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一种锻 钢支承辊表面 热处理工艺

阅读：713发布：2020-05-16

专利汇可以提供一种锻钢支承辊表面热处理工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种锻钢支承辊的表面热处理工艺，通过50/250HZ的淬火设备采用新的淬火工艺实现的，将淬火预热温度 350±10℃保温≥10H提高至400±10℃，保温≥15H预热；50/250HZ双频淬火设备淬火加热时，50HZ工频感应圈负责工件整体加热，250HZ中频感应圈负责工件旋转下降时再次加热，工件旋转下降淬火时，下降速度选择0.5mm/s，旋转速度选择40r/min，以保证≤1.5HSD的硬度均匀性及85HSD以上的硬度值；采用400±10℃回火温度，保温≥60H进行回火；通过此种淬火工艺，可提高支承辊的整体质量，提高硬度均匀性，生产高硬度值（85HSD以上）支承辊，降低支承辊使用过程由于硬度过渡层的猛烈变化形成的剥落风险，最终增加支承辊的使用寿命。，下面是一种锻钢支承辊表面热处理工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种锻钢支承辊的表面热处理工艺，其特征在于：利用50/250HZ双频淬火设备实现锻钢支承辊表面热处理过程；通过调整工艺参数，并与50/250HZ双频淬火备特性相结合，制定出工艺路线如下：
步骤1）、预热过程：针对50/250HZ双频淬火设备的能力及支承辊规格情况，在锻钢支承辊淬火时，将Φ300mm-Φ600mm常规产品的淬火预热温度350±10℃，保温≥10H，提高至400±10℃，保温≥15H预热，以降低淬火时的热量损耗，保证最佳的功率输出；
步骤2）、淬火过程：50/250HZ双频淬火设备淬火加热时，50HZ工频感应圈负责工件的整体加热，加深热渗透层，250HZ中频感应圈负责工件旋转下降时再次加热，以补充下降过程中损失的热量，达到淬水时910℃-930℃的最佳温度，获得良好的淬火马氏体组织及85HSD以上的表面硬度值；其中工件旋转下降淬火时，下降速度选择0.5mm/s，旋转速度选择40r/min，以保证≤1.5HSD的硬度均匀性及85HSD以上的硬度值；冷却采用喷水冷却，设备上配套有喷水环，喷水环以斜直喷方式对工件进行喷水冷却，通过调节淬火水的流量，使流量数值在195m3/h-210m3/h，从而控制淬火水压达0.18MPa-0.2MPa，保证支承辊从920℃降为500℃的淬火速度在4.2℃/s-4.6 ℃/s，淬火后达到85HSD以上的表面硬度和得到30mm以上的淬硬层深度；最终经喷水冷却的工件下降至淬火池中进一步冷却，使轧辊充分冷却，保证组织的充分转变，防止发生自回火；
步骤3）、回火过程：采用400±10℃回火温度，保温≥60H进行回火，保证使用硬度的同时，能够更好的消除在淬火过程中产生的内应力，组织成为均匀的回火马氏体组织。
2.根据权利要求1所述的锻钢支承辊的表面热处理工艺，其特征在于：在步骤3）后面还设置有步骤4）、终检：成品检验检4条母线，每条母线均分5点，每点打5此取平均值即为该点硬度值；成品满足硬度值要求、硬度均匀性要求和淬硬层深度满足要求。
3.根据权利要求1所述的锻钢支承辊的表面热处理工艺，其特征在于：所述锻钢支承辊工件在Φ700mm以上。
4.根据权利要求1所述的锻钢支承辊的表面热处理工艺，其特征在于：采用双频淬火设备进行锻钢支承辊的淬火过程，频率选择为50HZ的工频与250HZ的中频相配合进行加热过程，且感应圈的高度在165mm，冷却方式为喷水冷却加淬火池继续冷却。

说明书全文

一种锻钢支承辊表面 热处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锻钢支承辊的表面热处理工艺，利用此工艺淬火，可提高支承辊辊身淬火硬度及硬度均匀性，提高产品的质量和使用寿命；属于热处理技术领域。

