以铸代锻生产热轧板带支撑辊的热处理控制要点

■ 李仕源

热轧板带铸造支撑辊的材质一般分为：Cr3、Cr5、Cr7，生产工艺一般为：造型→合箱→冶炼→热拆箱→扩散退火→粗加工→差温热处理→回火→精加工，在热处理工序中，各个温度点控制略有不同，但原理相同，热处理效果直接决定轧辊的使用效果。

1. 设备要求

扩散退火采用一般的燃气窑、高温电阻窑都可满足要求，差温热处理中，需要配备一台差温炉（配套的喷淬机），回火用普通电阻窑即可。

2. 扩散退火

热轧板带铸造支撑辊合金含量高，偏析量大，如采用冷拆箱，极易出现裂纹甚至断辊，理论上，钢液凝固后具备一定强度即可组织热拆箱，我们一般拆箱时间为浇注完35～38h。

轧辊入窑（提前预热）后，升温速率一般控制在18～25℃/h，扩散退火温度国内通常为Ac3线以上150～250℃保温，保温温度控制在1060～1100℃，使各元素在奥氏体中充分扩散。但是高温快冷时极易析出呈针片状的铁素体型魏氏体组织，因此使支撑辊的强度降低而脆性增大，随着基体组织中魏氏体组织数量的增多，对轧辊的性能特别是韧性的降低也越大。随着国外技术的不断引进，笔者与国外公司的交流中，外方考虑高温度、晶粒长大的因素明显，在后序的差温处理中，由于晶粒的遗传性，轧辊的细晶强化会受到一定影响。

因此，将扩散退火温度控制在1000℃以下，既消除了合金偏析问题，又可防止晶粒过度长大及魏氏体组织增多，扩散退火工艺如图1所示。

3. 差温热处理

粗车后，将轧辊在电阻窑进行加热、保温，一般控制在630～670℃保温，保温时间根据直径尺寸确定，一般20h以上，保证内外温度均匀（见图2）。

达到保温时间后以最快速度运至喷淬机上组织差温热处理，辊颈用石棉毡包裹好，防止差温处理中冷却水到辊颈，造成辊颈硬度升高缺陷，争取15min之内完成。轧辊差温热处理一般包括三个工艺段：第一段为加热段（也称升温段），目的是通过快速加热使辊身表面快速达到工艺要求温度，此时间可根据轧辊直径大小适当调整；第二段为传热段，目的是通过热传导使整个轧辊外层达到工艺温度，此时间可根据轧辊工作层厚度不同进行调节；第三段为预冷区段（也称“保温段”或“延迟淬火保温段”），通过适当降低炉温及辊身表面温度（40～60℃），有利于加深辊身工作层的淬硬深度，同时避免轧辊辊面超温度造成组织粗大，从而保证差温热处理后的各类轧辊获得良好的使用性能。

差温热处理中控制的重点主要在第二段，通过燃气窑的急速表层升温后，进行高压水的强冷，水压、风压、水流量要配合好，争取辊身各点的温差尽量小，一般控制在15℃之内，成品检测硬度基本没有偏差。

冷却速率、工艺温度计算好，工艺温度是决定产品组织的要素，最终决定轧辊的性能和硬度。

笔者所在公司经过数据统计，马氏体组织使用性能相对理想，马氏体转变温度线以下20～25℃为差温控制温度范围，转变温度根据产品成分进行计算，保证辊身工作层获得所需要的硬度水平和相应的基体组织。

图1 扩散退火工艺

图2 差温热处理工艺

图3 回火工艺

4. 回火温度

回火工艺如图3所示。回火温度控制在马氏体转变温度以上15～25℃，其主要是因为差温处理的产品应力大，易出现剥落，相对较高的回火温度能够更好地保证辊身工作层的抗剥落性。

5. 结语

以铸代锻热轧板带支撑辊的研发逐步进入到了相对稳定期，热处理工艺对产品使用性能的影响至关重要，需要业内人士不断总结、交流，以更好地推动技术的成熟。

[1] 文铁铮，郭玉珍.冶金轧辊技术特性概论[M].石家庄：河北科学技术出版社，1995：131.

[2] 文铁铮，郭玉珍.轧辊制造技术新论[M].石家庄：河北科学技术出版社，2014：110.