一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理工藝方法，用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乳輥材質(zhì)優(yōu)化升級(jí)工作越來(lái)越成為生產(chǎn)中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。鋼廠用的萬(wàn)能水平輥車?yán)キh(huán)、立棍，大多采用高碳半鋼(180CrNiMo)材質(zhì)，離心復(fù)合鑄造生產(chǎn)，內(nèi)層材質(zhì)為石墨鋼。在生產(chǎn)使用過(guò)程中，該種輥環(huán)容易出現(xiàn)熱裂紋、掉肉現(xiàn)象，乳輥耐磨性較差，增加了換輥頻次，制約鋼廠產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。為滿足鋼廠產(chǎn)量和質(zhì)量水平的不斷提高，對(duì)高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了 Cr、N1、Mo、V等合金元素含量，增加了組織的耐磨相。針對(duì)高碳半鋼輥環(huán)新材質(zhì)的特性，優(yōu)化了熱處理工藝，以充分發(fā)揮合金元素的作用，使輥環(huán)的基體組織得到了進(jìn)一步的細(xì)化，提高了輥環(huán)基體的強(qiáng)韌性，改善了輥環(huán)的應(yīng)力狀態(tài)，提高了輥環(huán)的耐磨性、抗熱裂性。
[0003]萬(wàn)能乳機(jī)水平輥輥身被型鋼包圍，尤其是輥身邊角部位，乳材變形量大，受熱沖擊大，要求乳輥具有較高的耐磨性、和抗熱裂性能。求乳輥具有良好的強(qiáng)韌性。這種對(duì)輥身的高耐磨性和對(duì)輥頸的高強(qiáng)韌性要求，采用整體結(jié)構(gòu)乳輥很難達(dá)到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，提高乳輥的耐磨性和抗熱性。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，
高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的化學(xué)組分和各組分含量百分比為，
C:1.70 ?2.50%，Si:0.40 ?1.00%，Μη:0.70 ?1.50%，P 彡 0.03% ；S 彡 0.03%，Cr:1.5-4.5%，Ni:0.30 ?1.50%，Mo+V+ff:0.20 ?1.50%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)；
熱處理方法包括以下步驟，
A、將各個(gè)組分進(jìn)行混合，鑄造高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)；
B、第一次熱處理，通過(guò)對(duì)高碳半鋼輥環(huán)材質(zhì)進(jìn)行CCT曲線基礎(chǔ)試驗(yàn)，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)加熱到800?850°C，保溫時(shí)間為20~30小時(shí)；降低溫度到720?780°C，保持10~20小時(shí)；
C、第二次熱處理正火處理，將輥環(huán)整體加熱到正火溫度920~960°C，并保溫10?20h;進(jìn)行油冷淬火，之后進(jìn)行風(fēng)冷淬火；
D、第二次熱處理回火處理，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)裝入回火爐加熱2?4小時(shí)，升溫到520?580。。，保溫2-4小時(shí)。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C中油冷淬火的過(guò)程為將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從加熱爐中吊出到放入淬火油中，在淬火油中放置5~15分鐘，直到高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)溫度達(dá)到450 ?500。。。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C中高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從加熱爐中吊出到放入淬火油中的時(shí)間不超過(guò)5min。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟C中風(fēng)冷淬火的過(guò)程為將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從淬火油中吊出，對(duì)高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)進(jìn)行吹風(fēng)，風(fēng)壓為0.25-0.40Mpa，吹風(fēng)時(shí)間為30~60分鐘，風(fēng)冷淬火完成后高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)溫度為400~450°C。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:風(fēng)冷淬火過(guò)程中乳輥溫度下降速度控制在2?5°C /min0
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:吹風(fēng)氣體為空氣或氮?dú)狻?br>[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從淬火油中吊出到開(kāi)始吹風(fēng)的時(shí)間不超過(guò)3分鐘。
[0012]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟D完成后高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的表面硬度為55~65HSDo
[0013]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果在于:
