專利名稱：一種報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料及熱處理領(lǐng)域涉，是一種冷軋工作輥的再生方法，特別涉及報(bào)廢輥的選定、再生方法、熱處理工藝及X應(yīng)力測試的方法。
背景技術(shù)：
隨著鋼鐵業(yè)的持續(xù)火熱，軋輥的需求量急劇上升。目前，國內(nèi)外冷軋工作輥(包括中間輥)主要材質(zhì)為含Cr量為5%鍛鋼系列，通過感應(yīng)或整體淬火達(dá)到一定的工作層厚度，特別是整個(gè)軋輥材質(zhì)是一樣的，通過ESR及鍛造技術(shù)保證內(nèi)部夾雜物含量、碳化物分布及疏松、偏析等指標(biāo)較好。按制造工序，從冶煉直至球化擴(kuò)氫退火，均為Cr5鍛鋼輥坯的準(zhǔn)備階段，期間的能源消耗占整個(gè)加工工序的一半左右。報(bào)廢輥的主要特點(diǎn)是存在外觀質(zhì)量不佳，表面碳化物網(wǎng)狀和粗化等缺陷。同時(shí)，Cr5鍛鋼輥的報(bào)廢率在90%左右。因此，利用報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥來再生制造其他目標(biāo)輥，不僅能節(jié)約成本，更能減少相當(dāng)部分的碳排放，這是一件非常有意義的事情。到目前為止，只有應(yīng)用于小型軋機(jī)的Cr2軋輥的簡單改制(如中國專利93111115.3，涉及一種廢舊軋輥的改制工藝)，對(duì)于Cr5鍛鋼材質(zhì)的大型連軋機(jī)用輥再生制造未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于:針對(duì)目前大型連軋機(jī)組使用的Cr5鍛鋼材質(zhì)大型工作輥、中間輥，提供一種大改小的再生制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，包括工作輥的檢測，該方法包括以下步驟:(I)工作輥檢測:剔除有通孔的舊輥和外觀有重度粘鋼的舊輥；(2)高溫回火工藝:將工作輥加熱至680 700°C，保溫15小時(shí)以上冷卻，使再生目標(biāo)輥硬度在30 45HSD ；(3)調(diào)質(zhì)工藝:第一次調(diào)質(zhì)為940 980°C保溫10-15小時(shí)淬火后，630 660°C保溫15-25小時(shí)回火，目標(biāo)輥硬度在35 45HSD ;第二次調(diào)質(zhì)為940 980°C保溫10-15小時(shí)淬火后，610 650°C保溫15-25小時(shí)回火，使目標(biāo)輥硬度在40 50HSD ；(4)表面淬火工藝:首先在電爐進(jìn)行200 350°C預(yù)熱后，在雙頻機(jī)床上表面淬火，采用不同的感應(yīng)圈移動(dòng)速度來控制目標(biāo)輥的淬硬層深度，淬火溫度為970 1010°C ;殘余應(yīng)力水平控制在-800 IOOOMPa之間。在第(4)步表面淬火工藝之后，輥身的硬度可增加到93-98HSD。根據(jù)本發(fā)明所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，較好的是，所述步驟(2)的加熱步驟為:先將爐溫升至250 300°C，保溫10-15小時(shí)，然后以每小時(shí)30_60°C的速度升溫至 680 700°C。
根據(jù)本發(fā)明所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，較好的是，所述第一次調(diào)質(zhì)工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時(shí)；然后以每小時(shí)30-600C的速度升溫至940 980°C。優(yōu)選的是，所述第二次調(diào)質(zhì)工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時(shí)；然后以每小時(shí)30-60°C的速度升溫至940 980°C。報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的檢測主要包括外觀質(zhì)量檢測、幾何尺寸檢測、化學(xué)成份分析、超聲波檢測、表面波及磁粉檢測和金相檢測。其中前四項(xiàng)是必檢項(xiàng)目，根據(jù)實(shí)際檢測在改制過程決定是否對(duì)后兩項(xiàng)進(jìn)行檢測?；九卸ㄔ瓌t如下:①為減少熱處理環(huán)節(jié)開裂的風(fēng)險(xiǎn)和使用中容易出現(xiàn)斷輥質(zhì)量事故，一般情況下有通孔的舊輥不用于改制；外觀不能有重度粘鋼(重度粘鋼即指輥身纏繞粘連很多鋼板，輥面發(fā)藍(lán)變色)；②尺寸要符合再生輥的尺寸。目標(biāo)新輥的直徑必須符合原有報(bào)廢輥原始直徑的2/3以上；因?yàn)檐堓伈荒軣o限改制再生，到一定直徑，內(nèi)部偏析和夾雜會(huì)惡化，影響軋輥使用，經(jīng)過解剖分析，設(shè)定在2/3。其他優(yōu)選的判定原則是:①低碳含量的舊輥不用于高硬度的工作輥；MC5材質(zhì)軋輥的碳含量在0.82
