小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?br>
【專利摘要】本發(fā)明公開一種小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,將小直徑軋輥依次通過焊接輥頸套、預(yù)熱處理、差溫加熱、預(yù)冷處理、淬火冷卻、回火處理、取下輥頸套等步驟,實現(xiàn)了小直徑軋輥的差溫?zé)崽幚砩a(chǎn)。本發(fā)明工藝簡單合理,通過為軋輥安裝輥頸套和調(diào)整差溫爐燒嘴的空燃比,可以使?fàn)t子的加熱能力與小直徑軋輥相適應(yīng),大幅縮小了爐溫的波動范圍,提升了加熱和保溫的穩(wěn)定性,提高了小直徑軋輥的熱處理質(zhì)量。
【專利說明】小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軋輥的熱處理方法,具體涉及一種直徑較小的軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,屬于軋棍生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,我國的鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展,鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年排名世界第一。與此同時,我國的軋鋼技術(shù)也在不斷進步,軋鋼設(shè)備不斷更新,軋輥的類型越來越多,對軋輥的性能要求也越來越高。在相同的設(shè)計成分以及冶煉條件下,軋輥的性能主要取決于熱處理質(zhì)量的好壞。為了保證軋輥在具有較高表面硬度和耐磨性的同時,使芯部具有較高的韌性,人們開發(fā)出了軋輥的差溫?zé)崽幚砉に嚕⒃诖笮蛙堓伒臒崽幚矸矫娴玫搅藦V泛的應(yīng)用。
[0003]差溫?zé)崽幚頎t一般可分為立式差溫爐和臥式差溫爐兩種,其中臥式差溫爐由于操作方便、加熱均勻等優(yōu)點得到了更為廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的臥式差溫爐包括兩個可以互相扣合的半爐體,兩個半爐體的下部設(shè)置導(dǎo)軌,通過半爐體在導(dǎo)軌上的運動實現(xiàn)半爐體的扣合和半爐體的分離,從而實現(xiàn)閉爐和開爐。爐體的兩端設(shè)置兩個爐口,兩個爐口用于承托軋輥的輥頸,爐口外側(cè)還設(shè)有托住輥頸并用于使軋輥轉(zhuǎn)動的支架。差溫爐內(nèi)分布有多個用于加熱軋輥的燒嘴,每個燒嘴分別通過壓力控制閥與煤氣管道和空氣管道相連通。并且每個燒嘴都有一個空燃比標(biāo)準(zhǔn)值,包括空氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值和煤氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值。
[0004]軋輥進行差溫?zé)崽幚頃r,一般先將軋輥放在預(yù)熱爐中預(yù)熱,保溫一定時間后再轉(zhuǎn)入差溫爐中進行差溫加熱。軋輥轉(zhuǎn)入差溫爐時,輥身置于差溫爐爐體內(nèi)部,輥身兩端的輥頸裝夾到差溫爐的爐口中,輥頸的端部安裝到爐口外側(cè)的支架上。差溫加熱時加熱速度比較快,而且加熱的同時要使軋輥緩慢旋轉(zhuǎn),以保證加熱的均勻性。差溫加熱到一定溫度后,進行短時間的保溫,使軋輥表層充分奧氏體化,而芯部由于受傳熱速度的限制還沒有發(fā)生相變,這時將軋輥取出,進行淬 火、回火處理后,可以使軋輥的表層具有較高的硬度和耐磨性而芯部仍保持較高的韌性,從而實現(xiàn)軋輥的差溫?zé)崽幚怼?br>
[0005]傳統(tǒng)技術(shù)中,差溫?zé)崽幚頃r,在差溫加熱的初始階段一般使用小火進行加熱。所謂小火是指燒嘴的煤氣通量沒有達(dá)到最大值,因而火焰較小,加熱較慢但是均勻性好;在溫度較高時,一般需要將燒嘴處的煤氣通量調(diào)整到最大值,使用大火進行加熱,一方面促進爐內(nèi)熱對流,使軋輥表面溫度均勻,另一方面提高加熱速度,保證差溫?zé)崽幚淼馁|(zhì)量。
[0006]但是,一些小直徑的熱軋工作輥由于尺寸方面的特殊性,無法使用常規(guī)的差溫爐進行熱處理,而設(shè)計或購買專門的差溫爐又會給企業(yè)帶來額外的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。于是,尋找一種能夠使用現(xiàn)有設(shè)備對小直徑軋輥進行差溫?zé)崽幚淼姆椒ㄊ且粋€值得研究的問題。
