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        以鑄代鍛生產(chǎn)熱軋板帶支撐輥的熱處理控制要點(diǎn)

        2018-06-20 09:08:16李仕源
        金屬加工(熱加工) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:輥身熱軋板輥的

        ■ 李仕源

        熱軋板帶鑄造支撐輥的材質(zhì)一般分為:Cr3、Cr5、Cr7,生產(chǎn)工藝一般為:造型→合箱→冶煉→熱拆箱→擴(kuò)散退火→粗加工→差溫?zé)崽幚怼鼗稹庸?,在熱處理工序中,各個(gè)溫度點(diǎn)控制略有不同,但原理相同,熱處理效果直接決定軋輥的使用效果。

        1. 設(shè)備要求

        擴(kuò)散退火采用一般的燃?xì)飧G、高溫電阻窯都可滿足要求,差溫?zé)崽幚碇校枰鋫湟慌_(tái)差溫爐(配套的噴淬機(jī)),回火用普通電阻窯即可。

        2. 擴(kuò)散退火

        熱軋板帶鑄造支撐輥合金含量高,偏析量大,如采用冷拆箱,極易出現(xiàn)裂紋甚至斷輥,理論上,鋼液凝固后具備一定強(qiáng)度即可組織熱拆箱,我們一般拆箱時(shí)間為澆注完35~38h。

        軋輥入窯(提前預(yù)熱)后,升溫速率一般控制在18~25℃/h,擴(kuò)散退火溫度國(guó)內(nèi)通常為Ac3線以上150~250℃保溫,保溫溫度控制在1060~1100℃,使各元素在奧氏體中充分?jǐn)U散。但是高溫快冷時(shí)極易析出呈針片狀的鐵素體型魏氏體組織,因此使支撐輥的強(qiáng)度降低而脆性增大,隨著基體組織中魏氏體組織數(shù)量的增多,對(duì)軋輥的性能特別是韌性的降低也越大。隨著國(guó)外技術(shù)的不斷引進(jìn),筆者與國(guó)外公司的交流中,外方考慮高溫度、晶粒長(zhǎng)大的因素明顯,在后序的差溫處理中,由于晶粒的遺傳性,軋輥的細(xì)晶強(qiáng)化會(huì)受到一定影響。

        因此,將擴(kuò)散退火溫度控制在1000℃以下,既消除了合金偏析問(wèn)題,又可防止晶粒過(guò)度長(zhǎng)大及魏氏體組織增多,擴(kuò)散退火工藝如圖1所示。

        3. 差溫?zé)崽幚?/h2>

        粗車(chē)后,將軋輥在電阻窯進(jìn)行加熱、保溫,一般控制在630~670℃保溫,保溫時(shí)間根據(jù)直徑尺寸確定,一般20h以上,保證內(nèi)外溫度均勻(見(jiàn)圖2)。

        達(dá)到保溫時(shí)間后以最快速度運(yùn)至噴淬機(jī)上組織差溫?zé)崽幚?,輥頸用石棉氈包裹好,防止差溫處理中冷卻水到輥頸,造成輥頸硬度升高缺陷,爭(zhēng)取15min之內(nèi)完成。軋輥差溫?zé)崽幚硪话惆ㄈ齻€(gè)工藝段:第一段為加熱段(也稱(chēng)升溫段),目的是通過(guò)快速加熱使輥身表面快速達(dá)到工藝要求溫度,此時(shí)間可根據(jù)軋輥直徑大小適當(dāng)調(diào)整;第二段為傳熱段,目的是通過(guò)熱傳導(dǎo)使整個(gè)軋輥外層達(dá)到工藝溫度,此時(shí)間可根據(jù)軋輥工作層厚度不同進(jìn)行調(diào)節(jié);第三段為預(yù)冷區(qū)段(也稱(chēng)“保溫段”或“延遲淬火保溫段”),通過(guò)適當(dāng)降低爐溫及輥身表面溫度(40~60℃),有利于加深輥身工作層的淬硬深度,同時(shí)避免軋輥輥面超溫度造成組織粗大,從而保證差溫?zé)崽幚砗蟮母黝?lèi)軋輥獲得良好的使用性能。

        差溫?zé)崽幚碇锌刂频闹攸c(diǎn)主要在第二段,通過(guò)燃?xì)飧G的急速表層升溫后,進(jìn)行高壓水的強(qiáng)冷,水壓、風(fēng)壓、水流量要配合好,爭(zhēng)取輥身各點(diǎn)的溫差盡量小,一般控制在15℃之內(nèi),成品檢測(cè)硬度基本沒(méi)有偏差。

        冷卻速率、工藝溫度計(jì)算好,工藝溫度是決定產(chǎn)品組織的要素,最終決定軋輥的性能和硬度。

        筆者所在公司經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),馬氏體組織使用性能相對(duì)理想,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度線以下20~25℃為差溫控制溫度范圍,轉(zhuǎn)變溫度根據(jù)產(chǎn)品成分進(jìn)行計(jì)算,保證輥身工作層獲得所需要的硬度水平和相應(yīng)的基體組織。

        圖1 擴(kuò)散退火工藝

        圖2 差溫?zé)崽幚砉に?/p>

        圖3 回火工藝

        4. 回火溫度

        回火工藝如圖3所示。回火溫度控制在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上15~25℃,其主要是因?yàn)椴顪靥幚淼漠a(chǎn)品應(yīng)力大,易出現(xiàn)剝落,相對(duì)較高的回火溫度能夠更好地保證輥身工作層的抗剝落性。

        5. 結(jié)語(yǔ)

        以鑄代鍛熱軋板帶支撐輥的研發(fā)逐步進(jìn)入到了相對(duì)穩(wěn)定期,熱處理工藝對(duì)產(chǎn)品使用性能的影響至關(guān)重要,需要業(yè)內(nèi)人士不斷總結(jié)、交流,以更好地推動(dòng)技術(shù)的成熟。

        [1] 文鐵錚,郭玉珍.冶金軋輥技術(shù)特性概論[M].石家莊:河北科學(xué)技術(shù)出版社,1995:131.

        [2] 文鐵錚,郭玉珍.軋輥制造技術(shù)新論[M].石家莊:河北科學(xué)技術(shù)出版社,2014:110.

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