小直径轧辊中频穿透淬火方法技术

本发明专利技术提供的是一种将普通的电炉加热和中频感应加热这二者结合起来的淬火方法，具体是：先将轧辊用三段恒温加热炉加热到材料相变的临界温度点下，经过透热保温２～３个小时后，再将轧辊一边旋转一边下降到中频感应圈中，启动中频感应电源进行加温，使轧辊达到淬硬温度，然后用恒温冷水进行淬火处理，并将淬火后的轧辊进行回火处理。本发明专利技术工艺先进，低温采用电炉加热，高温采用感应设备加热，这种加热速度上的快慢结合，不仅大大增加了淬透深度，并且保持了金属在相变点以上加热的高速度，淬火后得到非常细化的组织，轧辊性能十分优良，也就是说保证了加工出的轧辊形变小，硬度和韧性能满足轧机轧制冷轧硅钢片的要求；还保证了淬火温度的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轧辊热处理加工领域，特别是涉及一种小直径轧辊中频穿透淬火(ZT)方法。技术背景对于冷轧辊淬火加工，目前国际上普遍采用双频感应加热技术，如比利时O.S.B公司生 产的双频(50/250赫)淬火设备很早就在国内得到了应用，武钢和宝钢都引进了这类设备，它 对于中、大型轧辊淬火作用显著，大大增加了淬透深度，不仅提高了钢材的屈服强度，也提 高了钢材的破断强度、塑性和韧性，提高了轧辊的性能。但这种引进的设备对小型冷轧辊(指 0《150mm)加工效果很不理想，因为小型冷轧辊一般都有自已独特的技术要求，即要求整个 截面全部淬透，这对频率过高、加热速度很快的中频感应加热来说是很难实现的，如过分延 长感应加热的透热时间，就会大大降低加热速度，淬火后轧辊性能变坏。比如武钢硅钢片厂 的森吉米尔轧机使用的ZR—22BS—42轧辊，其外型尺寸为4> 71X 1180mm，无法采用进口的双 频淬火设备进行加工。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，以适合小型轧 辊的热处理加工。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是采用一种将普通的电炉加热和中频感应加热 这二者结合起来的淬火方法，具体是先将轧辊用三段恒温加热炉加热到材料相变的临界温 度点下，经过透热保温2 3个小时后，再将轧辊一边旋转一边下降到中频感应圈中，启动中 频感应电源进行加温，使轧辊达到淬硬温度，然后用恒温冷水进行淬火处理，并将淬火后的 轧辊进行回火处理。本专利技术为了保证小型轧辊的热处理时的淬火质量，主要是从兼顾保证工件加热的穿透性 和保证较高的加热速度这两点着手。为此，需要提供一种不同于普通的电炉加热和中频感应 加热，而是一种将二者结合起来的新工艺方法，即将整个加热过程分成两部分来完成，即 低温(相变点以下)时的缓慢整体加热和高温(相变点以上)时的快速表面加热。对此，低温采 用电炉加热，高温采用感应设备加热，这种加热速度上的快慢结合，不仅大大增加了淬透深 度，并且保持了金属在相变点以上加热的高速度，淬火后得到非常细化的组织，轧辊性能十 分优良。也就是说保证了加工出的轧辊形变小，硬度和韧性能满足轧机轧制冷轧硅钢片的要 求。还有，在技术上值得注意的是形状细长的小轧辊，由于其重量有限，热容量亦有限，热 量的稍微散失都会引起预热温度的变化，只有将于预热设备(三段恒温电热炉)和中频感应 器紧密地连在一起，才能保证辊面上的每一个点进入感应器的瞬间温度处于定值，保证了淬 火温度的均匀性，这是和大、中型冷轧辊可以事先单独在炉子中预热(或用感应器多次反复加热)，然后再吊装到淬火机床上感应加热是有很大区别的。本专利技术与当前轧辊使用的传统盐浴式淬火工艺相比具有环保和节能的优点，特别是可 以记录轧辊的加热过程参数和淬火温度参数，并对这些存入数据库进行管理，当轧辊出现问 题后，可以追溯每根轧辊的加工过程参数，有利于工艺人员根据这些数据调整加工工艺，保 证批量化生产的质量。并且具有便于操作、成本低等优点。 附图说明图1是实现本专利技术工艺的设备结构和系统示意图。 图2是本专利技术的自动控制框图。具体实施方式本专利技术提供的，是一种将普通的电炉加热和中频感应加热这二者结合起来的淬火方法，具体是先将轧辊用三段恒温加热炉加热到材料相变的临界温 度点下，加热温度为600 700°C;经过透热保温2 3个小时后，再将轧辊一边旋转一边下 降到中频感应圈中，启动中频感应电源进行加温，加热温度为为IIO(TC左右(例如1000 120(TC)，使轧辊达到淬硬温度；然后用2(TC左右(例如17 23°C)的恒温冷水进行淬火处 理，并用冷却水继续冷却3 5分钟；淬火后的轧辊最后还进行回火处理。