本發(fā)明一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，改變正火處理過(guò)程中的吹風(fēng)冷卻方式為油冷加風(fēng)冷的淬火方法。通過(guò)恰當(dāng)控制正火保溫時(shí)間、油冷時(shí)間、不同階段的冷卻溫度，實(shí)現(xiàn)了油冷處理。通過(guò)本發(fā)明的方法進(jìn)行熱處理乳輥提高了乳輥硬度、抗熱性。
[0014]本發(fā)明通過(guò)控制風(fēng)量和吹風(fēng)的強(qiáng)度，使輥環(huán)在一定的冷卻速度下緩慢冷卻，達(dá)到既不使被淬火的輥環(huán)工作層返溫，也不使輥環(huán)冷卻過(guò)快，使奧氏體緩慢向球光體組織轉(zhuǎn)變，得到良好的組織形態(tài)。通過(guò)回火獲得到細(xì)珠光體應(yīng)力狀態(tài)，。通過(guò)油冷和風(fēng)冷的兩種冷卻方法的有效配合，生產(chǎn)出硬度達(dá)到57HSD以上的高硬度高碳半鋼輥環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，
高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的化學(xué)組分和各組分含量百分比為，
C:1.70 ?2.50%，Si:0.40 ?1.00%，Μη:0.70 ?1.50%，P 彡 0.03% ；S 彡 0.03%，Cr:1.5-4.5%，Ni:0.30 ?1.50%，Mo+V+ff:0.20 ?1.50%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)；
熱處理方法包括以下步驟，
A、將各個(gè)組分進(jìn)行混合，鑄造高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)。
[0016]B、第一次熱處理，通過(guò)對(duì)高碳半鋼輥環(huán)材質(zhì)進(jìn)行淬火膨脹試驗(yàn)，得出CCT曲線，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)加熱到800?850°C，保溫時(shí)間為20~30小時(shí)；降低溫度到720?780°C，保持10-20小時(shí)；
C、第二次熱處理正火處理，將輥環(huán)整體加熱到正火溫度920~960°C，并保溫10?20h。
[0017]進(jìn)行油冷淬火，油冷淬火的過(guò)程為將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從加熱爐中吊出到放入淬火油中，吊出時(shí)間不超過(guò)5分鐘，在淬火油中放置5~15分鐘，直到高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)溫度達(dá)到 450 ?500。。。
[0018]之后進(jìn)行風(fēng)冷淬火，風(fēng)冷淬火的過(guò)程為將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從淬火油中吊出，吊出時(shí)間不超過(guò)3分鐘；對(duì)高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)進(jìn)行吹風(fēng)，風(fēng)壓為0.25-0.40Mpa，吹風(fēng)時(shí)間為30-60分鐘，風(fēng)冷淬火過(guò)程中乳輥溫度下降速度控制在2?5°C /min，風(fēng)冷淬火完成后高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)溫度為400~450°C。
[0019]D、第二次熱處理回火處理，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)裝入回火爐加熱2?4小時(shí)，升溫到520?580。。，保溫2-4小時(shí)。
[0020]淬火完成后高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的表面硬度為55~65HSD。
[0021]實(shí)施例1
直徑為1100_的高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)，熱處理工藝方法包括以下步驟:
A、進(jìn)行鑄造。
[0022]B、第一次熱處理，通過(guò)對(duì)高碳半鋼輥環(huán)材質(zhì)進(jìn)行得出CCT曲線基礎(chǔ)試驗(yàn)，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)加熱到800°C，保溫時(shí)間為20小時(shí)；降低溫度到750°C，保持10小時(shí)。
[0023]C、將輥環(huán)加熱到正火溫度925~935°C，保溫15小時(shí)；打開(kāi)加熱爐，在5分鐘內(nèi)吊出輥環(huán)，放入淬火油中冷卻，油冷時(shí)間為8分鐘，此時(shí)乳輥表面的溫度達(dá)到460°C ;到達(dá)時(shí)間和溫度后，再將輥環(huán)迅速吊出進(jìn)行吹風(fēng)冷卻，從出油到吹風(fēng)冷卻的時(shí)間不能超過(guò)3分鐘；吹風(fēng)冷卻的分壓為0.28Mpa，當(dāng)乳輥表面溫度不超過(guò)450°C且不再升溫后再逐步下調(diào)風(fēng)壓，整個(gè)吹風(fēng)過(guò)程的時(shí)間為40min，防止輥環(huán)返溫，當(dāng)輥環(huán)表面溫度能夠保持在420°C時(shí)，停止吹風(fēng)。
[0024]D、將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)裝入回火爐加熱3小時(shí)，升溫到550°C，保溫3小時(shí)。
[0025]用此方法共生產(chǎn)輥環(huán)，硬度均在59?62HSD，符合硬度要求。
[0026]實(shí)施例2
直徑為1500_的高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)，熱處理工藝方法包括以下步驟:
A、進(jìn)行鑄造。
[0027]B、第一次熱處理，通過(guò)對(duì)高碳半鋼輥環(huán)材質(zhì)進(jìn)行得出CCT曲線基礎(chǔ)試驗(yàn)，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)加熱到850°C，保溫時(shí)間為30小時(shí)；降低溫度到780°C，保持20小時(shí)。
