CN107447096B - 一种有色金属热轧辊的热处理方法 - Google Patents

一种有色金属热轧辊的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有色金属热轧辊的热处理方法，涉及金属加工技术领域，包括以下步骤：1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊置于高温炉中进行预热处理；2)二次正火；3)淬火：对轧辊工作表面进行双频感应淬火，冷却方式为油冷和空冷的组合；4)回火；5)退火。本发明的有色金属热轧辊的热处理方法简单易行，处理后的有色金属热轧辊具有高强度、良好的抗热裂性和耐电化学腐蚀性能，且具备优良的抗事故性、抗疲劳性和耐磨性，从而满足实际生产及应用的使用要求，有效地延长了有色金属热轧辊的使用寿命，提高了生产效率及经济效益。

Description

一种有色金属热轧辊的热处理方法
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种有色金属热轧辊的热处理方法。
背景技术
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾轧件，使轧件产生塑性变形并获得理想的设计形状，因此，轧辊质量的好坏直接关系到轧制产品的表面质量和轧钢机的生产作业率。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。
按照工作状态的不同，轧辊通常分为冷轧辊和热轧辊。其中，热轧辊通常在开坯、厚板、型钢等加工中使用。在热轧过程中，轧辊承受了强大的轧制力、剧烈的磨损和热疲劳的影响，而且热轧辊在高温下工作，被轧材料的温度可能高达1000℃或1000℃以上，所以制造轧辊的材料必须具有足够的硬度以抗磨损，具有足够的强度以保持其尺寸形状，同时还必须具有足够的韧性以耐热冲击和防止热裂。因此，有色金属热轧辊的热处理变得尤为重要，为进一步提高热轧辊使用寿命，降低热轧产品生产成本，需要进一步改进优化热轧辊的组成成分及加工工艺，而热处理过程中出现裂纹而报废和因冷却不足而使产品强度、耐磨性、韧性偏低的问题是热处理工作的常见问题，二者之间又是互相矛盾的，很难同时兼顾。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种有色金属热轧辊的热处理方法，该种热处理方法简单易行，处理后的有色金属热轧辊具有高强度、良好的抗热裂性和耐电化学腐蚀性能，且具备优良的抗事故性、抗疲劳性和耐磨性，从而满足实际生产及应用的使用要求，有效地延长了有色金属热轧辊的使用寿命，提高了生产效率及经济效益。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种有色金属热轧辊的热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊置于高温炉中进行预热处理；
(2)二次正火；第一次正火升温至560～600℃，保温1-2h，之后空冷至420～460℃保温30-40min；再次升温进行第二次正火，以10-20℃/min的升温速率升至720～780℃，保温2-3h，之后空冷至420～460℃保温25-35min；
(3)淬火：对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为780～820℃，冷却方式为油冷和空冷的组合；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为340～380℃保温2-4h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为660～740℃，保温1-2h后随炉空冷至温度100-200℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中先升温至380～420℃，保温2-4h后，继续升温至退火温度580～620℃，保温4-6h，随炉空冷至室温即可。
优选地，所述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.60～1.20％、Si：0.50～0.90％、Mn：0.40～0.80％、Cr：2.40～3.80％、Ni：0.30～0.70％、Ti：0.80～1.20％、Nb：0.20～0.60％、P≤0.030％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.80～1.00％、Si：0.60～0.80％、Mn：0.50～0.70％、Cr：2.80～3.40％、Ni：0.40～0.60％、Ti：0.90～1.10％、Nb：0.30～0.50％、P≤0.025％、S≤0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
更进一步地，所述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.90％、Si：0.70％、Mn：0.60％、Cr：3.10％、Ni：0.50％、Ti：1.00％、Nb：0.40％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，在步骤(1)中，所述预热处理的温度为360～420℃，升温速率为10～20℃/min，预热时间为20-30min。
进一步地，在步骤(3)中，所述淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为360～520℃，随后空冷150～250℃。
进一步地，所述淬火油的温度为25～35℃，淬火油压为0.20～0.40MPa。
进一步地，在步骤(5)中，所述退火的升温速率为15～25℃/min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的有色金属热轧辊的热处理方法简单易行，通过对热轧辊的组成成分的优化及热处理工艺的改进，经预热-二次正火-淬火(组合淬)-回火及高温回火-退火等步骤处理后的热轧辊，具有高强度、良好的抗热裂性和耐电化学腐蚀性能，本发明还最大程度提高了热轧辊基体合金固溶度和组织稳定性，消除了热轧辊的组织应力、热应力，使轧辊具备优良的抗事故性、抗疲劳性和耐磨性，从而满足实际生产及应用的使用要求，有效地延长了有色金属热轧辊的使用寿命，提高了生产效率及经济效益；
