[发明专利]一种提高热轧支承辊接触疲劳强度的热处理方法

说明书

本发明公开了一种提高支承辊接触疲劳强度的热处理方法，包括如下步骤：1）按照Cr5支承辊材质中的化学组分及重量百分含量配制钢材原料，按照冶炼工序生产工艺制得钢锭；2）钢锭按照锻造工序生产工艺制得辊坯；3）对辊坯进行热处理，得到高疲劳寿命的工作层；4）对辊坯进行加工和检测。本发明解决了轧制不锈钢、硅钢等热连轧线锻钢支承辊使用中接触疲劳性能不足导致的疲劳掉块、剥落问题，提高了支承辊使用周期和服役寿命。

技术领域

本发明涉及冶金装备行业轧钢机用轧辊制造领域，是一种提高支承辊接触疲劳强度的热处理方法。

背景技术

随着我国经济的发展，不锈钢、硅钢等品种钢的人均消费量不断升高。不锈钢广泛应用于家具、装饰等领域，新能源汽车对硅钢的需求快速增长。因此热轧不锈钢、硅钢向高效率、薄板带方向发展，以期提高产品质量、降低制造成本。

不锈钢、硅钢热连轧线的轧制力大，该工况对支承辊的要求较高，不但要求轧辊强度、韧性良好，还要求辊身工作层接触疲劳强度良好，在与高硬度、高碳化物含量的工作辊配对使用时不能出现掉块、剥落等现象而较早的失效。一般情况下，热轧线采用Cr5锻钢支承辊，不锈钢、硅钢薄板带轧材比例较高的轧线并未针对性的设计或使用不同的支承辊。但随着不锈钢、硅钢薄板带比例提高，支承辊早期失效的情况越来越多，根本原因就是支承辊耐磨性、接触疲劳强度不足。

另外，由于热轧支承辊净重通常约40-50吨，制造支承辊的钢锭要达到60吨以上，通过提高合金元素含量改善工作层硬度疲劳强度技术难度非常大。材质越高、偏析越严重，均匀性越难以控制，锻造易开裂、成材率低。因此，目前支承辊材质仍为Cr5材质或Cr5以下材质。在此背景下各制造厂正在通过各种工艺技术方法创新，提高产品均匀性及性能。

因此，如何提高热轧支承辊的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，特别是开发出适合不锈钢、硅钢薄板带轧材的热轧支撑辊，以减少或避免支撑辊早期失效的情况，成为本领域急待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种提高热轧支承辊接触疲劳强度的热处理方法，其解决了在热轧不锈钢、硅钢薄板带轧线上常规锻钢支承辊使用中接触疲劳强度不足等问题，提高了支承辊使用周期和服役寿命。

具体地，本发明提供了一种提高热轧支承辊接触疲劳强度的热处理方法，包括如下步骤：

①预备热处理：将辊坯进行正火处理，再加热至780～850℃，保温10～20h后，缓慢冷却至680～720℃，保温30～40h，然后炉冷，以获得充分的球化效果；

②粗加工，调质处理，半精加工；

③预热：将半精加工后的辊坯在台车炉预热，预热温度范围250～400℃，保温20～30h；将预热后的辊坯转移至差温淬火装置内，以10～15℃/min的速度将辊坯加热至950～1050℃，保温10～20min，以保证工作层100mm内快速奥氏体化且奥氏体晶粒细小；

④淬火：加热后的辊坯转移至连续可控冷却速度的淬火装置内进行淬火；

⑤回火：将淬火后的辊坯进行分阶段回火，第一阶段回火温度范围350～450℃；回火结束后空冷至室温然后进行第二阶段回火，回火温度范围450～550℃；回火结束后空冷至室温然后进行第三阶段回火，回火温度范围450～550℃；回火结束后炉冷至≤350℃，空冷至室温。

本发明的进一步改进在于，其中所述差温淬火装置以阶梯式加热方式控制支承辊辊身外层100mm内温度分布接近附图1所述曲线。

本发明的进一步改进在于，其中步骤④所述连续可控冷却是通过控制水流量控制淬火冷却速度，开始时15-20min快速冷却，按每米辊长控制水流量150-200立方米/小时，之后降低流量，按每米辊长控制流量至75-125立方米/小时，使得工作层45-75mm内获得等硬度层(硬度差绝对值≤2HS)。