CN109457102A - 一种m2高速钢工作辊的热处理方法 - Google Patents

一种m2高速钢工作辊的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种M2高速钢工作辊的热处理方法，属于轧辊热处理技术领域。包括以下工艺步骤，1）、一次预热：将轧辊采用热处理炉以50～200℃/h的速度升温到500～600℃并保温；2）、二次预热：将轧辊以50～200℃/h的速度继续加热到800～900℃并保温；3）、高温加热：将轧辊以50～100℃/h的速度升至到1140～1210℃，保温；4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，冷却至300～400℃；5）、回火处理：将冷却后的轧辊升温至540～560℃，保温3～10h后空冷至室温，回火处理若干次。本发明的热处理方法能改善淬火应力状态，保证淬火质量。

Description

一种M2高速钢工作辊的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种M2高速钢工作辊的热处理方法，属于轧辊热处理技术领域。
背景技术
随着我国国民经济的不断发展和钢铁工业结构调整及科技日益进步，轧制冷轧不锈钢带、硅钢带、精密合金带、高温难溶合金带、稀有合金带、高精度的极薄冷轧碳素钢带以及有色金属(箔)带材的多辊轧机数量逐步增加，促进了多辊轧机快速发展和广泛应用。
多辊轧机有六辊轧机、偏八辊轧机、十二辊轧机、十八辊轧机、二十辊轧机等，其中二十辊轧机（森吉米尔轧机）应用最广泛，M2高速钢工作辊属于多辊轧机工作辊，该轧机的主要特点是工作辊直径小，辊系刚度大，轧制道次压下量大，产品精度高，能耗及运行成本低。
多辊轧机M2高速钢工作辊辊身要求硬度高HRC63-65，淬硬层深，整体强度高，耐磨性高，为了满足使用要求，需要整体加热淬火。
按照传统工艺，M2高速钢轴类件大多采取盐浴炉整体淬火，一般需要一台低温箱式炉一级预热，一台盐浴炉二级预热，再一台高温盐浴炉淬火加热；目前工作辊辊总长不断加长1400 ～2480mm，原来小盐浴炉（长度600mm）不能满足加热需要，且盐浴炉使用过程中要进行掏渣、加高温盐和硼砂等工作环境差，盐浴融化等污染环境产生废气影响职工身心健康；操作人员劳动强度大，且加热盐浴炉启动时间长，效率低；整个操作过程周期长，能耗高；盐浴启动电极耗损严重，故障停机频繁，成本高，效率低，不适宜多批次多规格大批量轧辊连续淬火。淬火油淬火后轧辊表面油污大，回火产生油烟，污染环境，淬火油产生火灾隐患，不适应安全环保要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种M2高速钢工作辊的热处理方法，能够在满足轧辊工作要求的前提下，减少能耗，提高工作效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种M2高速钢工作辊的热处理方法，包括以下工艺步骤，
1）、一次预热：将轧辊采用热处理炉以50～200℃/h 的速度升温到 500～600℃并保温；
2）、二次预热：将轧辊以50～200℃/h的速度继续加热到800～900℃并保温；
3）、高温加热：将轧辊再以50～100℃/h的速度升至到1140～1210℃，保温；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至300～400℃；
5）、回火处理： 将冷却后的轧辊升温至540～560℃，并保温3～10h后空冷至室温，回火处理循环若干次。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤5中回火2～3次。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤5中的回火处理中选用热风循环回火炉。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1～3中使用热处理炉加热时将轧辊装卡悬挂到吊具上垂直加热。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中一次预热后保温时间为0.5～2.5h，步骤2中二次预热后保温时间为0.5～2.5h。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中保温时间为10min～90min。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1～3中使用的热处理炉为井式电阻炉。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明的热处理方法利用专用热处理炉进行无氧化脱碳加热和利用水基淬火介质淬火，能够改善淬火应力状态，保证淬火质量，减少能耗，提高生产效率。
本发明的热处理方法的加热过程设计了一级预热和二级预热的过程，以50～200℃/h的升温速度预热后保温一段时间，该设计能够确保工作辊的芯部能够得到充分的加热，降低热应力并且加热温度一致性高，工作辊的整体硬度均匀。
本发明的热处理方法采用热风循环回火炉进行回火处理，能够提高加热效率，提高热量的利用率；回火处理2～3次，能够充分消除淬火应力，减少轧辊的开裂现象。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种M2高速钢工作辊的热处理方法，是一种专门针对于多辊轧机M2高速钢工作辊来设计的热处理方法。下面是具体的实施例：
一种M2高速钢工作辊的热处理方法，包括以下工艺步骤，
1）、一次预热：将轧辊采用热处理炉以50～200℃/h 的速度升温到 500～600℃并保温；保温时间为0.5～2.5h；
2）、二次预热：将轧辊以50～200℃/h的速度继续加热到800～900℃并保温；保温时间为0.5～2.5h；
3）、高温加热：将轧辊再以50～100℃/h的速度升至到1140～1210℃，保温；保温时间为10min～90min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至300～400℃；
5）、回火处理： 将冷却后的轧辊升温至540～560℃，并保温3～10h后空冷至室温，回火处理循环若干次。通常是回火2～3次；该步骤中通常是选用热风循环回火炉进行回火处理。
本发明中步骤1～3在同一个热处理炉中进行加热以及保温处理，所使用的的热处理炉为井式电阻炉。热处理加热的过程中是将轧辊装卡悬挂到吊具上垂直进行加热，充分利用井式电阻炉的结构特点，保证工作辊的各个部位均得到均匀的加热。
本发明在具体的热处理过程中，保温时间是根据轧辊的直径来确定的，轧辊的直径越大需要的保温时间越长。升温速度也是根据轧辊的直径来确定的，轧辊的直径越大需要的升温速度越慢。升温的温度根据现场情况在给定的范围内即可。
本发明中淬火热处理中的升温速度、升温温度以及保温时间，是根据M2工作辊的工作特性以及结构特性进行设计的，上述工艺参数相结合共同起作用，能够使轧辊的淬硬层深，整体强度高，耐磨性高，满足使用要求。
