[发明专利]冷轧辊卧式喷水淬火冷却装置

说明书

本发明属金属热处理技术领域，特别是冷轧辊的淬火热处理技术。

为了使冷轧辊的辊身达到所要求的表面硬度、硬度均匀性、有效淬硬深度等技术指标，冷轧辊最终都要经过淬火硬化处理。《热处理手册》(机械工业出版社，1994年11月版)P356-362公开了三种典型的淬火工艺，从实际处理情况来看，其中差温加热淬火和感应加热淬火，均难以获得足够深度的、均匀的高硬度硬化层。而整体加热淬火所要求的辊颈绝热，非常困难且不可靠，给淬火操作带来较大的困难，且易产生淬火裂纹。所以，目前冷轧辊使用寿命偏低，是钢铁工业中的一个薄弱环节。

本发明的目的是在常规整体加热淬火—回火工艺的基础上，设计一种喷水淬火冷却装置，使辊身获得足够深度的、均匀的高硬度硬化层，辊颈获得高疲劳抗力。

采用本发明后，冷轧辊的热处理过程是：①采用整体加热的方法，使冷轧辊升温至奥氏体化温度：②将冷轧辊吊置于本发明所提出的淬火装置内，实行喷水淬火，喷水时间主要掌握不使辊身造成自行回火即可，一般取t＝3-4min/100mm直径；③将冷轧辊从淬火装置内取出后，根据钢的过冷奥氏体转变曲线对冷轧辊进行第二次冷却(常规油冷或空冷)；④冷轧辊常规低温回火。

本发明所述淬火冷却装置如附图1所示，与一般的喷水淬火装置所不同的是：该装置是一种半环敞开型卧式喷水器。其结构由以下四部分构成：①半环式主喷水器。该喷水器的内壁钻有无数个均匀排布的喷水孔，其作用是对辊身进行强烈喷水冷却。可以用挡板遮蔽部分喷水孔以控制实际喷水区终止于机械工业部JB3734-84部标所允许的软带区边缘。②工件(轧辊)支承、定位及传动系统。该系统由电动机通过减速器带动主动轴，使轧辊以60转/分的速度匀速旋转，使轧辊表面周期性地受到喷浸冷却，获得均匀的表面硬度及硬化层深度。轧辊的径向定位是由主动轴和从动轴的安装位置来保证的，轴向定位则由轴上的定位环来确定。③副喷水器，实施对辊颈的喷水冷却。④水泵及管道，用压力为3-5个大气压的水泵对喷水器供给淬火冷却剂。

本发明的实施可达以下效果：①采用整体加热，在整个加热冷却过程中无需任何绝热或屏蔽措施，工艺操作简化。②由于设计了半环敞开型喷水器，淬火工件的装卸、定位均十分方便，而且在淬火过程中能直接观察到工件冷却情况。③采用主喷水器和副喷水器分别对辊身和辊颈进行冷却，便于对不同材质的轧辊按用户要求灵活地调节辊身与辊颈的硬度匹配。④辊身硬度高而均匀，硬化层深度大；辊颈疲劳强度高。轧辊不产生明显的淬火变形，不易产生淬火裂纹。⑤本装置在一定范围内适于对不同尺寸的轧辊实施淬火。

附图中1为主喷水器，2为副喷水器，3为主动轴，4为从动轴，5为定位环，6为皮带轮，7为冷轧辊。

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。φ175×220冷轧辊，材质9Cr2Mo，将冷轧辊连续加热至900℃，保温30分钟，吊至淬火装置内以3.5个大气压的压力喷水淬火6分钟，冷却液是浓度为15％的CaCl₂水溶液。吊出后油冷，然后于180℃回火20小时。测试结果：辊身表面硬度HRc63～65，硬化层深度12mm。辊颈硬度HRc50左右。

实施例2。φ200×350分段复合材料冷轧辊，辊身材料GCr15，辊颈材料45钢。将冷轧辊连续加热到890℃，保温40分钟，吊至淬火装置内以3.5个大气压力喷水冷却7分钟，吊出后油冷30分钟，然后于160℃回火20小时。测试结果：辊身硬度HRc62～64，硬化层深度8mm。辊颈硬度HRc40～45。