本专利技术为实现上述的，直接采用的淬火设备是由本申请人 先前申请的"全数字化控制的中频淬火机床"(专利号ZL 01252015.2，公告号CN2503074)。 该机床的结构是包括平衡装置、立柱式门架、工作平台、传动机构、淬火及电控设备，淬 火设备中设有工件装卡上、下顶针杆及顶针；所述的淬火设备中，设有预热炉、中频感应加 热器、淬火变压器和装在门架上的光电测温仪，预热炉是一种至少两段分别控制加热的电阻 炉，炉内装有检测温度的热电耦，淬火变压器底面装有水幕喷水圈；电控设备是以工控机为 核心的全数字控制设备。该机床由于采用了立柱式结构，既便于工人使用吊车装卡工件，又 保证工件加热变形量小，同时将中频感应器固定，而让加工用的轧辊运动，轧辊重量轻，在 机床上既能升降又能旋转，为了防止轧辊热量损失，在中频感应器上设有一台直立的炉膛上 下穿通的电炉，待加工的轧辊可以先在电炉内预热，然后一边保温一边顺序向下进入感应器 内快速加热到淬火温度，这样做第一保证了轧辊的低温时的充分穿透加热；第二保证了高温 段的快速加热速度。本专利技术结合图1对上述"全数字化控制的中频淬火机床"的结构示意图，作出简要的说 明淬火机床上设有恒温预热炉9，由三段电加热炉智能晶闸管电源(III)供电；本专利技术将原来的中频机组供电改由IGPS中频感应加热电源(IV)供电，通过感应圈8对轧辊5进行中 频加热；水幕喷水圈7淬火用的冷却水由水温控制交换器(I )供给；轧辊5升降和旋转的 动力由液压站(II)提供；装在门架上的光电测温仪2、三段炉内安装的三个测温的热电耦 和各种限位检测信号(VI)，通过电缆接入由工控机IPC和可编程控制器PLC组成的全数字控 制设备(V)，通过编好的程序控制各个设备，实现小型轧辊中频穿透淬火所要求的各项工艺 动作。图l中编号l、 3、 4、 6分别是液压马达、上顶架导向杆、机床立柱、上顶尖。水温控制交换器(I )主要保证提供20度土3度的冷却水，夏天水箱温度高时由冷水机提供低于20度的冷却水进行参兑降温，冬天水箱温度低时采用加热蒸汽进行加温，水箱上有 温度仪表实时显示。液压站(II)为轧辊升降和旋转提供动力，由电磁阀控制液压马达的旋转方向的速度， 装卡时可以使轧辊快速上升，进入预热炉进行预热保温，中频淬火时，保证轧辊稳速旋转和 下降，液压媒质采用阻燃的水乙二醇。智能晶闸管电源(III)为三段恒温炉提供无级可调电源，三段炉内安装的3个测温的热 电耦进行温度检测，即可通过上润公司的WP系列智能仪表进行显示和控制，也能通过PLC进 行温度纪录和控制。IGPS中频感应加热电源(IV)采用的是能够自动关断元件的IGBT功率管作为逆变桥， 即可以为轧辊提供稳定的2500HZ中频淬火电源，而且比中频发电机组节能25 30%。光电测 温仪2采用的是上海自动化仪表公司的WDL-31产品，测量的参数通过XTMF智能仪表能够显 示值和控制中频电源的输出大小，保证旋转下降的轧辊淬火温度不变。XTMF智能仪表中的温 度数据还可以网络传输上位工控机进行纪录。工控机IPC和可编程控制器PLC组成的全数字控制设备(V )，不仅为系统提供控制指令， 而且纪录淬火过程的各种参数，工控机IPC选用台湾研华生产的主板和板卡产品，作为上位 机，安装有北京亚控公司的组态王软件，通过串口可以随时采集智能仪表和PLC中实时记录 的现场数据，并能存储和和显示。PLC采用西门子S7-200系列产品，作为下位机进行实时控 制，即可以点动进行机床调试，也可以根据图2的程序框图进行自动控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小直径轧辊中频穿透淬火方法，其特征是一种将普通的电炉加热和中频感应加热这二者结合起来的淬火方法，具体是：采用淬火设备，先将轧辊用三段恒温加热炉加热到材料相变的临界温度点下，经过透热保温２～３个小时后，再将轧辊一边旋转一边下降到中频感应圈中，启动中频感应电源进行加温，使轧辊达到淬硬温度，然后用恒温冷水进行淬火处理，并将淬火后的轧辊进行回火处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹益清，张政，曹祥承，余娟，董伟，
申请(专利权)人：武汉宝德机电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]