[发明专利]一种高硬度半钢轧辊的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理方法，具体是指一种全新的对高碳高脆性材质的半钢材质轧辊进行高硬度热处理的方法。

背景技术

半钢轧辊一般是在大型型钢轧机上用于轧制型材、热轧板带轧机粗轧等，半钢轧辊的材料中含碳量一般很高，接近铸铁的含碳量，此类轧辊的硬度要求也比较高。按照传统的热处理工艺，对半钢和铸铁材料不能采用淬火处理，即不能采用水冷、油冷等剧烈冷却方式进行热处理，只能采用空冷的方式进行正火处理。为了达到大规格高碳半钢轧辊的高硬度要求，过去传统热处理工艺是采用喷雾热处理工艺，其正火温度一般为900～950℃，正火出炉后采用喷雾冷却15～20分钟，然后吹风冷却到480℃。由于冷却介质是风和水的混和物，因为水在低温阶段的冷速很快，会造成轧辊表面的冷却均匀性和终冷温度很难控制。在轧辊表面冷却不均匀和终冷温度较低的情况下都会产生裂纹。要保证高硬度的半钢轧辊硬度要求，喷雾冷却时大的风压、水压是必须的，如果喷水强度太低，硬度则无法满足技术要求。但是如果冷却过程中水量较大时，不可避免的又会使辊面降温不均匀，经常会使局部表面温度降到100℃以下，在热处理过程中如果半钢轧辊的表面温度被冷却到100℃以下，表面的热处理应力会急剧加大，这样会致使轧辊表面形成应力裂纹。随着轧辊规格的增加，热处理应力会成倍的增加，裂纹倾向也急剧增大，这是半钢轧辊所不允许的，轧辊一旦有裂纹只能报废。采用目前的方法生产时，不是出现裂纹就是硬度不足，硬度均匀性也很差，废品率很高。

热处理过程中出现裂纹而报废和因冷却不足而使产品硬度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

本发明需要解决的技术问题是提供一种高硬度要求的大规格高碳半钢轧辊的热处理工艺方法，从而解决高硬度要求的大规格高碳半钢轧辊在热处理时造成的废品率高、硬度不足、硬度均匀性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高硬度半钢轧辊的热处理方法，轧辊所用材料为155CrNiMo或者180CrNiMo的其中一种，轧辊辊身直径为Φ850～1350mm，，包括加热、冷却工步，热处理工艺方法包括下列步骤

A、将轧辊整体加热到正火温度950-1000℃，并保温15～30h；

B、迅速将轧辊吊出加热炉，放入淬火油中冷却，使轧辊表面温度达到230～250℃，50mm工作层深处的温度为270～290℃，100mm深处的温度400-450℃；

C、然后将轧辊迅速吊到喷雾机上进行单吹风冷却，使轧辊表面温度达到≤480℃且不再升温后再逐步下调风压，整个风冷过程的冷速控制在2～5℃/min左右；

D、当轧辊表面温度能够保持在480℃以下300℃以上且不再升温后时，空冷即可。

本发明的进一步具体操作方法为：所述步骤B中的油冷时间为20～30分钟；所述步骤C中初期的风压保持0.25～0.35Mpa，整个吹风时间为50～80min。

本发明的进一步改进在于：所述步骤B中轧辊从出炉至入油时间≤5min；步骤C中轧辊从出油至上喷雾机吹风时间≤3min。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明改变了半钢轧辊常用的热处理方法，将正火处理过程中的喷雾冷却改为油冷和风冷的分级淬火方法。通过恰当控制油冷时间、不同阶段的冷却温度，打破了半钢和铸铁材料不能进行水冷或油冷处理的观念；再通过控制风量和吹风的强度，使轧辊在一定的冷却速度下缓慢冷却，达到即不使被淬火的工作层返温，也不使轧辊冷却过快，使奥氏体缓慢向贝氏体组织转变，直到最终比较完全的转变成贝氏体。通过油冷和风冷的两种冷却方法的有效配合，生产出硬度达到55HSD以上的高硬度大型半钢轧辊。