0.92%，低碳含量是指碳含量低于0.82%的舊輥，高硬度是指硬度大于95HSD的新輥；②舊輥探傷有F = 0 3缺陷時(shí)，兩次調(diào)質(zhì)后檢測如缺陷當(dāng)量變大則不進(jìn)行再生加工；F = 0 3是GB/T13314-2008鍛鋼冷軋工作輥通用技術(shù)條件上的缺陷當(dāng)量。兩次調(diào)質(zhì)后缺陷當(dāng)量變大說明這個(gè)缺陷是活動(dòng)的，在后期的淬火和使用中具備危險(xiǎn)性，需要報(bào)廢。③舊輥如有表 面碳化物網(wǎng)狀和粗化問題出現(xiàn)，需要進(jìn)行正火熱處理進(jìn)行改善。表面網(wǎng)狀碳化物粗化是指網(wǎng)狀大于3級(jí)，正火熱處理一般是指加熱到900 940°C，保溫一定時(shí)間后空冷到室溫，然后進(jìn)行630 670°C的高溫回火處理。所述正火處理在調(diào)質(zhì)工藝處理之前進(jìn)行。處理完之后，用X應(yīng)力測試儀檢測其殘余應(yīng)力水平，主要是通過檢測來控制新輥的殘余應(yīng)力水平。因?yàn)楹线m的軋輥表面的壓應(yīng)力不宜過大，可以預(yù)防熱沖擊時(shí)的開裂，降低輥面產(chǎn)生裂紋的傾向。通過檢測目標(biāo)輥的殘余應(yīng)力，使殘余應(yīng)力水平控制在-800 IOOOMPa之間，低于此區(qū)間需要重新高溫回火后重新淬火；高于此區(qū)間，需要重新回火，調(diào)節(jié)殘余應(yīng)力水平在此區(qū)間。本發(fā)明的有益效果是:通過基本檢測、高溫回火工藝、兩次調(diào)質(zhì)工藝和表面淬火處理調(diào)節(jié)，使得報(bào)廢的Cr5鍛鋼工作輥達(dá)到了新輥的使用性能。按照此方法進(jìn)行報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生制造，目標(biāo)輥應(yīng)用于大型連軋機(jī)組上，使用效果達(dá)到新輥的使用性能。按照本方法，每年針對(duì)Cr5鍛鋼材質(zhì)軋輥實(shí)現(xiàn)改制再生上百支，節(jié)省采購資金上千萬元。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1報(bào)廢Cr5鍛鋼材質(zhì)中間輥規(guī)格:Φ500 X 1550 X 4400mm再生目標(biāo)輥規(guī)格:Φ450X 1430X4340mm。硬度要求93 97HSD，淬硬層深度^ 25mm。
經(jīng)過外觀質(zhì)量檢測、幾何尺寸檢測、超聲波檢測和金相檢測等，符合再生要求。首先進(jìn)行高溫回火處理，先將爐溫升至250 300°C，保溫12小時(shí)；然后以每小時(shí)50°C的速度升溫至680 700°C，保溫15小時(shí)，然后空冷至室溫，檢測再生目標(biāo)輥硬度為35 38HSD ；經(jīng)過粗車進(jìn)行兩次調(diào)質(zhì)處理，具體工藝為:第一次調(diào)質(zhì)處理:先將爐溫升至650 700°C，保溫10小時(shí)；然后以每小時(shí)50°C的速度升溫至960 980°C，保溫12小時(shí)，通過油淬后進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度為640 6600C，保溫18小時(shí)，然后空冷至室溫。目標(biāo)輥硬度檢測37 40HSD ；第二次調(diào)質(zhì)處理:先將爐溫升至650 700°C，保溫10小時(shí)，然后以每小時(shí)50°C的速度升溫至940 950°C，保溫12小時(shí)，通過油淬后進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度為620 630°C，保溫18小時(shí)，然后空冷至室溫。目標(biāo)輥硬度檢測為40 42HSD ；經(jīng)過半精加工后進(jìn)行表面淬火處理，具體工藝為:根據(jù)目標(biāo)輥的硬度要求和淬硬層深度制定表面淬火工藝。首先在電爐進(jìn)行200 250°C預(yù)熱后，在雙頻機(jī)床上表面淬火，淬火溫度為980±5°C，感應(yīng)圈行速為0.5mm/s，冷卻水壓為0.15MPa，回火溫度為120±5°C，保溫時(shí)間為90小時(shí)。檢測目標(biāo)輥硬度為95 96HSD，符合技術(shù)要求。在目標(biāo)輥表面三點(diǎn)進(jìn)行X應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力為-85IMPa、_875MPa和-845MPa，符合要求。