耐磨防腐涂层从而保证了产品的质量。通过本方法的应用，硬面辊的制造质量及使用寿命得到显著提高，并有利于提高轧制板材的质量。

Claims (4)

1.一种轧机硬面辊的制造方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、硬面辊辊身卷制材料选用45＃钢或50＃钢板材，并根据硬面辊尺寸预留一定加工余量备料；
步骤二、将板材卷板圈圆，辊身拼接缝制作成Ｙ型坡口，辊身内侧焊接坡口角度30～60°，外侧钝边8～10mm，辊身内侧焊接坡口采用500MPa级焊条或焊丝填充，以保证辊身的强度和韧性，辊身内侧焊缝完成后在外侧加工一小尺寸U型或V型坡口，保证对内侧焊缝清根，并采用钨极氩弧焊方法或熔化极气体保护焊方法填充焊接材料，填充的焊接材料含碳量在0.45～0.6(W)％，焊接区域局部预热200～250℃，焊后采用石棉包裹焊缝并保温缓冷；
步骤三、将焊接后的辊身在三辊卷板机上复轧整圆，要求圆度≤2mm，以保证后续机加工余量；
步骤四、对辊身进行正火、调质热处理，通过正火细化辊身焊缝组织，调质处理后辊身硬度要求在HB220～280； 
步骤五、淬火前辊身加工，在辊身内圈间隔设置若干圈形支撑筋板，辊身两端安装辅助工装轴头，辊身外圆机加工至淬火前尺寸；
步骤六、辊身表面淬火和回火处理，采用立式中频淬火方式，辊子转速设定为80r/min，淬火温度设定为820～950℃，淬火感应圈移动速度为60～105mm/min，淬火感应圈移动的同时喷水冷却，冷却水压力0.2～0.45bar，辊身表面淬火后移入电炉或燃气炉内回火处理，回火温度为200～ 280℃，保温时间3～6小时；
步骤七、拆除辊身内圈若干圈形支撑筋板和两端工装轴头，对辊身内孔机加工到硬面辊尺寸，辊身两端安装轴头辐板；
步骤八、磨削辊身表面，辊面磨削至喷涂前尺寸，要求辊面无磨削导程印缺陷；
步骤九、辊身磨削后在其表面制备耐磨防腐涂层，并将涂层磨削至工艺要求粗糙度。
2.根据权利要求1所述的轧机硬面辊的制造方法，其特征在于：本方法步骤二的焊接材料中添加适量的Cr、Mo元素，Cr含量≤2(W)％、Mo含量≤0.5(W)%。
3.根据权利要求1或2所述的轧机硬面辊的制造方法，其特征在于：本方法步骤九的耐磨防腐涂层采用超音速火焰喷涂工艺进行制备，超音速火焰喷涂材料采用WC-12Co金属陶瓷粉末，粉体粒度25～65μm，喷涂工艺参数为氧气流速880～900升/分钟，煤油流速0.23～0.3升/分钟，喷涂距离300～350mm，涂层厚度为0.08～0.18mm。
4.根据权利要求1或2所述的轧机硬面辊的制造方法，其特征在于：本方法步骤九的耐磨防腐涂层采用电镀硬铬方法进行制备，硬铬层厚度为0.05～0.1mm。
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Application publication date: 20140604

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