冷轧工作辊辊身淬硬层的制造方法技术

本发明专利技术涉及冷轧工作辊辊身淬硬层的制造方法，所述轧辊由钢制成，使用感应器对轧辊辊身进行感应电加热处理，对轧辊辊身进行感应电加热处理是使轧辊辊身依次通过第一低频感应器、第二低频感应器和中频感应器而被加热，并向轧辊辊身表面喷水对其进行喷水冷却处理，从而在轧辊辊身制得淬硬层。本发明专利技术方法可以有效提高所得有效淬硬层的深度，对于适合的材质，可以制得深度为５０ｍｍ以上的有效淬硬层。采用本发明专利技术方法制得的具有较深淬硬层的轧辊在使用中能延缓轧辊磨损、延长换辊时间、提高轧机生产率、提高产量、降低消耗，从而具有巨大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热处理方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
冷轧工作辊辊身淬硬层的性能，即其深度和硬度一直是衡量冷轧工作辊制造技术水平的一项重要指标。因为冷轧工作辊是在弯曲、扭转、挤压等受力复杂的条件下工作的，这时候零件表层受到比心部高得多的应力作用，同时表面还要不断地被磨损，因此必须在冷轧工作辊辊身制造淬硬层，使辊身表层具有较高的强度、硬度、耐磨性及疲劳极限，而辊身心部为了能承受冲击载荷的作用，仍应保持足够的塑性与韧性。在这种情况下，需要对轧辊辊身进行表面淬火处理。轧辊辊身的表面淬火是利用快速加热的方法，只将待淬轧辊表层奥氏体化，然后淬火，在表面获得马氏体组织。表面淬火不改变化学成分，只改变表层组织，使表层得到强化和硬化，即在表层制得淬硬层，而心部组织并不发生变化，还是表面淬火前的组织，从而使心部保持一定的韧性和强度。轧辊辊身的表面淬火方法较多，常用的有感应电加热表面淬火，即感应加热表面淬火。感应电加热表面淬火是把轧辊放入感应器内，即感应线圈中，当感应线圈通入交变电流后，立即产生交变磁场，那么在轧辊中就会产生频率相同，方向相反的感应电流，感应电流在轧辊内形成回路，俗称“涡流”，且电流密度在工件表面分布不均匀，表面密度大，中心密度小，在轧辊自身电阻的作用下，轧辊表层迅速被加热到淬火温度，在立即对其喷水冷却后，可在轧辊辊身表层得到淬硬层。轧辊经感应电加热表面淬火后在表层可得到马氏体加残余奥氏体组织，这是一种不稳定的组织，如果碰到适宜的条件，会随时发生转变，并引起轧辊形状和尺寸的变化，这对轧辊使用要求来说是不允许的。另外轧辊在经感应电加热表面淬火后在表层会有较大的热应力和组织应力存在，如果不及时消除这些应力，就会进一步扩展。应力的集中和扩展，会使零件变形和开裂，所以应当及时消除应力。为了稳定组织，稳定尺寸，及时消除内应力，避免变形和裂纹的产生，还必须把淬火后得到的轧辊作回火处理，使碳原子析出并形成粒状，从而得到回火马氏体，以使轧辊具有良好的加工性能和使用性能。常用的感应加热方法是双工频感应器加热和工频、中频双感应器加热，并且已经发展成为一种相当成熟的技术，但是也存在着缺陷。双工频感应器淬火制造淬硬层时，可以制得最大约30mm的有效淬硬层，有效淬硬层是指硬度大于等于90HSD的淬硬层，但是不能完全补偿辊面温度损失，易造成次表层过热，导致过渡层不太缓和，淬火后内应力较大。工频、中频双感应器淬火制造淬硬层时，又存在着加热深度不足的缺点，很难制得30mm以上的有效淬硬层。传统的感应电加热表面淬火机床有单频双工频感应器加热机床、工频和中频双感应器加热机床等。例如中国专利92216888.1就公开了一种用于对冷轧辊等大型轴类工件进行淬火的大型双频淬火机床，该双频淬火机床由传动装置、框架横梁、配重装置、架体、顶尖梁、变压器小车、淬火水槽组成，在床体上设置有感应器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，提高有效淬硬层的深度。实现本专利技术目的的整体技术构思是在采取感应电加热表面淬火从而制得淬硬层的方法中，寻找合适的热处理工艺及其工艺参数，尤其是在对冷轧工作辊辊身进行感应电加热的工序中，采用三感应器加热工艺即使轧辊辊身依次通过第一低频感应器、第二低频感应器和中频感应器而被加热，以提高轧辊辊身淬硬层的深度和硬度。实现本专利技术目的一种，是使用感应器对轧辊辊身进行感应电加热处理，并向轧辊辊身表面喷水对其进行喷水冷却处理，从而在轧辊辊身制得淬硬层；其中对轧辊辊身进行感应电加热处理是使轧辊辊身依次通过第一低频感应器、第二低频感应器和中频感应器而被加热。