[发明专利]整体铸钢支承辊淬火方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，特别是对整体铸钢支承辊工作层淬火方法的改进。

背景技术

整体铸钢支承辊由于生产工艺简单，与锻造和复合支承辊比，减少了锻造过程和复合浇注过程，一次浇注成型成本低，使用性能稳定可靠，越来越受到冷、热轧带钢厂的欢迎。由于受热处理设备和淬火工艺的制约，现有技术对支承辊工作表层淬火处理，只能采用整体加热方式加热支承辊工件，淬火工艺大致分为预热保温段、喷淬段和回火段三个工艺段，其中预热保温段采用连续升温至淬火温度(通常在900-950℃)，保温一时间使热量向内层渗透，达到内外温度基本接近，出炉喷水淬火，进炉回火(图2)。由于整体铸钢支承辊直径通常在1.2-2.0米，长度在1-5米，此整体加热至内外(径向)基本同温(淬火温度)的通体加热淬火温度的淬火工艺，由于支承辊体积大，热容量也大，在加热和保温过程中能量消耗高时间长，工作表层喷水淬火，喷淬时间长，用水量大，并且表层淬火冷却后，径向内部仍然是高温状态，易造成工件淬火淬硬层返温，工件自退火，表面硬度和淬硬层底部硬度降低，淬硬层径向硬度落差增大，辊身表面硬度均匀性不一致，淬硬层深度难以控制，上述自退火后均导致淬硬层抗拉强度降低，影响使用寿命；其次，此淬火工艺，不仅能耗高，而且加温时间长，淬火一支直径1.5米，长1.78米支承辊，加热保温时间需要140小时左右，淬火效率低。因此表面工作层硬度和淬硬层深度难以控制，均匀性差，淬火效率低，能耗高，是目前同温加热热处理淬火难以克服的缺点。

中国专利CN1147020公开的消除支撑辊辊身软带热处理工艺，依据存在软带的支撑辊的成分、金相组织等不同的原始状况，采用等温退火、喷雾淬火、回火工艺三个步骤进行处理。其仍然采用整体同温加热方式加热工件，因此上述缺陷仍然未能得到克服。上述不足仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种淬火后辊身表面硬度高且均匀、淬硬层径向硬度落差小、强度高，使用寿命长，淬火加热能耗低的整体铸钢支承辊淬火方法。

本发明目的实现，主要改进是将淬火人为分成预热段、差温加热段、喷淬段和回火段四个工艺段，通过改变淬火加热模式，使加热分前慢速后快速两段加热，达到控制支承辊淬火温度深度(径向形成梯度温差)，降低加热总能耗，并减少喷水淬火后，工件返温自退火，从而克服上述现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明整体铸钢支承辊淬火方法，包括依次对支承辊整体加热，工作层水淬，回火处理，其特征在于支承辊整体加热为：先对调质态支承辊以≤20℃/h升温速率，加热至共析线温度以下50-100℃，保温13D-20D小时；移至差温炉内，使支承辊在低速转动中以≥250℃/h的升温速率，快速加热至表面≥淬火温度，保温至热渗透厚度≥所要求淬硬层深度，保温结束移入水淬机，在表面温度≥850℃以上进行转动喷水淬火，轧辊喷水淬火降温速率≥2℃/s，喷水淬火至表面温度≤220℃时停止喷水，移入加炉热回火处理，得到辊身表面硬度：55-75HSD；表面硬度均匀性：≤±1HSD；淬硬层径向硬度落差：≤0.5HSD/cm；淬硬层抗拉强度：≥1200MPa。其中D为支撑辊直径，单位米。

按上述热处理工艺方案，本发明更具体工艺为：

前慢速加热至共析线温度以下50-100℃，例如铸钢支承辊表面温度为600-650℃，保温辊直径米的13-20倍小时，使相对淬火温度的低温热均匀向中心渗透。

后在差温热处理炉内低速转动快速升温，转速为5-10rpm，低速转动加热，有利于支承辊在差温炉内受热均匀；快速升温至淬火温度，相对短时保温(保温至热渗透厚度≥所要求淬硬层深度，试验确定为保温时间为升温时间×(0.5-1.2)小时)，有利于形成加热径向温差，即工作层达到淬火温度(900-950℃)，而使内层温度尽可能低，既可以降低加热能耗，减少喷水淬时间，又可减轻后续水淬后的返温自退火。

≥850℃转动喷水淬火，主要是避免＜850℃喷淬热处理，易造成淬透不良，淬硬层不足。支承辊转动淬火，速度为5-20rpm。喷水淬火，较好为水压0.01-0.05MPa，水流量0.2-1.0t/min，三者配合以确保降温速率≥2℃/s，使淬硬层获得稳定的贝氏体组织及达到所要求的硬度范围。

喷水淬火结束后回火前，-种较好为先进行吹风冷却，例如风量2000-15000m³/h，吹风1.5-3个小时，使支承辊辊温冷却到400℃以下，再进炉加热回火，有利于防止支承辊返温影响轧辊的硬度及硬度落差。