CN106011665B - 一种大型铝热轧机精轧工作辊及其感应淬火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轧辊热处理领域，公开了一种新材质大型铝热轧机工作辊及其感应淬火方法，其组分按质量百分比组成为C：0.40～0.85；Cr：3.50～5.50；Si：0.40～0.80；Mn：0.40～0.80；Ni：0.30～0.70；Mo：0.50～1.20；V：0.30～0.70；P：≤0.020；S：≤0.020。制备方法包括以下步骤：a，轧辊在烘箱中一次预热；b，轧辊安装至双频淬火机床上，感应器自下而上加热；c，对辊身下端倒角或斜面处进行一次机床预热；d，在倒角或斜面位置开启淬火机床使感应器沿轧辊轴向自下而上移动，之后进行水冷却；e，轧辊回火处理；f，检测轧辊硬度；g，半精磨及成品磨削；h，产品超声波检测。

Description

一种大型铝热轧机精轧工作辊及其感应淬火方法
技术领域
本发明属于轧辊热处理领域，具体来说涉及一种新材质铝热轧机精轧工作辊及其感应淬火方法。
背景技术
本项目主要研究的是一种新材质大型铝热轧机精轧工作辊。铝及其合金拥有许多优异的特性，被广泛应用于航天、航空、高铁、及日常生活起居等领域中。随着我国经济的迅速发展，铝及其合金产品需求量越来越多，对铝板的表面质量要求也越来越高，因此对于轧制铝板的热轧辊的性能要求也越来越高。目前主要用于轧制铝板的热轧工作辊主要以Cr3系列材质为主，但此类材质轧辊的耐磨性及使用寿命已经不能满足不断提高的市场需求及产品表面的高质量要求。因此亟需一种可以取代现有材质且性能更加优异的热轧工作辊。
大型铝热轧机精轧工作辊，产品直径达750mm，按常规冷轧辊制造方法，调制后表面感应淬火，存在的主要问题为淬火应力大，软硬交接区易开裂，组织、硬度存在不均匀的情况。
为进一步提高新产品质量，同时满足客户的需求，特对新材质大型铝热轧机精轧工作辊的感应淬火方法进行研究。
发明内容
用于轧制铝板的大型铝热轧机精轧工作辊对新材质的要求主要有以下几个方面：
更高的组织耐磨性：由于Cr3系列材质的热轧工作辊组织耐磨性差，增加了换辊频率，严重制约了轧制设备的生产效率，增加工人负担，使生产成本居 高不下，同时由于轧辊磨损，对板面质量及精度产生了不利影响。
更深的淬硬层深度：增加淬硬层深度后，可以增大产品的使用次数，增加产品利用价值，减少重淬次数，对降低成本，节省能源有重要意义。
更高的组织均匀性：本发明的新材质应用于轧制铝板的大型铝热轧机精轧工作辊，由于精轧工作辊对轧辊的硬度、均匀性有很高的要求，本专利将采用表面淬火方法代替传统的差温热处理方法，用于更有效的降低能源消耗，且获得更均匀的表面硬度水平。同时还要考虑到应避免由表面淬火带来应力开裂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
为适应轧制铝板的铝热轧机精轧工作辊的需求设计材质，各组分按质量百分比，其含量为：C：0.40～0.85；Cr：3.50～5.50；Si：0.40～0.80；Mn：0.40～0.80；Ni：0.30～0.70；Mo：0.50～1.20；V：0.30～0.70；P：≤0.020；S：≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质。
感应淬火工艺采取以下步骤：
a，将轧辊放置在烘箱中进行一次预热，预热温度为300℃；
b，将轧辊竖直安装至双频淬火机床上，感应器为自下而上加热；
c，针对辊身下端倒角或斜面处进行一次机床预热；
d，在倒角或斜面位置开启淬火机床使感应器沿轧辊轴向自下而上移动，同时由淬火机床带动轧辊绕轧辊中心轴线旋转。起始加热时倒角或斜面一半位置处温度不低于930℃，感应器将轧辊辊身加热至960℃～970℃，之后使用低于35℃的水进行冷却；
e，将轧辊送至回火炉中进行回火；
f，对轧辊进行硬度检测；
g，进行半精磨及成品磨削，使轧辊达到成品尺寸，表面粗糙度为Ra0.8。
h，对产品进行超声波检测，确认辊身表面无裂纹。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤c中，所述对辊身下端倒角或斜面处进行一次机床预热，预热温度为600℃，感应器行至辊身的倒角上端400mm处停止；
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤d中，感应器沿轧辊轴向自下而上移动，移动速度为28mm/min。同时由淬火机床带动轧辊绕轧辊中心轴线旋转，转速为20-25r/min。起始加热时倒角或斜面一半位置处温度不低于930℃，感应器将轧辊辊身加热至960℃～970℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤e中，回火温度定为325℃。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明组分的新材质首次应用于大型铝热轧机精轧工作辊中，相对于Cr3材质，本发明增加Cr元素含量，提高了钢在表面淬火中的淬透层深度，降低了开裂倾向，增加了轧辊耐磨性及强度，且轧辊的抗氧化性及耐腐蚀性也有显著提高；在提高Cr元素的同时，适当加入Mn、Mo等合金元素，可有效提高轧辊调质后的力学性能；适当调整C含量以达到更高的硬度要求；Ni做为主要的奥氏体形成元素，对于提高钢的韧性，防止热裂纹的扩展起着很大的作用；Si的加入进一步提高了轧辊的耐磨性；V为强碳化物形成元素，可以细化轧辊组织及晶粒。
使用本发明组分新材质的轧辊可降低用户的换辊频率，减轻劳动强度，并能显著提高轧辊的使用寿命。针对新材质大型热轧机精轧工作辊，在感应淬火中，由于辊身直径大，合金含量高，淬火应力大，且起始加热位置软硬交界处为薄弱区，极易产生开裂，对于倒角及斜面处的预热，可有效平缓应力，降低开裂倾向。采用表面感应淬火，选择合理的淬火工艺，得到的产品组织、硬度 良好。采用双频感应加热淬火，可以有效的提高硬度均匀性，提高生产效率，降低生产成本，降低能源消耗。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行进一步详细说明：
实施例1
针对2800mm铝板精轧工作辊的感应淬火，直径750mm，辊面长度为2850mm。
采用新材质，材质成分百分比如下：C：0.54；Cr：4.96；Si：0.41；Mn：0.5；Ni：0.46；Mo：0.51；V：0.37；P：≤0.008；S：≤0.002；
感应淬火步骤如下：a，将轧辊放置在烘箱中进行一次预热，预热温度为300℃；b，将轧辊安装至双频淬火机床上，感应器为自下而上加热；c，针对辊身下端倒角或斜面处进行一次机床预热，预热温度为600℃，感应器行至辊身的下倒角上端400mm处停止；d，在倒角或斜面位置开启淬火机床使感应器沿轧辊轴向自下而上移动，移动速度为28mm/min。同时由淬火机床带动轧辊套绕轧辊中心轴线旋转，转速为22r/min。起始加热时倒角或斜面一半位置处温度不低于930℃，感应器将轧辊辊身加热至960℃～970℃，之后使用低于35℃的水进行冷却；e，将轧辊送至回火炉中进行回火，回火温度定为325℃；f，对轧辊进行硬度检测；g，进行半精磨及成品磨削，使轧辊达到成品尺寸，表面粗糙度为Ra0.8。h，对产品进行超声波检测，确认辊身表面无裂纹。
按照以上步骤及参数进行控制，采用一次烘箱预热，加上倒角或斜面处的二次机床预热，探伤未发生开裂现象。淬火硬度均匀，组织良好，回火后硬度为77-78HSD，淬硬层深度达25mm以上，硬度均匀性±1HSD，符合用户要求。