實(shí)施例2報(bào)廢Cr5鍛鋼材質(zhì)中間輥 規(guī)格:Φ500 X 1550 X 4400mm是否可以補(bǔ)充一個(gè)與實(shí)施例I不同的規(guī)格。再生目標(biāo)輥規(guī)格:Φ450Χ1430Χ4340_。硬度要求93 97HSD，淬硬層深度^ 25mm。經(jīng)過外觀質(zhì)量檢測、幾何尺寸檢測、超聲波檢測和金相檢測等，符合再生要求。首先進(jìn)行高溫回火處理，先將爐溫升至250 300°C，保溫14小時(shí)；然后以每小時(shí)52°C的速度升溫至680 700°C，保溫15小時(shí)，然后空冷至室溫，檢測再生目標(biāo)輥硬度為35 38HSD ；經(jīng)過粗車進(jìn)行兩次調(diào)質(zhì)處理，具體工藝為:第一次調(diào)質(zhì)處理:先將爐溫升至680 700°C，保溫12小時(shí)；然后以每小時(shí)55°C的速度升溫至960 970°C，保溫15小時(shí)，通過油淬后進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度為640 6600C，保溫18小時(shí)，然后空冷至室溫。目標(biāo)輥硬度檢測37 40HSD ；第二次調(diào)質(zhì)處理:先將爐溫升至680 700°C，保溫12小時(shí)，然后以每小時(shí)55°C的速度升溫至940 950°C，保溫12小時(shí)，通過油淬后進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度為630 640°C，保溫20小時(shí)，然后空冷至室溫。目標(biāo)輥硬度檢測為43 45HSD ；經(jīng)過半精加工后進(jìn)行表面淬火處理，具體工藝為:根據(jù)目標(biāo)輥的硬度要求和淬硬層深度制定表面淬火工藝。首先在電爐進(jìn)行200 250°C預(yù)熱后，在雙頻機(jī)床上表面淬火，淬火溫度為990±5°C，感應(yīng)圈行速為0.5mm/s，冷卻水壓為0.15MPa，回火溫度為125±5°C，保溫時(shí)間為85小時(shí)。檢測目標(biāo)輥硬度為96 97HSD，符合技術(shù)要求。在目標(biāo)輥表面三點(diǎn)進(jìn)行X應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力為_867MPa、_856MPa和-846MPa，符合要求。
實(shí)施例3報(bào)廢Cr5鍛鋼材質(zhì)中間輥規(guī)格:Φ500 X 1550 X 4400mm再生目標(biāo)輥規(guī)格:Φ450X 1430X4340mm。硬度要求93 97HSD，淬硬層深度^ 25mm。經(jīng)過外觀質(zhì)量檢測、幾何尺寸檢測、超聲波檢測和金相檢測等，符合再生要求。首先進(jìn)行高溫回火處理，先將爐溫升至250 300°C，保溫12小時(shí)；然后以每小時(shí)55°C的速度升溫至680 700°C，保溫18小時(shí)，然后空冷至室溫，檢測再生目標(biāo)輥硬度為35 38HSD ；經(jīng)過粗車進(jìn)行兩次調(diào)質(zhì)處理，具體工藝為:第一次調(diào)質(zhì)處理:先將爐溫升至650_680°C，保溫12小時(shí)；然后以每小時(shí)53°C的速度升溫至960 970°C，保溫15小時(shí)，通過油淬后進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度為640 6600C，保溫18小時(shí)，然后空冷至室溫。目標(biāo)輥硬度檢測37 40HSD ；第二次調(diào)質(zhì)處理:先將爐溫升至660-670°C，保溫15小時(shí)，然后以每小時(shí)58°C的速度升溫至960 980°C，保溫15小時(shí)，通過油淬后進(jìn)行高溫回火，高溫回火溫度為640 645°C，保溫22小時(shí)，然后空冷至室溫。目標(biāo)輥硬度檢測為46 48HSD ；經(jīng)過半精加工后進(jìn)行表面淬火處理，具體工藝為:根據(jù)目標(biāo)輥的硬度要求和淬硬層深度制定表面淬火工藝。首先在電爐進(jìn)行200 250°C預(yù)熱后，在雙頻機(jī)床上表面淬火，淬火溫度為1000±5°C，感應(yīng)圈行速為0.5mm/s,冷卻水壓為0.15MPa，回火溫度為130±5°C，保溫時(shí)間為85小時(shí)。檢測目標(biāo)輥硬度為96 97HSD，符合技術(shù)要求。在目標(biāo)輥表面三點(diǎn)進(jìn)行X應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力為_833MPa、831MPa和-84 IMPa，符合要求。實(shí)施例4除表面淬火處理中淬火溫度為970±5°C，回火溫度為120±5°C，保溫時(shí)間為95小時(shí)以外，其他同實(shí)施例1.