背景技术

[0002] 目前，大型锻钢支承辊先进的辊身表淬工艺有差温淬火（差温加热+喷雾冷却）（工艺路线如图1）和整体感应淬火（工频感应加热+喷雾冷却）两种。差温淬火采用台车炉整体预热，再转入差温炉及喷雾淬火设备，进行辊身的差温加热及淬火处理，最终产品硬度55-71HSD，硬度均匀性≤4HSD。缺点是无法生产高硬度支承辊。整体感应淬火采用工频加热、喷雾冷却进行热处理，最终产品硬度60-80HSD，硬度均匀性≤3HSD。此两种淬火方法获得的成品硬度难以达到85HSD以上，金相组织及硬度均匀性较差，硬度过渡层不好，易造成使用中剥落，产生轧制事故。而针对现有设备50/250HZ双频淬火机床特点，可以提出了一种支承辊双频感应淬火+喷水冷却的最终热处理方式，从而实现支承辊淬火达到高硬度（85HSD以上）、较好的金相组织（马氏体级别3级以上）及硬度均匀性（≤1.5HSD）、较为平缓的硬度过渡层的效果，最终获得良好的使用性能，增加了产品的使用寿命。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种结合50/250HZ双频淬火设备的特点来提高支承辊表面淬火质量的大型支承辊的表面热处理工艺。

[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：一种锻钢支承辊的表面热处理工艺，利用50/250HZ双频淬火设备实现锻钢支承辊表面热处理过程；通过调整工艺参数，并与50/250HZ双频淬火备特性相结合，制定出工艺路线如下：
步骤1）、预热过程：针对50/250HZ双频淬火设备的能力及支承辊规格情况，在锻钢支承辊淬火时，将Φ300mm-Φ600mm常规产品的淬火预热温度350±10℃，保温≥10H，提高至400±10℃，保温≥15H预热，以降低淬火时的热量损耗，保证最佳的功率输出；
步骤2）、淬火过程：50/250HZ双频淬火设备淬火加热时，50HZ工频感应圈负责工件的整体加热，加深热渗透层，250HZ中频感应圈负责工件旋转下降时再次加热，以补充下降过程中损失的热量，达到淬水时910℃-930℃的最佳温度，获得良好的淬火马氏体组织及85HSD以上的表面硬度值；其中工件旋转下降淬火时，下降速度选择0.5mm/s，旋转速度选择40r/min，以保证≤1.5HSD的硬度均匀性及85HSD以上的硬度值；冷却采用喷水冷却，设备上配套有喷水环，喷水环以斜直喷方式对工件进行喷水冷却，通过调节淬火水的流量，使流量数值在195m3/h-210m3/h，从而控制淬火水压达0.18MPa-0.2MPa，保证支承辊从920℃降为500℃的淬火速度在4.2℃/s-4.6 ℃/s，淬火后可达到85HSD以上的表面硬度和得到较深的30mm以上淬硬层深度；最终经喷水冷却的工件下降至淬火池中进一步冷却，使轧辊充分冷却，保证组织的充分转变，防止发生自回火；
步骤3）、回火过程：采用400±10℃回火温度，保温≥60H进行回火，保证使用硬度的同时，能够更好的消除在淬火过程中产生的内应力，组织成为均匀的回火马氏体组织。

[0005] 在步骤3）后面还设置有步骤4）、终检：成品检验检4条母线，每条母线均分5点，每点打5次取平均值即为该点硬度值；成品满足硬度值要求、硬度均匀性要求和淬硬层深度要求。

[0006] 所述锻钢支承辊工件在Φ700mm以上。

[0007] 采用双频淬火设备进行锻钢支承辊的淬火过程，频率选择为50HZ的工频与250HZ的中频相配合进行加热过程，且感应圈的高度在165mm，冷却方式为喷水冷却加淬火池继续冷却。

[0008] 淬火时选择0.5mm/s的下降速度及40r/min的旋转速度，以保证足够的硬度均匀性（≤1.5HSD）及较高的硬度值（85HSD以上）。

[0009] 本发明具有以下的优点：1.能够淬出较高的表面硬度（85HSD以上），更大范围的满足用户要求；2.淬出的硬度过渡层梯度较为平缓，能够增加支承辊工作时的抗剥落能力；3.硬度均匀性较好，能够达到≤1.5HSD，与其他淬火方式的支承辊表面硬度均匀性相比，具有明显的优势；4.对于硬度要求较低的支承辊，采用高淬高回（即淬火至85HSD以上硬度后用比较高的回火温度进行回火）的热处理方式，能够保证使用硬度及组织性能情况下，更好的去除淬火产生的内应力，提高支承辊使用过程中的抗事故能力。附图说明