(2)本发明采用油冷和空冷组合淬的方式，缩短了淬火时间的同时降低了淬火成本，并进一步细化和均匀晶粒，最大程度地提高晶粒度,并为后序的热处理准备良好的组织条件，进而获得较好的组织与较高的硬度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种有色金属热轧辊的热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊输送至高温炉中进行预热处理，预热处理的温度为360℃，升温速率为10℃/min，预热时间为20min；
上述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.60％、Si：0.50％、Mn：0.40％、Cr：2.40％、Ni：0.30％、Ti：0.80％、Nb：0.20％、P≤0.030％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)二次正火；将预热后的轧辊输送至台车式正火炉中进行正火处理，第一次正火升温至560℃，保温1h，之后空冷至420℃保温30min；再次升温进行第二次正火，以10℃/min的升温速率升至720℃，保温2h，之后空冷至420℃保温25min；
(3)淬火：再对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为780℃，冷却方式为油冷和空冷的组合，该淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为360℃，随后空冷150℃，其中，淬火油的温度控制在25℃，淬火油压设定为0.20MPa；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为340℃保温2h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为660℃，保温1h后随炉空冷至温度100℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中以15℃/min的升温速率将炉温升至380℃，保温2h后，继续升温至退火温度580℃，保温4h，随炉空冷至室温即完成对有色金属热轧辊的热处理工作。
实施例2
一种有色金属热轧辊的热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊输送至高温炉中进行预热处理，预热处理的温度为390℃，升温速率为15℃/min，预热时间为25min；
上述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.80％、Si：0.60％、Mn：0.50％、Cr：2.80％、Ni：0.40％、Ti：0.90％、Nb：0.30％、P≤0.025％、S≤0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)二次正火；将预热后的轧辊输送至台车式正火炉中进行正火处理，第一次正火升温至570℃，保温1.2h，之后空冷至430℃保温35min；再次升温进行第二次正火，以15℃/min的升温速率升至740℃，保温2.2h，之后空冷至430℃保温30min；
(3)淬火：再对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为790℃，冷却方式为油冷和空冷的组合，该淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为400℃，随后空冷180℃，其中，淬火油的温度控制在28℃，淬火油压设定为0.25MPa；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为350℃保温2.5h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为680℃，保温1.5h后随炉空冷至温度120℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中以20℃/min的升温速率将炉温升至390℃，保温2.5h后，继续升温至退火温度590℃，保温4.5h，随炉空冷至室温即完成对有色金属热轧辊的热处理工作。
实施例3
一种有色金属热轧辊的热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊输送至高温炉中进行预热处理，预热处理的温度为390℃，升温速率为15℃/min，预热时间为25min；
上述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.90％、Si：0.70％、Mn：0.60％、Cr：3.10％、Ni：0.50％、Ti：1.00％、Nb：0.40％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)二次正火；将预热后的轧辊输送至台车式正火炉中进行正火处理，第一次正火升温至580℃，保温1.5h，之后空冷至440℃保温35min；再次升温进行第二次正火，以15℃/min的升温速率升至750℃，保温2.5h，之后空冷至440℃保温30min；
(3)淬火：再对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为800℃，冷却方式为油冷和空冷的组合，该淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为450℃，随后空冷200℃，其中，淬火油的温度控制在30℃，淬火油压设定为0.30MPa；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为360℃保温3h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为700℃，保温1.5h后随炉空冷至温度150℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中以20℃/min的升温速率将炉温升至400℃，保温3h后，继续升温至退火温度600℃，保温5h，随炉空冷至室温即完成对有色金属热轧辊的热处理工作。
实施例4
一种有色金属热轧辊的热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊输送至高温炉中进行预热处理，预热处理的温度为410℃，升温速率为15℃/min，预热时间为25min；
上述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：1.00％、Si：0.80％、Mn：0.70％、Cr：3.40％、Ni：0.60％、Ti：1.10％、Nb：0.50％、P≤0.025％、S≤0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)二次正火；将预热后的轧辊输送至台车式正火炉中进行正火处理，第一次正火升温至590℃，保温1.5h，之后空冷至450℃保温35min；再次升温进行第二次正火，以15℃/min的升温速率升至760℃，保温2.5h，之后空冷至450℃保温30min；