[0028]C、將輥環(huán)加熱到正火溫度940°C，保溫10小時(shí)；打開(kāi)加熱爐，在5分鐘內(nèi)吊出輥環(huán)，放入淬火油中冷卻，油冷時(shí)間為10分鐘，此時(shí)乳輥表面的溫度達(dá)到500°C ;到達(dá)時(shí)間和溫度后，再將輥環(huán)迅速吊出進(jìn)行吹風(fēng)冷卻，從出油到吹風(fēng)冷卻的時(shí)間不能超過(guò)3分鐘；吹風(fēng)冷卻的分壓為0.32Mpa，當(dāng)乳輥表面溫度不超過(guò)450°C且不再升溫后再逐步下調(diào)風(fēng)壓，整個(gè)吹風(fēng)過(guò)程的時(shí)間為60min，防止輥環(huán)返溫，當(dāng)輥環(huán)表面溫度能夠保持在400°C時(shí)，停止吹風(fēng)。
[0029]D、將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)裝入回火爐加熱4小時(shí)，升溫到580°C，保溫4小時(shí)。
[0030]用此方法共生產(chǎn)輥環(huán)，硬度均在58?60HSD，符合硬度要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于: 高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的化學(xué)組分和各組分含量百分比為，C:1.70 ?2.50%，Si:0.40 ?1.00%，Mn:0.70 ?1.50%，P 彡 0.03% ；S 彡 0.03%，Cr:1.5-4.5%，N1:0.30 ?1.50%，Mo+V+ff:0.20 ?1.50%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)； 熱處理方法包括以下步驟， A、將各個(gè)組分進(jìn)行混合，鑄造高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)； B、第一次熱處理，通過(guò)對(duì)高碳半鋼輥環(huán)材質(zhì)進(jìn)行CCT曲線基礎(chǔ)試驗(yàn)，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)加熱到800?850°C，保溫時(shí)間為20~30小時(shí)；降低溫度到720?780°C，保持10~20小時(shí)； C、第二次熱處理正火處理，將輥環(huán)整體加熱到正火溫度920~960°C，并保溫10?20h;進(jìn)行油冷淬火，之后進(jìn)行風(fēng)冷淬火； D、第二次熱處理回火處理，將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)裝入回火爐加熱2?4小時(shí)，升溫到520?5800C，保溫2-4小時(shí)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:步驟C中油冷淬火的過(guò)程為將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從加熱爐中吊出到放入淬火油中，在淬火油中放置5~15分鐘，直到高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)溫度達(dá)到450?500 °C。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:步驟C中高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從加熱爐中吊出到放入淬火油中的時(shí)間不超過(guò)5min。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:步驟C中風(fēng)冷淬火的過(guò)程為將高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從淬火油中吊出，對(duì)高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)進(jìn)行吹風(fēng)，風(fēng)壓為0.25-0.40Mpa，吹風(fēng)時(shí)間為30~60分鐘，風(fēng)冷淬火完成后高碳半鋼材質(zhì)車?yán)キh(huán)溫度為400~450°C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:風(fēng)冷淬火過(guò)程中乳輥溫度下降速度控制在2?5°C /min。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:吹風(fēng)氣體為空氣或氮?dú)狻?.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)從淬火油中吊出到開(kāi)始吹風(fēng)的時(shí)間不超過(guò)3分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求1~7所述的一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，其特征在于:步驟D完成后高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的表面硬度為55~65HSD。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理工藝方法，用于高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的熱處理,高碳半鋼材質(zhì)輥環(huán)的化學(xué)組分和各組分含量百分比為，C：1.70～2.50%，Si：0.40～1.00%，Mn：0.70～1.50%，P≤0.03%；S≤0.03%，Cr：1.5-4.5%，Ni：0.30～1.50%，Mo+V+W：0.20～1.50%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì),熱處理方法包括以下步驟，A、鑄造；B、第一次熱處理；C、第二次熱處理正火處理。
【IPC分類】C22C38/18, C22C38/08, C22C38/02, C22C38/12, C22C38/04, C21D1/19, C21D9/40, C21D1/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105331794
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510709044
【發(fā)明人】劉娣, 彭書(shū)平
【申請(qǐng)人】中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日