M2工作辊直径小，故设计了50～200℃/h以及50～100℃/h加热速度以及较短的保温时间，保证其整体加热的均匀性，同时又不至于出现过度加热的现象。
实施例1
本实施例中的M2高速钢工作辊的直径大小为40.5m。使用的设备包括井式电阻炉和热风循环回火炉。下面是具体的热处理过程：
1）、一次预热：将轧辊悬挂到吊具上垂直吊装进入井式电阻炉，在井式电阻炉中以80℃/h 的速度升温到 520℃并保温；保温时间为1h；
2）、二次预热：将轧辊以120℃/h的速度继续加热到830℃并保温；保温时间为1h；
3）、高温加热：将轧辊再以65℃/h的速度升至到1180℃，保温；保温时间为30min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至330℃；
5）、回火处理： 将轧辊吊装进入热风循环回火炉进行回火处理，将上一步骤冷却后的轧辊升温至540℃，并保温5h后空冷至室温。按上述工艺内容再进行1次回火处理，以充分的消除淬火应力。
经测定淬火后的M2高速钢轧辊的硬度为HRC63-63.5，淬硬层深度相比传统的热处理方法加深6mm左右，整体强度以及耐磨性也得到了提高。
实施例2
本实施例中的M2高速钢工作辊的直径大小为83m。使用的设备包括井式电阻炉和热风循环回火炉。下面是具体的热处理过程：
1）、一次预热：将轧辊悬挂到吊具上垂直吊装进入井式电阻炉，在井式电阻炉中以70℃/h 的速度升温到 560℃并保温；保温时间为2h；
2）、二次预热：将轧辊以110℃/h的速度继续加热到865℃并保温；保温时间为2h；
3）、高温加热：将轧辊再以60℃/h的速度升至到1200℃，保温；保温时间为65min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至365℃；
5）、回火处理： 将轧辊吊装进入热风循环回火炉进行回火处理，将上一步骤冷却后的轧辊升温至560℃，并保温8h后空冷至室温。按上述工艺内容再进行2次回火处理，以充分的消除淬火应力。
经测定淬火后的M2高速钢轧辊的硬度为HRC64-64.5，淬硬层深度相比传统的热处理方法加深6.5mm左右，整体强度以及耐磨性也得到了提高。
实施例3
本实施例中的M2高速钢工作辊的直径大小为58m。使用的设备包括井式电阻炉和热风循环回火炉。下面是具体的热处理过程：
1）、一次预热：将轧辊悬挂到吊具上垂直吊装进入井式电阻炉，在井式电阻炉中以100℃/h 的速度升温到 500℃并保温；保温时间为0.5h；
2）、二次预热：将轧辊以50℃/h的速度继续加热到800℃并保温；保温时间为0.5h；
3）、高温加热：将轧辊再以50℃/h的速度升至到1150℃，保温；保温时间为10min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至300℃；
5）、回火处理： 将轧辊吊装进入热风循环回火炉进行回火处理，将上一步骤冷却后的轧辊升温至540℃，并保温4h后空冷至室温。按上述工艺内容再进行1次回火处理，以充分的消除淬火应力。
经测定淬火后的M2高速钢轧辊的硬度为HRC63.5-64，淬硬层深度相比传统的热处理方法加深5.8mm左右，整体强度以及耐磨性也得到了提高。
实施例4
本实施例中的M2高速钢工作辊的直径大小为63.5m。使用的设备包括井式电阻炉和热风循环回火炉。下面是具体的热处理过程：
1）、一次预热：将轧辊悬挂到吊具上垂直吊装进入井式电阻炉，在井式电阻炉中以110℃/h 的速度升温到 550℃并保温；保温时间为1.2h；
2）、二次预热：将轧辊以120℃/h的速度继续加热到845℃并保温；保温时间为1.1h；
3）、高温加热：将轧辊再以75℃/h的速度升至到1175℃，保温；保温时间为28min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至315℃；
5）、回火处理： 将轧辊吊装进入热风循环回火炉进行回火处理，将上一步骤冷却后的轧辊升温至546℃，并保温5.5h后空冷至室温。按上述工艺内容再进行1次回火处理，以充分的消除淬火应力。
经测定淬火后的M2高速钢轧辊的硬度为HRC63-64，淬硬层深度相比传统的热处理方法加深6.1mm左右，整体强度以及耐磨性也得到了提高。
实施例5
本实施例中的M2高速钢工作辊的直径大小为95m。使用的设备包括井式电阻炉和热风循环回火炉。下面是具体的热处理过程：
1）、一次预热：将轧辊悬挂到吊具上垂直吊装进入井式电阻炉，在井式电阻炉中以60℃/h 的速度升温到 600℃并保温；保温时间为2.5h；
2）、二次预热：将轧辊以130℃/h的速度继续加热到900℃并保温；保温时间为2.5h；
3）、高温加热：将轧辊再以100℃/h的速度升至到1210℃，保温；保温时间为60min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至400℃；
5）、回火处理： 将轧辊吊装进入热风循环回火炉进行回火处理，将上一步骤冷却后的轧辊升温至560℃，并保温10h后空冷至室温。按上述工艺内容再进行2次回火处理，以充分的消除淬火应力。
经测定淬火后的M2高速钢轧辊的硬度为HRC64-65，淬硬层深度相比传统的热处理方法加深6.0mm左右，整体强度以及耐磨性也得到了提高。
实施例6
本实施例中的M2高速钢工作辊的直径大小为75m。使用的设备包括井式电阻炉和热风循环回火炉。下面是具体的热处理过程：
1）、一次预热：将轧辊悬挂到吊具上垂直吊装进入井式电阻炉，在井式电阻炉中以200℃/h 的速度升温到 600℃并保温；保温时间为2.0h；
2）、二次预热：将轧辊以200℃/h的速度继续加热到900℃并保温；保温时间为2.5h；
3）、高温加热：将轧辊再以85℃/h的速度升至到1140℃，保温；保温时间为55min；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至400℃；
5）、回火处理： 将轧辊吊装进入热风循环回火炉进行回火处理，将上一步骤冷却后的轧辊升温至560℃，并保温3h后空冷至室温。按上述工艺内容再进行2次回火处理，以充分的消除淬火应力。
经测定淬火后的M2高速钢轧辊的硬度为HRC62-63，淬硬层深度相比传统的热处理方法加深6.0mm左右，整体强度以及耐磨性也得到了提高。
本发明设计了M2高速钢工作辊的热处理方法，该方法使工作辊淬火应力降低，使用性能提高，达到节能减排绿色热处理。
本发明的热处理方法对传统淬火工艺方法进行重新设计，由原来污染高、能耗高改为无污染、能耗低，降低成本，提高生产效率。淬火温度较原来的淬火温度降低30～80℃，淬火介质为无机水基淬火介质，回火采用高温回火加空冷的方式，能够充分消除淬火应力。
本发明将传统的M2高速钢轧辊盐浴炉加热方式改为井式电阻炉整体加热热处理方法，淬火质量稳定，淬火应力降低，淬火硬度高而均匀。该方法较常规盐浴炉提高生产效率30%，能够消除安全隐患和污染环境现象。本发明的热处理方法热处理后的工作辊在产品轧制后板面质量提高，换辊周期延长。
本发明的热处理方法，能够使操作人员劳动强度降低，能够实现节能减排、安全环保热处理。该方法热处理工作辊，生产质量稳定，生产效率提高。