[0007]利用傳統(tǒng)差溫爐對小直徑軋輥進行差溫?zé)崽幚淼碾y處在于:a)常規(guī)差溫爐的加熱能力是按輥身直徑為600mm?IOOOmm的軋輥設(shè)計的,并且根據(jù)差溫爐的具體結(jié)構(gòu)和性能制定了火焰調(diào)試標(biāo)準(zhǔn),并確定了火焰空燃比的標(biāo)準(zhǔn)值,但是在處理輥身直徑小于600mm的軋輥時,由于軋輥的輥身直徑細(xì)、蓄熱量小,按照火焰空燃比的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進行加熱時,會造成爐溫的波動范圍變大,無法達(dá)到加熱和保溫要求山)常規(guī)差溫爐設(shè)計生產(chǎn)的軋輥輥頸直徑為350mm?750mm,若軋棍的棍頸小于350mm,則無法將棍頸部分安裝到使軋棍旋轉(zhuǎn)的支架上,同時還會造成輥頸部分與差溫爐爐口之間的縫隙太大,爐口處散熱過快,容易造成軋輥靠近爐口的部分溫度偏低,導(dǎo)致熱處理質(zhì)量不合格。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,以解決傳統(tǒng)差溫爐對小直徑軋輥進行熱處理時無法裝爐、爐溫波動大的技術(shù)問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0010]小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,包括以下步驟:
[0011]a)焊接輥頸套:在軋輥的輥頸的外圓周上套裝焊接一個輥頸套,所述輥頸套的外徑與差溫爐爐口的裝夾直徑配合,輥頸套的長度與輥頸的長度對應(yīng);
[0012]b)預(yù)熱處理:將焊有輥頸套的軋輥在預(yù)熱爐內(nèi)預(yù)熱,預(yù)熱溫度790°C?810°C,保溫22?24小時;
[0013]c)差溫加熱:差溫加熱前首先調(diào)整差溫爐各個燒嘴的空燃比,調(diào)節(jié)每個燒嘴處的壓力控制閥,將空氣壓力值調(diào)整到該燒嘴空氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值的三分之二,將煤氣壓力值調(diào)整到該燒嘴煤氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值的二分之一;然后將步驟b)處理后的軋輥裝入差溫爐中,在輥頸套與差溫爐爐口之間的縫隙中填補耐火纖維,打開燒嘴將軋輥加熱至Ac3溫度以上30°C?IOO0C,加熱速度為每小時400°C?700°C, 保溫3?4小時;
[0014]d)預(yù)冷處理:停止加熱,使軋輥在差溫爐中冷卻到Ar3溫度以上20°C?40°C ;
[0015]e)淬火冷卻:將步驟d)處理后的軋輥取出,進行淬火;
[0016]f )回火處理:將步驟e)處理后的軋輥裝入回火爐中進行回火處理;
[0017]g)取下輥頸套:將步驟f)處理后的軋輥取出,冷卻后將輥頸套焊接的部位打斷,取下輥頸套。
[0018]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟a)中,輥頸套與輥頸間隙配合,配合間隙為Imm ?IOmm0
[0019]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟a)中,輥頸套與輥頸間隙配合,配合間隙為3mm ?8mm ο
[0020]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟a)中輥頸套與輥頸之間以點焊的方式相連接,所述步驟g)中通過砂輪打磨將焊接的部位打斷。
[0021]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟c)中,將空氣壓力值調(diào)整到6Mpa?SMpaJf煤氣壓力值調(diào)整到0.9Mpa?1.2Mpa。
[0022]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟b)中,預(yù)熱過程包括如下幾個階段:
[0023]bl)將軋輥置于40°C?60°C的預(yù)熱爐中保溫5?8小時;
[0024]b2)以每小時不大于10°C的加熱速度將軋輥加熱至300°C?400°C,保溫10?15小時;
[0025]b3)以每小時不大于20°C的加熱速度將軋輥加熱至790°C?810°C,保溫22?24小時。
[0026]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟b3)中,保溫時間為24小時。
[0027]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟e)中,淬火冷卻的方式為空冷,淬火冷卻的終止溫度為300°C?400°C。
[0028]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟e)中,淬火冷卻的終止溫度為350°C?400。。。
[0029]本發(fā)明的進一步改進在于:所述步驟f)中,回火處理包括如下操作步驟:
[0030]Π)以每小時不大于30°C的加熱速度將軋輥加熱到500°C?560°C,保溫10小時;
[0031]f2)打開回火爐,使軋輥在空氣中冷卻到室溫;
[0032]f3)重復(fù)步驟fl)、f2)兩次,結(jié)束。
[0033]由于采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明取得的技術(shù)進步如下。
