[发明专利]一种轧机支承辊钢材及其热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料及热处理工艺，具体涉及一种轧机支承辊钢材及其热处理工艺。

背景技术

随着冷轧机向自动化、高速度、高精度、优质板型控制等方向的发展，对支承辊的要求也不断提高。尤其对辊身硬度、均匀性、淬硬层深度、抗冲击性、抗剥落、耐磨性、残余应力提出了很高的要求。

冷轧支承辊材料国内及国际上一般选择9Cr2Mo、9Cr3Mo、70Cr3Mo、70Cr3NiMo、45Cr5NiMoV、50Cr4MoV等。9Cr2Mo、9Cr3Mo是传统的材料，其综合性能以不能满足现代轧机的使用要求。45Cr5NiMoV、50Cr4MoV合金元素高，价位高，使用单位很难接受。尤其目前很多私营企业对轧辊要求越来越高，而价格却越来越低。从而70Cr3Mo、70Cr3NiMo成为目前支承辊主要材质。但由于其合金元素及制造工艺的限制不具有市场竞争优势。

现有淬火技术是将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件如齿轮、支承辊、渗碳零件等。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体，获得高硬度，然后在适当温度下回火，使工件具有预期的性能。然而，淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。尤其对于支承辊类部件的淬火处理后，经常会出现表面裂纹、脆断、耐磨性差等问题，为此有必要选择合适的金属材料与热处理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种可显著提高支承辊机械性能，延长其使用寿命的轧机支承辊钢材及其热处理工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种轧机支承辊钢材，其特征在于，在所述钢材中包括有按重量百分比分别为：0.38％～0.45％的碳、0.2％～2.0％的硅、0.2％～2.0％的锰、1.0％～3.0的铬、0.2％～1.0的镍、0.1％～0.5％的钼、0.05％～0.15％的钒、小于0.025％的硫和磷，其余为铁和不可去除的杂质。

其中优选的技术方案是，所述碳的重量百分比含量为0.42％，所述硅的重量百分比含量为1.0％，所述锰的重量百分比含量为1.1％，所述铬的重量百分比含量为2.0％，所述镍的重量百分比含量为0.5％，所述钼0.3％的重量百分比含量为，所述钒的重量百分比含量为0.01％。

一种轧机支承辊的热处理工艺，其特征在于，所述热处理工艺包括如下工艺步骤：

S1：首先将前期预备热处理及半精加工支承辊送入台车炉进行整体预热；

S2：将支承辊夹持在感应加热机组中，并使工件垂直，由上下顶尖固定工件，并驱动工件旋转；在感应加热机组中设有感应器，感应器用T2紫铜管螺旋绕制，并在紫铜管内通冷却水用于冷却感应器；

S3：通过控制其控制感应器，由感应器对支承辊进行快速差温加热，利用工频的透热深度72mm及一定时间的保温，再通过传热使辊身达到淬火温度820～840度，将加热时间设为100～150分钟，使辊身由外表面到内部达到150～200mm加热深度，然后再保温60～100分；

S4：在加热过程中，用红外线双色测温系统对辊身进行多点测温，将温度准确地控制在设定温度，使其温度偏差不超过正负5度；

S5：当辊身达到设定的加热深度和温度时，将支承辊从感应加热机组中快速吊出进入喷淬系统，快速冷却时间为1～3小时；

S6：当支承辊温度降至80～150度时，将支承辊吊出喷淬系统；

S7：快速对支承辊辊身表面进行硬度检测，当硬度大于HSD90时认为工件淬火合格；

S8：将检测后的支承辊装入回火电炉，对支承辊进行2次回火，一次450×80h，二次430×80h完全消除支承辊淬火应力，达到使用硬度要求65～72HSD。

其中优选的技术方案是，所述S1步中的预热将使支承辊整体温度达到300～500度。