离心复合高铬钢轧辊差温热处理工艺

刘宝存，左素敏

（1.唐钢重机装备有限公司，河北唐山 063000；2.唐山不锈钢有限公司，河北唐山 063306）

离心复合高铬钢轧辊差温热处理工艺

刘宝存1，左素敏2

（1.唐钢重机装备有限公司，河北唐山 063000；2.唐山不锈钢有限公司，河北唐山 063306）

离心复合高铬钢轧辊热处理工艺对轧辊组织和性能有较大的影响，特别是对芯部组织和性能的影响，不恰当的热处理工艺会降低轧辊芯部球墨铸铁强度和韧性，增大了轧辊在使用过程中的事故率。高铬钢轧辊差温热处理工艺克服了高温处理对轧辊芯部球墨铸铁组织和性能的影响，大大降低了轧辊使用中的事故率。

高铬钢轧辊，差温热处理，事故率

目前，热轧带钢连轧机组粗轧机架工作辊广泛使用的高铬钢离心复合工作辊，其芯部材质为球墨铸铁。其热处理工艺高温奥氏体化+低温回火热处理，高温奥氏体化温度多为980～1 080 ℃，如此高的奥氏体化加热温度势必对芯部球墨铸铁组织和性能将产生不利影响。生产实践中虽对辊径加以各种形式的保护，但效果并不十分理想。离心复合高铬钢轧辊差温热处理工艺，是对轧辊高铬钢外层进行快速加热至奥氏体化温度，而轧辊芯部和辊径温度处在正常温度范围内，从而保证了轧辊芯部组织和性能的热处理方法。

1　差温热处理炉及差温热处理原理

差温热处理炉分立式和卧式，国内一般均为卧式开合型，开合式差温炉主要结构包括炉体、炉体开合传动、燃烧装置、空、燃气供应系统、工件支撑旋转机构、燃烧自动控制系统及炉体开合和工件支撑旋转控制等组成。炉体分为可以开合的左右两部分，分别固定在可移动的装置上，打开后，将轧辊放在三维可调的支撑旋转机构上，合上炉体进行加热。

差温热处理炉主要是对轧辊进行差温处理，用于大型轧辊的淬火，可使工件表面一定厚度的金属快速加热到淬火温度，而心部仍处于低温状态，使得淬火处理后工件内外得到不同组织，既保证了轧辊工作层组织及性能，又保证了轧辊整体的强度与韧性。差温热处理炉自控系统流程图如图1。

图1　差温热处理炉自控系统流程图

图2　高铬钢轧辊热处理曲线

2　高铬钢轧辊差温热处理工艺

2.1工艺设备

台车式电阻炉，燃气式差温热处理炉，喷淬机，高压轴流风机及工装吊具等。

2.2热处理工艺设计

（1）热处理工艺过程如下：轧辊先经预热炉加热到一定温度后进入差温炉，烧嘴点火后合住炉体，开始执行差温加热工艺，工艺结束打开炉体、吊出轧辊进行下一道工序。

（2）预热工艺。由于离心复合高铬钢轧辊铸造为多层复合，各层材质不同，不同材质的热导率各异，工作层高铬钢热导率为18～23 W/m.K，芯部球墨铸铁热导率为33～38 W/m.K，两者热导率相差较大，故设计采用较低的升温速度加热，避免因加热速度过快导致轧辊内外热应力过大而开裂，预热保温温度850 ℃，保温时间20 h。预热工艺曲线如图2。

（3）差温加热工艺。预热后的轧辊要求快速转移到差温炉进行加热，时间不超过5 min，温降不超过80 ℃。在差温炉内加热速度控制在240 ℃/ h，奥氏体化保温温度1 030 ℃，如此快的加热速度是为了保证芯部球墨铸铁组织和性能不受高温奥氏体化加热温度的影响。奥氏体化保温时间一般根据淬硬层深度确定。淬硬层深度б=［（轧辊直径φ1－轧辊报废直径φ2）/2］+30。差温加热工艺曲线如图2；差温炉运行曲线如图3。

图3　差温炉运行曲线

（4）淬火工艺。差温炉加热保温结束后，将轧辊吊到喷淬机工位进行快速喷雾淬火。喷淬处理参数：风压0.4 MPa，水压0.1～0.2 MPa。喷淬5 min后关掉一侧水，当轧辊温度达到600 ℃时停止喷雾，等待约5 min测温，若轧辊温度超过600 ℃继续喷雾，反复操作，直到停止喷雾温度不超过600 ℃为止。停止喷雾后继续吹风，直到轧辊温度降至450 ℃，当在空气中自然冷却温度不升时，装炉回火。

（5）回火工艺。高铬钢轧辊工作层奥氏体化淬火后，由于奥氏体中溶解碳和铬等合金元素含量的增加，Ms点降低，奥氏体稳定性增强，淬火后轧辊中残存较多的奥氏体，最高可达35%。轧辊中过多的残余奥氏体对轧辊是有害的，轧钢过程中轧辊组织中的残余奥氏体将被诱导转变为马氏体或索氏体，同时伴随体积增大，体积增加约6%，由此产生较大的组织转变应力，严重时至辊身掉块剥落，严重影响轧辊使用。为使轧辊中残余奥氏体充分转变为马氏体或托氏体及消除应力，故设计了三段回火工艺，回火温度依硬度要求确定。回火工艺曲线如图2。

3　结束语

（1）离心复合高铬钢轧辊差温热处理工艺，既保证了轧辊工作层组织和性能，同时又保证轧辊芯部球墨铸铁强度和韧性，提高了离心复合高铬钢轧辊使用过程中的抗事故能力。

（2）高铬钢轧辊差温热处理加热时间短，且仅对辊身工作层进行加热，故节能效果明显。

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联系人：18647328450 张工

13847322686 周工

Poor warm treatment of centrifugal compound high-chromium steel roll

LIU BaoCun1，ZUO SuMin2
（1. Tangshan Iron and Steel Group Heavy Machinery Co.Ltd.， Tangshan 063000， Hebei， China ；2 .Tangshan Stainless Steel Co.Ltd.， Tangshan 063306，Hebei，China）

The centrifugal compound high-chromium steel roll heat treatment process on the microstructure and mechanical properties of roll has a great influence， especially the influence on the microstructure and mechanical properties of core， improper heat treatment process can reduce core nodular cast iron roll strength and toughness， increases the roll in the accident rate in the process of use.High chromium steel roll is poor warm treatment technology to overcome the high temperature treatment on the microstructure and mechanical properties of ductile cast iron roll core， greatly reduce the accident rate in the roll to use.

High chromium steel roll；Pool warm processing；Accident rate

TG156;

A；

1006-9658（2015）04-0018-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2015.04.005

2015-02-012

稿件编号:1502-818

刘宝存（1966—），男，高级工程师，主要从事轧辊铸造、热处理工艺的研究与开发.