本文所述的工频感应器是指使用频率为50Hz的交变电流的感应器，低频感应器是指使用频率为30Hz～150Hz交变电流的感应器，中频感应器是指使用频率为200Hz～2000Hz交变电流的感应器。在三感应器电加热中，第一个低频感应器用于将轧辊辊身表层加热到居里点以上，第二个低频感应器用于在轧辊辊身实现深的透热加热，而第三个感应器、即中频感应器则主要用于调节轧辊辊身表层的温度。上述向第一低频感应器、第二低频感应器通入的交变电流的频率优选为40Hz～60Hz，向中频感应器通入的交变电流的频率优选为200Hz～300Hz。上述向第一低频感应器、第二低频感应器通入的交变电流的频率为50Hz，向中频感应器通入的交变电流的频率为250Hz。上述使轧辊辊身在第一低频感应器和第二低频感应器的加热区的温度为轧辊辊身材质的AC1相变点以上30℃～50℃、在中频感应器的加热区的温度为AC1轧辊辊身材质的ACI相变点以上80℃～100℃；对轧辊表面喷15℃～30℃的水。在上述的对轧辊辊身进行感应电加热处理和喷水冷却处理之后进行回火处理，回火处理是将轧辊加热至120～200℃，保温80～120小时后将其放在空气中自然冷却至环境温度。在上述的对轧辊辊身进行感应电加热处理和喷水冷却处理之后、回火处理处理之前，对轧辊进行低温冷却处理，低温冷却处理是将经过喷水冷却处理后的轧辊降温至零下60℃～零下120℃，并保温2～4小时后放在空气中自然冷却至环境温度。在上述的对轧辊辊身进行感应电加热处理之前，先对轧辊进行预热处理；预热温度为250℃～350℃，保温时间为10～28小时。采用本专利技术方法在冷轧工作辊辊身制造淬硬层的双频三感应器机床，可以在传统的工频和中频双感应器加热机床的基础上经过简单改造即可得到。例如在中国专利92216888.1公开的一种大型双频淬火机床的基础上，只需在其床体由上至下依次设置第一低频感应器、第二低频感应器、中频感应器，并将感应器与相应的电源连接后即可实施本专利技术方法。一种由公知合金制造的冷轧工作辊，特别适用于本专利技术方法，其合金化学成分重量百分数如下所述C为0.82％～0.90％，Si为0.30％～0.55％，Mn为0.20％～0.50％，Cr为4.90％～5.40％，Ni为0.30％～0.50％，Mo为0.20％～0.40％，V为0.10％～0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质。对使用上述材质的轧辊辊身进行感应电加热处理是使轧辊辊身依次通过第一工频感应器、第二工频感应器、中频感应器而被加热。其中向中频感应器通入的交变电流的频率为200Hz～300Hz，优选为250Hz。对使用上述材质的轧辊辊身进行感应电加热处理是使轧辊辊身在第一工频感应器和第二工频感应器加热区的温度为860℃～960℃、在中频感应器加热区的温度为940℃～980℃；对轧辊表面喷15℃～30℃的水。采用本专利技术方法在对使用上述材质的轧辊辊身制造淬硬层的双频三感应器机床，可以在传统的工频和中频双感应器加热机床的基础上经过简单改造即可得到。其改造过程是在传统的工频和中频双感应器加热机床架体上增加一个新的工频感应器，新增加的工频感应器与原工频感应器为并联结构，即共用一个工频电源。在上述的感应电加热设备——即上述的双频三感应器机床中，从上向下依次设置第一工频感应器、第二工频感应器、中频感应器、喷水器、续冷池，其中轧辊辊身与第一工频感应器的水平间距为12mm～62mm、与第二工频感应器的水平间距为20mm～75mm、与中频感应器的水平间距为20mm～75mm；使第一工频感应器与第二工频感应器的垂直间距为10mm～65mm、第二工频感应器与中频感应器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷轧工作辊辊身淬硬层的制造方法，所述轧辊由钢制成，使用感应器对轧辊辊身进行感应电加热处理，并向轧辊辊身表面喷水对其进行喷水冷却处理，从而在轧辊辊身制得淬硬层，其特征在于：对轧辊辊身进行感应电加热处理是使轧辊辊身依次通过第一低频感应器、第二低频感应器和中频感应器而被加热。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐广银，葛浩彬，李世辉，
申请(专利权)人：宝钢集团常州轧辊制造公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]