[發明專利]一種軋機45Cr4NiMoV合金鋼大型支承輥鍛后熱處理工藝

無效

• 申請號: 201110372225.6
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102417965A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 平志革;雷靜波;雷靜桃;朱堅民
• 申請（專利權）人: 洛陽中創重型機械有限公司
• 主分類號: C21D9/38
• 分類號: C21D9/38;C21D11/00
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 智宏亮

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技術領域

本發明屬于大鍛件熱處理工藝技術領域，主要涉及的是一種軋機45Cr4NiMoV?合金鋼大型支承輥鍛后熱處理工藝。

背景技術

大型支承輥一般用于大型板帶軋制設備的關鍵和核心部位，是軋機中用來支承工作輥或中間輥，以便在軋制時防止工作輥出現撓曲變形而影響板形質量的重要部件，是大型冷軋、熱軋設備的基礎件。

隨著軋機向自動化、高精度、優質板形控制等方向發展，軋制條件越來越苛刻，提高軋制效率、降低軋制成本、保證產品質量成為突出的問題。

由于軋制時長期承受大載荷，容易引起滑動磨損和斷輥，熱軋支承輥的主要失效形式為：①支承輥兩側邊緣部位30～50mm處，受局部交變載荷的作用下容易產生應力集中，導致局部掉塊現象的發生；②支承輥在使用過程中,常表現為表面磨損嚴重，出現耐磨性不足的問題。分析表面磨損失效的主要原因是在重載荷、冷熱交變狀態下工作時，受所軋制鋼種變化的影響，加上部分母材成分的偏析和制造工藝上的缺陷，使軋輥表面局部極易產生一定深度的殘余應力集中。隨著時間的推移，逐漸由點擴展至局部層面的層狀撕裂，最終導致大面積的脫離。

在軋輥產品中，支承輥是尺寸大、重量大、制造難度大的品種，技術水平要求非常高。支承輥的性能特征為：輥身表面硬度高、硬度均勻性好、輥身淬硬層深，輥頸和輥身芯部具有良好的強韌性。

作為軋機的重要部件，對支承輥的要求也不斷提高，要求支承輥具有高的耐磨性、抗斷裂性、抗剝落性。尤其是對大型支承輥材料、輥身硬度、均勻性、淬硬性、殘余應力等方面提出了較高的要求。

因此，鍛鋼支承輥通常應具備如下主要特性：

（1）具有很高的淬透性及高的耐磨性，要求表面淬硬層深度達到50～80mm；

（2）支承輥內部具有致密的組織和良好的抗事故性；

（3）具有很強的在交變應力作用下的表面抗剪應力的能力,?以防止剝落；

（4）具有高強度、穩定的剛性。

????大型支承輥鍛件重量一般在幾十到上百噸，需用大型鋼錠鍛制。早期的厚板軋機支承輥采用60CrMnMo和50CrNiMo材料，后來發展為70Cr3Mo、70Cr3NiMo，適用于硬度較小的支承輥。由于材料含碳量較高隨著鋼錠的增大，碳及合金元素偏析較大，支承輥芯部不可避免地出現了網狀碳化物或混晶組織，支撐輥心部韌性降低，抗事故能力下降，影響了使用性能。由于合金元素，尤其是碳化物形成元素含量低，使鋼的耐磨性降低；此外，隨著冶金設備的大型化，市場急需φ1500mm以上的大型支承輥，此類材料如70Cr3Mo已不能滿足大型支承輥工作的需要。大型軋機支承輥材料發展的趨勢是以降低碳含量,增加Cr含量,碳含量在0.4～0.6%之間，Cr含量提高到4-5%之間，添加微量的V元素來細化支承輥心部晶粒，其目的是通過提高Cr含量來提高鋼的淬硬層深度。由于絡含量高，形成大量硬度高且彌散分布的M₇C₃型碳化物，同時擁有良好的淬透性，從而提高軋輥的耐磨性、抗剝落能力及綜合機械性能,滿足大型軋機的工作要求。

????大型支承輥制造工藝流程:?備料——粗煉——鋼包精煉——真空鑄錠——鍛造——鍛后熱處理——粗加工——超聲探傷——預備熱處理——半精加工——最終熱處理——精加工——超聲探傷。

傳統的熱處理工藝：

支承輥的熱處理分為兩部分：第一部分為鍛后熱處理。鍛后入爐通常在600～650℃待料保溫，然后直接升溫。采用1次正火處理。其目的是細化晶粒、均勻組織,消除網狀碳化物，去除氫氣、防止白點產生，得到滿意的球化組織。

第二部分為最終熱處理。通常采用差溫加熱方式，淬火時輥身噴霧冷卻，輥頸空冷。輥身回火完成后再將輥身包罩，對輥頸回火。其目的是在軋輥表面淬火前對軋輥輥身的差溫加熱，使得淬火處理后工件內外得到不同的組織，即保證軋輥工作層的硬度，又保證軋輥整體的強度和韌性。

支承輥的傳統鍛后熱處理工藝存在的不足之處為：

（1）鍛后入爐通常在600～650℃待料保溫，然后直接升溫，這樣心部降溫很慢，且奧氏體轉變不充分。

（2）鍛后采用1次正火（正火+球化退火+回火）的熱處理方式，對支承輥細化晶粒不夠充分。對于較大或特大的支承輥，由于冶煉條件、鑄錠冷卻條件較差、鑄態組織晶粒粗大、偏析嚴重，而且鍛造變形較困難，內部晶粒相對粗大，則需增加一次正火和一次過冷，使基體組織更細化，為下道熱處理及機械加工工序做好組織準備，此時的組織為細晶粒的球狀珠光體。