[0034]本發(fā)明通過在小直徑軋輥的輥頸上焊接輥頸套,使小直徑軋輥能夠符合常規(guī)差溫爐的裝爐尺寸要求,實現(xiàn)了小直徑軋輥的正常裝爐;本發(fā)明通過調(diào)整常規(guī)差溫爐的空燃比,改善了差溫爐的加熱性能,使小直徑軋輥能夠在差溫爐中穩(wěn)定的升溫、保溫,縮小了爐溫的波動范圍,保證了小直徑軋輥熱處理工藝的順利執(zhí)行;本發(fā)明通過制作輥頸套以及調(diào)整差溫爐空燃比,實現(xiàn)了使用常規(guī)差溫爐生產(chǎn)小直徑軋輥的目的,提高了設(shè)備利用率,節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0035]本發(fā)明中通過在預(yù)熱處理步驟中設(shè)置多個升溫、保溫階段,并限制各個階段的升溫速度,可以保證加熱過程的均勻、緩慢進行,從而避免由于加熱速度過快造成的裂紋。由于軋輥直徑較細(xì),而且差溫?zé)崽幚頃r軋輥表層和芯部溫差較大,常規(guī)的淬火方法容易導(dǎo)致軋輥表層出現(xiàn)裂紋,本發(fā)明中淬火冷卻步驟的終止溫度為300°C?400°C,即沒有冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變起始點以下,而在第一次回火時才開始發(fā)生馬氏體相變,可以避免軋輥在淬火時由于組織應(yīng)力過大導(dǎo)致開裂。在本發(fā)明中回火處理階段通過三次回火,可以提高軋輥表層馬氏體轉(zhuǎn)變量,進一步提高軋輥表層的耐磨性,從而提高軋輥性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1:本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0037]圖2:圖1中軋輥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]其中:1.軋輥,11.輥身,12.輥頸,2.差溫爐,3.輥頸套,4.耐火纖維,5.支架?!揪唧w實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作更進一步詳細(xì)說明:
[0040]實施例1:
[0041]一種小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,本實施例中,所用的差溫爐2為MC3臥式差溫爐,該差溫爐的加熱能力是按照棍身直徑為600mm?1000mm、棍頸直徑在350mm?750mm的軋輥設(shè)計的。差溫爐內(nèi)布置有30多個燒嘴,不同位置的燒嘴具有不同的空燃比標(biāo)準(zhǔn)值,即有不同的空氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值和煤氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值??傮w上,這些燒嘴的空氣壓力的標(biāo)準(zhǔn)值在9Mpa?12Mpa之間,煤氣壓力的標(biāo)準(zhǔn)值在1.8Mpa?2.4Mpa之間。本實施例中,待處理的軋輥I是KmTBCr20Mo材質(zhì)的高鉻鑄鐵軋輥,其結(jié)構(gòu)如圖2所示,輥身11直徑為550mm,長度為2000mm,棍身兩端的棍頸12直徑為300mm,長度分別為1000mm。由于棍頸部分的直徑小于350mm,因此無法安裝到用于使軋輥旋轉(zhuǎn)的支架上,輥頸與爐口之間縫隙過大容易導(dǎo)致加熱不穩(wěn)定,爐溫波動大 。另外,由于待處理軋輥的輥身直徑小于600mm,不能適應(yīng)MC3臥式差溫爐的標(biāo)準(zhǔn)加熱能力,因此不能使用常規(guī)的方法進行差溫?zé)崽幚怼?br>
[0042]本發(fā)明的差溫?zé)崽幚矸椒òㄈ缦虏襟E:
[0043]a)焊接輥頸套:在輥頸12的外圓周上套裝焊接一輥頸套3,輥頸套的內(nèi)徑尺寸為310mm,外徑尺寸為350mm,輥頸套3的長度是1000mm,輥頸套與輥頸之間以點焊的方式相連接。
[0044]b)預(yù)熱處理:將焊有輥頸套的小直徑軋輥在預(yù)熱爐內(nèi)預(yù)熱,預(yù)熱處理包括如下工藝步驟:
[0045]bI)軋輥置于40 V-60 V的預(yù)熱爐中保溫5-8小時;
[0046]b2)以每小時不大于10°C的加熱速度將軋輥加熱至300°C-400°C,保溫10-15小時;
[0047]b3)以每小時不大于20°C的加熱速度將軋輥加熱至790°C-810°C,保溫24小時。
[0048]c)差溫加熱:差溫加熱前首先調(diào)整差溫爐內(nèi)各個燒嘴的空燃比,調(diào)節(jié)每個燒嘴處的壓力控制閥,將空氣壓力值調(diào)整到該燒嘴空氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值的三分之二,將煤氣壓力值調(diào)整到該燒嘴煤氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值的二分之一,調(diào)整后,這些燒嘴的空氣壓力值在6Mpa-8Mpa之間,煤氣壓力值在0.9Mpa-1.2Mpa之間;然后將步驟b)處理后的軋輥轉(zhuǎn)到差溫爐中,在輥頸套與差溫爐爐口的縫隙中填補耐火纖維4,將輥頸套3的端部安裝到支架5上,再打開燒嘴進行加熱,將工件快速加熱至980°C,加熱速度為每小時400°C-700°C,然后保溫3-4小時,使輥身外層組織充分奧氏體化同時芯部仍保持原始組織狀態(tài)。
