具有厚淬硬層的冷軋輥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及乳輥制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具有厚淬硬層的冷乳輥及其制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代化冷乳機制作水平日益提高，對乳輥要求日益苛刻，乳輥可使用工作層 厚度逐漸加大，為適應(yīng)冷乳機的發(fā)展，冷乳輥材料以Cr含量提高為發(fā)展趨勢，從最初的 Cr2、Cr3發(fā)展到Cr5材質(zhì)，以提高乳輥的淬硬層厚度，以滿足乳輥整個服役周期的輥身硬度 要求，避免使用過程中的重淬。Cr5材質(zhì)同Cr3材質(zhì)相比，由于Cr合金含量較高，成分偏析 嚴(yán)重，制造難度大，制作成本高，推廣應(yīng)用受到限制。而普通Cr3材質(zhì)淬硬層厚度較淺，一般 在30mm以下，對于工作層要求30mm以上的冷乳輯，采用普通Cr3材質(zhì)乳輯用到一定直徑后 需要再返回乳輥制造廠家再進(jìn)行一次表面淬火處理，以保證輥身硬度要求，這樣需增加乳 輥周轉(zhuǎn)數(shù)量，并附加來回運輸和重淬費用，提高了乳輥成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種具有厚淬硬層的冷乳輥及其制造方法，提 高冷乳輥硬淬層的厚度，避免冷乳輥在使用中進(jìn)行二次淬火。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 具有厚淬硬層的冷乳輥，所述冷乳輥材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量為，
[0006] C 0· 70 ~1. 20% ;Si 0· 50 ~1. 20% ;Mn 0· 60 ~1. 00% ;Cr 2. 50 ~4. 00% ; Μ〇0· 20~L 00%;Ni彡0· 30%;S彡(λ 015%;P彡0· 015%;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述冷乳輥材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分 含量為，
[0008] C 0· 77 ~0· 85% ;Si 0· 50 ~0· 90 % ;Mn 0· 65 ~0· 90 % ;Cr 3. 00 ~3. 40 % ; Μ〇0· 40~0· 80%;Ni彡0· 15%;S彡(λ 013%;P彡（λ 008%;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述冷乳輥的制造方法包括下列工藝步 驟，
[0010] 1)按照冷乳輥材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量配制鋼材原料，按照輥坯生產(chǎn)工 藝制得輥坯；
[0011] 2)對輥坯進(jìn)行粗車和調(diào)質(zhì)熱處理；
[0012] 3)對輥坯進(jìn)行感應(yīng)淬火熱處理。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟1)中輥坯生產(chǎn)工藝的具體過程 為，將鋼材原料用電弧爐和LF/VD精煉爐進(jìn)行冶煉，模鑄成電極棒，脫模后對電極棒進(jìn)行退 火處理，再將電極棒電渣重恪成電渣錠，對電渣錠的化學(xué)組分及重量百分含量進(jìn)行化驗，成 分合格后將電渣錠加熱，鍛造成鍛坯，對鍛坯進(jìn)行鍛后熱處理，最后進(jìn)行車削加工得到輥 坯。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述電極棒退火處理的退火溫度為620~ 680°C，退火時間為12~24h，所述鍛后熱處理溫度為650~700°C，處理時間為24~36h。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟2)中調(diào)質(zhì)熱處理的具體過程為， 將粗車后的輥坯加熱至850~900°C，保溫時間6~10h，將保溫后的輥坯進(jìn)行水淬，水淬時 間為20~30min，再將水淬后的輥坯加熱至600~650°C進(jìn)行高溫回火，回火時間為20~ 30h〇
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟3)中感應(yīng)淬火熱處理的具體過 程為，將預(yù)備熱處理后的輯還轉(zhuǎn)移至雙頻感應(yīng)淬火裝置內(nèi)，加熱至880°C~940°C，加熱后 的輥坯噴水冷卻，冷卻后的輥坯加熱至100~350°C進(jìn)行低溫回火，低溫回火時間為60~ 120h〇