Claims (7)

1.一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：包括以下工艺步骤，
1）、一次预热：将轧辊采用热处理炉以50～200℃/h 的速度升温到 500～600℃并保温；
2）、二次预热：将轧辊以50～200℃/h的速度继续加热到800～900℃并保温；
3）、高温加热：将轧辊再以50～100℃/h的速度升至到1140～1210℃，保温；
4）、冷却：将高温加热并保温后的轧辊采取水基淬火液冷却，轧辊垂直放入到水基淬火液内，轧辊冷却至300～400℃；
5）、回火处理： 将冷却后的轧辊升温至540～560℃，并保温3～10h后空冷至室温，回火处理循环若干次。
2.根据权利要求1所述的一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：步骤5中回火2～3次。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：步骤5中的回火处理中选用热风循环回火炉。
4.根据权利要求1所述的一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：步骤1～3中使用热处理炉加热时将轧辊装卡悬挂到吊具上垂直加热。
5.根据权利要求1所述的一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：步骤1中一次预热后保温时间为0.5～2.5h，步骤2中二次预热后保温时间为0.5～2.5h。
6.根据权利要求1所述的一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：步骤3中保温时间为10min～90min。
7.根据权利要求1或4任一项所述的一种M2高速钢工作辊的热处理方法，其特征在于：步骤1～3中使用的热处理炉为井式电阻炉。
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