Claims (5)

1.一种大型铝热轧机精轧工作辊的感应淬火方法，其特征在于：所述大型铝热轧机精轧工作辊各组分按质量百分比，其含量为：C：0.40～0.85；Cr：3.50～5.50；Si：0.40～0.80；Mn：0.40～0.80；Ni：0.30～0.70；Mo：0.50～1.20；V：0.30～0.70；P：≤0.020；S：≤0.020，其余为Fe和不可避免的杂质，感应淬火步骤如下：
a、将轧辊放置在烘箱中进行一次预热；
b、将轧辊竖直安装至双频淬火机床上，感应器为自下而上加热；
c、针对辊身下端倒角或斜面处进行一次机床预热；
d、在倒角或斜面位置开启淬火机床使感应器沿轧辊轴向自下而上移动，同时由淬火机床带动轧辊绕轧辊中心轴线旋转，起始加热时辊身下端倒角或斜面一半位置处温度不低于930℃，感应器将轧辊辊身加热至960℃～970℃，之后使用低于35℃的水进行冷却；
e、将轧辊送至回火炉中进行回火，回火温度定为325℃；
f、对轧辊进行硬度检测；
g、进行半精磨及成品磨削，使轧辊达到成品尺寸，表面粗糙度为Ra0.8；
h、对产品进行超声波检测，确认辊身表面无裂纹。
2.根据权利要求1所述的大型铝热轧机精轧工作辊的感应淬火方法，其特征在于：步骤a中所述的一次机床预热温度为300℃。
3.根据权利要求1所述的大型铝热轧机精轧工作辊的感应淬火方法，其特征在于：步骤c中所述的针对辊身下端倒角或斜面处一次机床预热温度为600℃，感应器行至辊身的倒角上端400mm处停止。
4.根据权利要求1所述的大型铝热轧机精轧工作辊的感应淬火方法，其特征在于：步骤d中所述的感应器沿轧辊轴向自下而上移动，移动速度为28mm/min；由淬火机床带动轧辊绕轧辊中心轴线旋转，转速为20-25r/min。
5.根据权利要求1中所述的大型铝热轧机精轧工作辊的应用，其特征在于：所述大型铝热轧机精轧工作辊用于轧制铝板。
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