[0049]d)預(yù)冷處理:停止加熱,使軋輥在差溫爐中冷卻到850°C。
[0050]e)淬火冷卻:將步驟d)處理后的軋輥取出,在空氣中淬火冷卻,直至軋輥冷卻到350。。。
[0051]f )回火處理:將步驟e)處理后的軋輥裝入回火爐中進行回火處理,回火處理的工藝包括如下步驟:
[0052]Π)以每小時不大于30°C的加熱速度將軋輥加熱到500°C,保溫10小時;
[0053]f2)保溫結(jié)束后,打開回火爐,使工件在空氣中冷卻到室溫;
[0054]f3)將步驟H)、f2)重復(fù)執(zhí)行兩次,回火結(jié)束。
[0055]g)取下輥頸套:將步驟f)處理后的軋輥吊出,冷卻后用砂輪機將焊點割掉,取下輥頸套。
[0056]實施例2-5:
[0057]與實施例1的區(qū)別見下表,其他條件均相同。
[0058]
【權(quán)利要求】
1.小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,其特征在于包括以下步驟: a)焊接輥頸套:在軋輥的輥頸的外圓周上套裝焊接一個輥頸套,所述輥頸套的外徑與差溫爐爐口的裝夾直徑配合,輥頸套的長度與輥頸的長度對應(yīng); b)預(yù)熱處理:將焊有輥頸套的軋輥在預(yù)熱爐內(nèi)預(yù)熱,預(yù)熱溫度790°C?810°C,保溫22?24小時; c)差溫加熱:差溫加熱前首先調(diào)整差溫爐各個燒嘴的空燃比,調(diào)節(jié)每個燒嘴處的壓力控制閥,將空氣壓力值調(diào)整到該燒嘴空氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值的三分之二,將煤氣壓力值調(diào)整到該燒嘴煤氣壓力標(biāo)準(zhǔn)值的二分之一;然后將步驟b)處理后的軋輥裝入差溫爐中,在輥頸套與差溫爐爐口之間的縫隙中填補耐火纖維,打開燒嘴將軋輥加熱至Ac3溫度以上30°C?100°C,加熱速度為每小時400°C?700°C,保溫3?4小時; d)預(yù)冷處理:停止加熱,使軋輥在差溫爐中冷卻到Ar3溫度以上20°C?40°C; e)淬火冷卻:將步驟d)處理后的軋輥取出,進行淬火; f)回火處理:將步驟e)處理后的軋輥裝入回火爐中進行回火處理; g)取下輥頸套:將步驟f)處理后的軋輥取出,冷卻后將輥頸套焊接的部位打斷,取下輥頸套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒ǎ涮卣髟谟?所述步驟a)中,輥頸套與輥頸間隙配合,配合間隙為Imm?10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,其特征在?所述步驟a)中,輥頸套與輥頸間隙配合,配合間隙為3mm?8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,其特征在?所述步驟a)中輥頸套與輥頸之間以點焊的方式相連接,所述步驟g)中通過砂輪打磨將焊接的部位打斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,其特征在?所述步驟c)中,將空氣壓力值調(diào)整到6Mpa?8Mpa,將煤氣壓力值調(diào)整到0.9Mpa?L 2Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒ǎ涮卣髟谟?所述步驟b)中,預(yù)熱過程包括如下幾個階段: bl)將軋輥置于40°C?60°C的預(yù)熱爐中保溫5?8小時; b2)以每小時不大于10°C的加熱速度將軋輥加熱至300°C?400°C,保溫10?15小時; b3)以每小時不大于20°C的加熱速度將軋輥加熱至790°C?810°C,保溫22?24小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒ǎ涮卣髟谟?所述步驟b3)中,保溫時間為24小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,其特征在?所述步驟e)中,淬火冷卻的終止溫度為300°C?400°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒ǎ涮卣髟谟?所述步驟e)中,淬火冷卻的終止溫度為350°C?400°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑高鉻鑄鐵軋輥的差溫?zé)崽幚矸椒?,其特征在?所述步驟f)中,回火處理包括如下操作步驟: Π)以每小時不大于30°C的加熱速度將軋輥加熱到500°C?560°C,保溫10小時;f2)打開回火爐,使軋輥在空氣中冷卻到室溫;f3)重復(fù)步驟fl)、f2)兩 次,結(jié)束。
【文檔編號】C21D1/18GK103436679SQ201310327096
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】程志平, 張建, 吳昊 申請人:中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司