[发明专利]一种高合金冷作模具钢大规格工作辊的淬火方法

说明书

本发明公开了一种高合金冷作模具钢大规格工作辊的淬火方法，属于钢材加工领域，步骤如下：将工作辊进行连续感应热处理，使工作辊表面迅速升温至1020～1100℃，升温至预设温度的同时进行雾冷，然后持续雾冷50～70min，最后确保返温温度不高于100℃。本发明的淬火方法无污染，所需设备要求低，工作辊表面硬度大，心部韧度高，过渡层以均匀下降的硬度梯度过度，符合上机要求，实现了辊身连续感应淬火不开裂，提高了热处理成功率，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及淬火方法，尤其是一种高合金冷作模具钢大规格冷轧工作辊的淬火方法，属于钢材加工领域。

背景技术

随着冷轧轧制技术不断发展以及产品质量要求的提高，对轧辊性能的要求也越来越高。为了得到高性能的轧辊，轧辊的合金含量越来越高，特别是用于黑皮轧制的工作辊，以十八辊机为代表的多辊轧机，其工作辊材质主要为冷作模具钢Cr12Mo1V1、Cr12MoV或M2。由于其规格较大、合金含量极高，现有锻造工艺不能很好的将碳化物粉碎，致使基体含有大量呈鱼骨状或带状分布的共晶碳化物。

轧辊制备过程中淬火是最关键的步骤，淬火的成功与否直接决定了轧辊的硬度、韧性、抗疲劳度等性能的高低。为了提高轧辊的性能，提高共晶碳化物的均匀度，轧辊制备过程需要优化淬火(热处理)方式，而最理想的淬火方式为盐浴炉或气氛炉淬火，但其高昂的设备费用及环境污染，给企业带来极大的负担，特别是当产品批量较小时更体现出了整体淬火的弊端。

现有的工作辊的制备流程为配料-制坯-粗车-连续多次加热-冷却-高温淬火-回火，按照现有的技术，利用中频设备，对材质为Cr12MoV的工作辊进行试验生产，经实践证明，当轧辊直径大于170mm时，轧辊淬火纵裂致废率在50％以上，且直径越大，淬火风险越大；对成品硬度及金相组织进行检测，结果为硬度较低，且存在大量不均匀分布的共晶碳化物，辊面质量低。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高合金冷作模具钢大规格工作辊的淬火方法，能够在轧辊制备过程淬火时避免轧辊开裂，降低制备过程淬火致废率，提高工作辊的硬度与应力承受力，降低企业生产成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高合金冷作模具钢大规格工作辊的淬火方法，步骤如下：将工作辊进行连续感应热处理，使工作辊表面迅速升温至1020～1100℃，升温至预设温度的同时进行雾冷，然后持续雾冷50～70min，最后确保返温温度不高于100℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高合金冷作模具钢中包括的化学组分及其重量百分含量为含C 1.45～1.70％，Si 0～0.40％，Mn 0～0.40％，Cr 11.00～12.50％，Mo 0.40～0.60％，V 0.15～0.30％。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述高合金冷作模具钢中包括的化学组分及其重量百分含量为含C1.40～1.60％，Si 0～0.60％，Mn 0～0.60％，Cr 11.00～13.00％，Mo 0.70～1.20％,V 0～1.10％。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述工作辊的直径为150～260mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述连续感应热处理是用普通中频设备对工作辊进行扫描加温，扫描速度V与工作辊直径D的关系为V＝K×D,K的取值范围为0.3～0.6，其中V的单位为mm/min,D的单位为mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述普通中频设备为500KW中频淬火机床，工作频率为200～600Hz，扫描感应器高度为80～150mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述雾冷是在出水口通入风机，风机的风速为20700～20800m³/h，出水口的水速为11～13L/min。