(3)淬火：再对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为810℃，冷却方式为油冷和空冷的组合，该淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为480℃，随后空冷220℃，其中，淬火油的温度控制在30℃，淬火油压设定为0.35MPa；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为370℃保温3.5h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为720℃，保温1.5h后随炉空冷至温度180℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中以20℃/min的升温速率将炉温升至41℃，保温3.5h后，继续升温至退火温度610℃，保温5.5h，随炉空冷至室温即完成对有色金属热轧辊的热处理工作。
实施例5
一种有色金属热轧辊的热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊输送至高温炉中进行预热处理，预热处理的温度为420℃，升温速率为20℃/min，预热时间为30min；
上述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：1.20％、Si：0.90％、Mn：0.80％、Cr：3.80％、Ni：0.70％、Ti：1.20％、Nb：0.60％、P≤0.030％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)二次正火；将预热后的轧辊输送至台车式正火炉中进行正火处理，第一次正火升温至600℃，保温2h，之后空冷至460℃保温40min；再次升温进行第二次正火，以20℃/min的升温速率升至780℃，保温3h，之后空冷至460℃保温35min；
(3)淬火：再对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为820℃，冷却方式为油冷和空冷的组合，该淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为520℃，随后空冷250℃，其中，淬火油的温度控制在35℃，淬火油压设定为0.40MPa；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为380℃保温4h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为740℃，保温2h后随炉空冷至温度200℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中以25℃/min的升温速率将炉温升至420℃，保温4h后，继续升温至退火温度620℃，保温6h，随炉空冷至室温即完成对有色金属热轧辊的热处理工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种有色金属热轧辊的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预热：在轧辊脱模清砂后，将轧辊置于高温炉中进行预热处理；
(2)二次正火；第一次正火升温至560～600℃，保温1-2h，之后空冷至420～460℃保温30-40min；再次升温进行第二次正火，以10-20℃/min的升温速率升至720～780℃，保温2-3h，之后空冷至420～460℃保温25-35min；
(3)淬火：对轧辊工作表面进行双频感应淬火，淬火温度为780～820℃，冷却方式为油冷和空冷的组合，所述淬火冷却步骤为：先将轧辊采用淬火油冷却至温度为360～520℃，随后空冷150～250℃；
(4)回火：将轧辊输送至回火炉中在温度为340～380℃保温2-4h,继续加热进行高温回火；高温回火温度为660～740℃，保温1-2h后随炉空冷至温度100-200℃，出炉；
(5)退火：最后将轧辊输送至马弗炉中先升温至380～420℃，保温2-4h后，继续升温至退火温度580～620℃，保温4-6h，随炉空冷至室温即可；
所述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.60～1.20％、Si：0.50～0.90％、Mn：0.40～0.80％、Cr：2.40～3.80％、Ni：0.30～0.70％、Ti：0.80～1.20％、Nb：0.20～0.60％、P≤0.030％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种有色金属热轧辊的热处理方法，其特征在于，所述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.80～1.00％、Si：0.60～0.80％、Mn：0.50～0.70％、Cr：2.80～3.40％、Ni：0.40～0.60％、Ti：0.90～1.10％、Nb：0.30～0.50％、P≤0.025％、S≤0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种有色金属热轧辊的热处理方法，其特征在于，所述轧辊的化学组分及其重量百分含量为C：0.90％、Si：0.70％、Mn：0.60％、Cr：3.10％、Ni：0.50％、Ti：1.00％、Nb：0.40％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种有色金属热轧辊的热处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述预热处理的温度为360～420℃，升温速率为10～20℃/min，预热时间为20-30min。
5.根据权利要求1所述的一种有色金属热轧辊的热处理方法，其特征在于，所述淬火油的温度为25～35℃，淬火油压为0.20～0.40MPa。
6.根据权利要求1所述的一种有色金属热轧辊的热处理方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述退火的升温速率为15～25℃/min。
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