在目標(biāo)輥表面三點(diǎn)進(jìn)行X應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力為_873MPa、_876MPa和_871MPa，符合要求。實(shí)施例5除表面淬火處理中淬火溫度為995±5°C，回火溫度為125±5°C，以及高溫回火處理工藝外，其他同實(shí)施例1.
高溫回火處理，先將爐溫升至260_280°C，保溫16小時(shí)；然后以每小時(shí)50°C的速度升溫至680 700°C，保溫15小時(shí)，然后空冷至室溫，檢測再生目標(biāo)輥硬度為42-44HSD.
在目標(biāo)輥表面三點(diǎn)進(jìn)行X應(yīng)力測試儀檢測殘余應(yīng)力為_855MPa、_856MPa和_851MPa，符合要求。本發(fā)明通過基本檢測、高溫回火工藝、兩次調(diào)質(zhì)工藝和表面淬火處理調(diào)節(jié)，使得報(bào)廢的Cr5鍛鋼工作輥達(dá)到了新輥的使 用性能。按照此方法進(jìn)行報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生制造，可以大大節(jié)約成本。
權(quán)利要求
1.一種報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，包括工作輥的檢測，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)工作輥檢測:剔除有通孔的舊輥和外觀有重度粘鋼的舊輥； (2)高溫回火工藝:將工作輥加熱至680 700°C，保溫15小時(shí)以上冷卻，使再生目標(biāo)輥硬度在30 45HSD ； (3)調(diào)質(zhì)工藝:第一次調(diào)質(zhì)為940 980°C保溫10-15小時(shí)淬火后，630 660°C保溫15-25小時(shí)回火，目標(biāo)輥硬度在35 45HSD ;第二次調(diào)質(zhì)為940 980°C保溫10-15小時(shí)淬火后，610 650°C保溫15-25小時(shí)回火，使目標(biāo)輥硬度在40 50HSD ； (4)表面淬火工藝:首先在電爐進(jìn)行200 350°C預(yù)熱后，在雙頻機(jī)床上表面淬火，采用不同的感應(yīng)圈移動(dòng)速度來控制目標(biāo)輥的淬硬層深度，淬火溫度為970 1010°C ;殘余應(yīng)力水平控制在-800 IOOOMPa之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述步驟(2)的加熱步驟為:先將爐溫升至250 300°C，保溫10-15小時(shí)，然后以每小時(shí)30_60°C的速度升溫至680 700°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:舊輥如有表面碳化物網(wǎng)狀和粗化問題出現(xiàn)，進(jìn)行正火熱處理進(jìn)行改善?！?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述正火處理在調(diào)質(zhì)工藝處理之前進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述第一次調(diào)質(zhì)工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時(shí)；然后以每小時(shí)30-60°C的速度升溫至940 980°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述第二次調(diào)質(zhì)工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時(shí)；然后以每小時(shí)30-60°C的速度升溫至940 980°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，包括工作輥檢測、680～700℃高溫回火工藝、兩次調(diào)質(zhì)工藝(第一次調(diào)質(zhì)為940～980℃保溫12小時(shí)以上淬火后，630～660℃保溫18-25小時(shí)回火，目標(biāo)輥硬度在35～45HSD；第二次調(diào)質(zhì)為940～980℃保溫12小時(shí)以上淬火后，610～650℃保溫18-25小時(shí)回火，使目標(biāo)輥硬度在40～50HSD)和表面淬火工藝，使得報(bào)廢的Cr5鍛鋼工作輥達(dá)到了新輥的使用性能。按照此方法進(jìn)行報(bào)廢Cr5鍛鋼工作輥的再生制造，可以大大節(jié)約成本。
文檔編號(hào)C21D1/10GK103074482SQ201110329340
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者彭輝, 張青, 孫大樂, 葛浩彬, 吳衛(wèi)強(qiáng), 印建軍, 徐展, 顧曉輝 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司, 寶鋼集團(tuán)常州軋輥制造公司