冷轧辊表面双频淬火工艺探索.pdf

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《黑龙江治金
冷轧辊表面双频淬火工艺探索
姚凤祥李朝华王春旭何绍天
(北满特殊钢股份有限公司齐齐哈尔161041)
摘要本文介绍了冷轧辊的工作条件及双频淬火的经过,分析了环裂产生的原因,提出了解决环裂的办
法
关键词冷轧辊双频淬火环裂
1前言
硬度值不低于HS180。过渡层分布接近
般整体淬火方法。
冷轧辊工作要在高达400~500L/m左
下倒角
右的单位轧制压力下工作,并直接使常温的
冷轧钢带产生塑性变形,同时辊身具有极高?????目
50Hz应器
B
影2感应器
的强度、硬度及耐磨性。另一方面与支承辊
水器
或中间辊长时间高速滚动接触产生疲劳现
象和加工硬化,同时随着轧制过程的重载荷
50Hz、250HL感应器与喷水器之间的相对位置
和高速化及薄板轧制质量的提高,要求冷氧250Hkz、250比双频感应淬火过程
工作辊材质要有很高的纯净度,合适的金相
组织并维持一定的表面粗糙度。因此,成品
机床结构为下拉式,感应器与喷水器固
冷轧辊必须具有以下性能:
定不动,轧辊垂直装卡在活动框架上,可以
(1)保证表层HS190-100的高硬度以上下移动同时自转淬火时,轧辊按规定的速
获得优异的耐磨性;
度自上而下顺序经过50Hz、250Hz感应器进
(2)良好的抗剥落性和抗热冲击性能以行感应加热,然后进人贖水器中进行喷冷
保证轧辊具有良好的抗事故能力;
最后进入机床底部的水池中浸水续冷。
(3)足够的淬硬层深度以减少辊的修复350Hz、250Hz双频感应淬火工艺
次数,提高轧辊寿命;
4)硬度均匀,材质纯净。
3.1感应器的选取
为了保证成品冷轧辊具有上述性能,在
工频感应器和中频感应器均为非导磁
表面淬火方面,采用50H、250双频移动体,采用10mm厚紫铜板做成,高度165mm
式感应加热淬火工艺。双频淬火具有良好导电环厚度为10mm,外部焊有4圈20mmx
的硬化深度,86 Crmov7钢轧辊距表面10-10m空心水冷紫铜管,有四排18测温孔,
15m硬度儿乎不变,距表面2025m处工频感应器与中频感应器可以互换使用。
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2004年第1期
通常感应器按下表选取:
应,热量集中在轧辊表面,使表层到心部形
轧辊与感应器间隙
最佳间隙
成一定梯度的温度场,在表层一定深度范围
=6~22mm
1214mm
发生组织转变,达到一定的淬硬层,使轧辊
具有高的表面硬度,从而增加耐磨性。在两
?2Hu-
18~35mm
24~26mm
个感应器之间的一段距离(60m),表面层
热量向内层传导,使表面向里温度梯度趋
yt-50Hz感应器直径
2-250Hz感应器直径
缓,同时有一部分热量由辊面向外辐射散
一氧辊直径。
失,表面温度降低。为延长奥氏体化时间
3.2感应加热
中频感应器作为辅助加热器补充加热。中
50Hx250HL双频感应加热是以工频感频感应器感生涡流透人深度较浅,以弥补轧
应器为主加热感应器,其涡流透人深度较辊表层在感应器间隔中的热量损失,使表面
重新加热到所要求的奥氏体化温度,表面感
温
300士10
度
应加热层温度分布有一定深度的等温层,然
220士5
后缓慢降温,从而保证淬硬层内加热条件和
≤
淬火
50°Ch
淬火组织均匀一致,获得高的淬火质量。
3.3预热
ocmi
淬火前,要将轧辊放在空气回火炉中预
时间(h)
热,典型的预热工艺如图1
图1
选用220℃预热温度是因为:随着加热
温度的升高,轧辊内部的溶火后应力分布状
态如图2所示,而温度升高到220℃时其淬
火后残余应力分布如图3。
由图2和图3对比可看到,由220℃预
表面
热,淬火后线余应力峰值变得平坦,其应力
100kg/cm.
内部
心部
分布最合理
近年来,对于深淬硬层辊为提高奥氏体
图2
化层深,而把预热温度提高到350~400℃。
4淬火功率的估算与选取
淬火时,将经预热的轧辊装卡在活动框
架上,辊身的下倒角与工频感应器的上平面
在同一水平面上。由于在淬火过程中辊身
表面
内部
心部
的倒角处存在尖角效应,此时加热功率不易
太高,所以轧辊一般允许有一定的软带存
3
大,实现深层加热。在淬火时由于集肤效在,在下软带处一般工频功率由小到大按六
级分配,直到工频满功率,而中频功率由小
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《黑龙江治金
到大按五级分配直到中频满功率,当轧辊开喷水冷却+浸水冷却双重冷却方式。通常
始离开感应器时,功率再由大到小,直到全采用0.7m/s的下降速度要在12min时进
部离开辊身。
行喷水冷却。喷水冷却又称预冷却是为减
功率取决于轧辊直径,两个频率分别进小淬火应力而预先采用的低压大水量冷却
行计算。计算包括两个方面:第一求出有效方式。喷水时水柱最好与辊身呈30度角喷
热值;第二计算出热的损失(计算方法略)。射,且以喷到辊身不反溅水为原则,这一步
通常50Hz满功率和250Hz满功率按如下选也是至关重要的。喷水时要控制好水压与
取
喷射角度,否则也是造成轧辊端部环裂的主
50满功率心Φ辊
要因素。
250满功率1/2辊
喷射冷却后,轧辊继续下拉进人水池中
功率一kW
浸水冷却,使心部热量逐渐传导出来,避免
Φ辊一辊身直径(m)
淬硬层因返热而自回火。直径大的续冷时
我们知道,在轧辊的软带处(距端部间要长一些。其中辊颈喷水冷却可用活动
10mm~20m处)是环裂易出现的部位,尤软管喷冷。
其是下倒角处(即人水端)。分析其原因是3.6低温回火
由于辊身经快速加热及随后的快速冷却后,
冷轧辊硬度要求很高,淬火后只能进行
在辊身端部产生的应力所致,其中的应力包100~180℃的低温回火。在此温度下长时
括热应力和组织应力,热应力使辊身已加热间的回火可以部分消除淬火应力,特别是降
层和未加热层产生拉应力,它是导致辊身端低过渡层的拉应力,降低脆性,避免开裂。
部开裂的根本原因。因此,理论上热应力越同时调整辊身硬度达到技术要求的范围,并
小对轧辊越有利,而实际上,由于表面加热使组织稳定保持高的表面残余压应力。
淬火是为使轧辊获得较高的表面硬度,因而
淬火马氏体在100-180℃温度范围内
必须使轧辊获得足够的蓄热量オ能达到淬回火可以进行分解,主要是马氏体板条交界
火温度发生奥氏体转变,为随后的激烈水冷处或李晶片之间析出细小的∈-碳化物,减
实现表面淬火做好准备。所以经过长期的少了碳在马氏体中的过饱和程度,从而使硬
生产实践,逐步摸索出控制50Hz与250Hz度略有降低并可提高韧性。
出口温度(即从两感应器下端的最后一个观
察孔出来的