[0017] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述冷乳輯的淬硬層厚度大于40mm。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述冷乳輥的表面硬度為80~100HSD。
[0019] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是：
[0020] 本發(fā)明通過對冷乳輥材質(zhì)和制造方法的改進(jìn)，獲得了一種具有較厚淬硬層厚度的 冷乳輥，經(jīng)生產(chǎn)試驗證明，在同樣的工藝條件下，本發(fā)明的乳輥的淬硬層厚度比原來普通 Cr3乳輯提高10mm以上。
[0021] 本發(fā)明在冷乳輥材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量上做了較大改進(jìn)，在Cr含量 3%基礎(chǔ)上提高了 Μη的含量，使得本發(fā)明的冷乳輥的淬硬層厚度可達(dá)到半徑40mm以上，基 本滿足了冷乳機用工作輥和中間輥工作層使用要求。本發(fā)明打破了傳統(tǒng)的通過增加 Cr、Ni 等貴重合金元素來提高淬透性的做法，通過調(diào)整Mn、Si、Mo等含量，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗竽?夠得到超厚淬硬層，從而替代Cr5材質(zhì)，提高工藝性能，降低成本，并能保證冷乳輥的耐磨 性等使用性能。
[0022] 本發(fā)明對冷乳輥的制造工藝步驟進(jìn)行較大的改進(jìn)，
[0023] 輥坯生產(chǎn)工藝能夠保證輥坯高的純凈度，良好的冶金質(zhì)量，得到均勻細(xì)密的鍛造 組織，通過對輥坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，使得輥坯獲得較高的綜合機械性能，能夠承受激烈的淬 火冷卻，調(diào)質(zhì)熱處理后，輥身晶粒度適中，組織均勻，碳化物呈顆粒狀析出。通過對輥坯進(jìn)行 感應(yīng)淬火處理，使得輥坯獲得合適的輥身硬度和良好的組織狀態(tài)，對感應(yīng)淬火+回火后金 相組織進(jìn)行檢測，碳化物顆粒的種類、大小、數(shù)量明顯改善。
【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明中，冷乳輥硬淬層厚度的測試方法為：采用輥身逐層車磨削方式，逐層 進(jìn)行硬度檢測。冷乳輥輥面硬度的測試方法為：采用乳輥專用的肖氏硬度計，按GB/ T13313-2008方法檢測HSD數(shù)值。
[0025] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0026] 實施例1
[0027] 本實施例的具有厚淬硬層的冷乳輥的制造方法包括以下步驟，
[0028] 1)按照冷乳輥材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量配制鋼材原料，按照輥坯生產(chǎn)工 藝制得輥坯。
[0029] 具體為，將鋼材原料用電弧爐和LF/VD精煉爐進(jìn)行冶煉，模鑄成電極棒，脫模后對 電極棒進(jìn)行退火處理，再將電極棒電渣重熔成電渣錠，對電渣錠的化學(xué)組分及重量百分含 量進(jìn)行化驗，成分合格后將電渣錠加熱，鍛造成鍛坯，對鍛坯進(jìn)行鍛后熱處理，最后進(jìn)行車 削加工得到輥坯。
[0030] 電極棒退火處理的退火溫度為650°C，退火時間為15h，鍛后熱處理溫度為680°C， 處理時間為30h。
[0031] 本實施例的冷乳輥材質(zhì)中的主要化學(xué)組分的重量百分含量測試結(jié)果參見表1中 實施例1列所示，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0032] 2)對輥坯進(jìn)行粗車和調(diào)質(zhì)熱處理。
[0033] 具體為，將粗車后的輥坯加熱至860°C，保溫時間8h，將保溫后的輥坯進(jìn)行水淬， 水淬時間為20分鐘，再將水淬后的輥坯加熱至625°C進(jìn)行高溫回火，回火時間為20h。
[0034] 3)對輥坯進(jìn)行感應(yīng)淬火熱處理。
[0035] 具體為，將預(yù)備熱處理后的輥坯轉(zhuǎn)移至雙頻感應(yīng)淬火裝置內(nèi)，加熱至900°C，加熱 后的輥坯噴水冷卻，冷卻后的輥坯加熱至130°C進(jìn)行低溫回火，低溫回火時間為80h。
[0036] 通過上述處理后，本實施例的冷乳輥，表面硬度為93~95HSD，淬硬層厚度為 42. 5mm〇
[0037] 實施例2
[0038] 本實施例的具有厚淬硬層的冷乳輥，其材質(zhì)中的主要化學(xué)組分的重量百分含量經(jīng) 測試，主要化學(xué)組分的含量參見