[0010] 图1 为现有技术中差温淬火工艺路线图。

[0011] 图2 为本发明采用50/250HZ双频淬火设备进行50/250HZ双频感应淬火的设备结构示意图。

[0012] 图3为本发明的50/250HZ双频淬火（即OSB淬火）与单工频淬火加热温度分布及加热深度层比较图。

[0013] 图4 为单工频淬火与本发明的50/250HZ双频淬火后支承辊硬度值，及硬度均匀性对比图。

[0014] 图5为本发明的50/250HZ双频淬火方式（即OSB淬火）与传统整体淬火淬硬层深度对比图。

[0015] 图中标注为：1、支承辊；2、50HZ（工频）感应圈；3、250HZ（中频）感应圈；4、喷水环；5、淬火池。

具体实施方式

[0016] 实施例1：以Φ890mm材质为70Cr3Mo的支承辊的表淬过程进行方法成果验证为实施例，技术要求为硬度值65-80HSD，淬硬层深度≥30mm，硬度均匀性≤1.5HSD。

[0017] 表淬热处理主要工序步骤为：预热——淬火——回火。大型支承辊（Φ700mm以上）热处理工艺，步骤1）、预热过程：针对50/250HZ双频淬火设备的能力及支承辊规格情况，在Φ890mm支承辊淬火时，将常规产品（Φ300mm-Φ600mm）的淬火预热温度350±10℃保温≥10H，提高至400±10℃，保温≥15H预热，以降低淬火时的热量损耗，保证最佳的功率输出，从而使设备正常运行，淬火过程能够顺利进行。

[0018] 步骤2）、淬火过程：50/250HZ双频淬火设备淬火加热时，50HZ工频感应圈负责工件的整体加热，加深热渗透层，250HZ中频感应圈负责工件旋转下降时的再次加热，以补充下降过程中损失的热量，达到淬水时的最佳温度（910℃-930℃），获得良好的淬火马氏体组织及较高的表面硬度值（85HSD以上）；喷水环特定角度的喷水方式及合适的水流量（195m3/h-210m3/h）调整，能够使工件获得合适的淬火冷却速度（920℃降为500℃的淬火速度保持在℃/s-4.6 ℃/s），从而得到较深的淬硬层深度（30mm以上）。最终，经喷水冷却的工件下降至淬火池中进一步冷却，此过程可使轧辊充分冷却，保证组织的充分转变，防止发生自回火。
利用0.5mm/s的下降速度及40r/min的旋转速度，可使工件整体受热及冷却均匀，获得较好的组织及硬度均匀性。

[0019] 步骤3）、回火过程：通过此种方式淬火，Φ890mm支承辊表面硬度达94HSD以上，根据技术要求，采用较高的回火温度（400±10℃，≥60H）进行回火，保证使用硬度的同时，能够更好的消除在淬火过程中产生的内应力，组织也为均匀的回火马氏体组织。

[0020] 步骤4）、终检：成品检验检4条母线，每条母线均分5点，每点打5次取平均值即为该点硬度值。成品满足硬度值要求，硬度均匀性要求（见图4），淬硬层深度满足要求（见图5）。

[0021] 如图2：50/250HZ双频感应淬火示意图；利用50/250HZ双频淬火设备工频（50HZ）加热，中频（250HZ）补充加热的淬火原则，在淬火支承辊时，能够实现辊身较深的加热区域（温度分布及加热层如图3），最终实现较缓的硬度过渡层效果。另设备配套的感应圈，采用的是高度为165mm的设计，能够增大加热范围，减少热量损耗，保证淬火时的温度，从而得到良好的淬火组织。冷却采用喷水冷却，设备上配套的喷水环，采用的是斜直喷方式，通过调节淬火水的流量来控制压力，从而符合支承辊的淬火冷却速率，达到较高的表面硬度（85HSD以上）。淬火过程中通过选择合适的下降速度与旋转速度，使工件的加热及冷却均匀，能够保证产品良好的硬度均匀性，最终实现产品整体使用性能得到提高（如图5：单工频淬火与50/250HZ双频淬火后支承辊硬度值对比图）。

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