利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法

摘要

本发明公开了一种利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，具有以下步骤：S1对报废锻钢支承辊的性能进行检测；S2辊身高温退火处理；S3辊身表面静态感应淬火；S4机加工，得到辊身工作层再生的支承辊。其中，静态感应加热分为两阶段，第一阶段加热功率为1300～1600kW，保温时间为40～60min；第二阶段加热功率为500～700kW，保温时间为30～50min。本发明利用静态感应淬火对尚有较多辊身工作层未使用的报废锻钢支承辊的辊身进行表面淬火，通过加热功率以及加热时间的选择，能够实现辊身工作层再生，而通过在加热过程中在两端辊颈下端放置支撑架，能够防止辊颈在加热过程中变形。

权利要求

1.一种利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，其特征在于具有以下步骤：S1：对报废锻钢支承辊进行全面检测；

S2：辊身高温退火处理；

S3：辊身表面静态感应淬火；

S4：机加工，得到辊身工作层再生的支承辊；

步骤S3所述的辊身表面静态感应淬火具体如下：

S31：在报废锻钢支承辊辊身端面以及辊身辊颈连接处贴上耐火棉；

S32：对报废锻钢支承辊进行预热处理；

S33：静态感应加热；

S34：静态感应加热后，空冷8～12min，然后进行喷雾冷却，最后进行回火处理；

步骤S33所述的静态感应加热分为两个阶段；第一阶段加热功率为1300～1600kW，保温时间为40～60min；第二阶段加热功率为500～700kW，保温时间为30～50min；

所述步骤S32的预热处理温度为350～550℃，预热处理时间为10～80h；

所述步骤S34的回火处理温度为450～550℃，回火处理时间为100～150h。

2.根据权利要求1所述的利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，其特征在于：步骤S2中的辊身高温退火处理、步骤S32中的预热处理以及步骤S34中的回火处理时，均需要在两端辊颈下端放置支撑架，以防止辊颈在加热过程中变形。

3.根据权利要求1所述的利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，其特征在于：步骤S2的辊身高温退火处理和步骤S31中，均需要在辊颈涂抹石墨，以防止辊颈在加热过程中氧化。

4.根据权利要求1所述的利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，其特征在于：步骤S2所述的辊身高温退火处理是根据报废锻钢支承辊的化学成分以及辊身表面硬度设计合理的辊身高温退火工艺参数。

5.根据权利要求1所述的利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，其特征在于：步骤S1中所述的全面检测包括辊身直径、形位公差、化学成分、辊身内部及辊身表面缺陷、辊身表面硬度的检测；所述形位公差为同轴度和圆度。

说明书

利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的

方法

技术领域

[0001] 本发明属于支承辊再生技术领域，具体涉及一种利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法。

背景技术

[0002] 锻钢支承辊是轧机的关键核心部件，其使用性能直接决定着轧机稳定、产线顺行、生产消耗及产品质量。锻钢支承辊规格大、技术要求高（要求辊身表面硬度高、硬度均匀性好、辊身工作层深、辊颈及辊身芯部具有良好的强韧性）、工艺复杂、制造难度大、生产工序多、周期长，目前我国只有少数企业能生产完全符合现代化冷、热轧机要求的产品，使得进口支承辊的量还较多。

[0003] 据了解，现阶段国内各家钢铁生产企业的锻钢支承辊还存在着一个较大问题：即在支承辊辊身工作层尚未使用完时，辊身表面硬度就已经达到报废硬度，从而导致整个支承辊都无法继续使用，只能报废。

[0004] 由于这类报废锻钢支承辊尚有较多的辊身工作层（一般都在三分之一以上，有的甚至于超过二分之一）未使用，直接报废资源浪费极大。

[0005] 目前尚未发现对该类报废锻钢支承辊仅进行辊身工作层再生的文献报道。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对上述尚有较多辊身工作层未使用的锻钢支承辊直接报废的问题，提供一种利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法。

[0007] 实现本发明目的的技术方案是：一种利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法，具有以下步骤：

[0008] S1：对报废锻钢支承辊进行全面检测。

[0009] S2：辊身高温退火处理。

[0010] S3：辊身表面静态感应淬火。

[0011] S4：机加工，得到辊身工作层再生的支承辊【以下均简称为再生支承辊】。

[0012] 上述步骤S1中所述的全面检测包括化学成分、支承辊整体及辊身表面的探伤、辊身辊颈硬度、支承辊各档尺寸、形位公差的检测。其中，形位公差主要为同轴度和圆度。

[0013] 上述步骤S2所述的辊身高温退火处理是根据报废锻钢支承辊的化学成分以及辊身表面硬度利用开合式差温加热炉设计合理的辊身高温退火工艺参数。

[0014] 上述步骤S3所述的辊身表面静态感应淬火具体如下：

[0015] S31：在报废锻钢支承辊辊身端面以及辊身辊颈连接处贴上耐火棉。

[0016] S32：对报废锻钢支承辊进行预热处理。

[0017] 预热处理温度为350～550℃，优选为400～500℃，更优选为450±10℃。

[0018] 预热处理时间为10～80h，优选为25～40h，更优选为33±2h。

[0019] S33：静态感应加热。

[0020] 所述静态感应加热是相对于现有的动态感应加热（也即感应线圈与轧辊辊体之间存在相对移动）而言的，该静态感应加热装置及其过程具体可参见中国专利文献CN104805276A。

[0021] 静态感应加热的加热功率以及加热时间是本发明的关键之处。

[0022] 加热功率较高（超过1000kW）、保温时间较短则淬火效果不理想，无法实现上述辊身工作层再生，而延长保温时间则会导致辊身表面温度过高，出现晶粒粗大的情况，这样后期淬火会导致开裂。加热功率较低（1000kW以下），不仅加热时间较长，导致电能消耗大，而且淬火效果同样不理想。申请人经过大量试验最终发现，采用两阶段加热方式能够实现上述辊身工作层再生。

[0023] 其中，第一阶段加热功率为1300～1600kW，保温时间为40～60min；第二阶段加热功率为500～700kW，保温时间为30～50min。

[0024] S34：静态感应加热后，空冷8～12min，然后进行喷雾冷却，最后进行回火处理。

[0025] 回火处理温度为450～550℃，优选为500±10℃。

[0026] 回火处理时间为100～150h，优选为120±2h。

[0027] 上述步骤S33的静态感应加热过程中，报废锻钢支承辊的转速为2～10r/min，辊身上端、中部以及下端的温差控制在≤10℃范围内。

[0028] 本发明的第二关键之处在于：上述步骤S2中的辊身高温退火处理、步骤S32中的预热处理以及步骤S34中的回火处理时，均需要在两端辊颈下端放置支撑架，以防止辊颈在加热过程中变形。

[0029] 本发明的第三关键之处在于：上述步骤S2的辊身高温退火处理和上述步骤S31中，均需要在辊颈涂抹石墨，以防止辊颈在加热过程中氧化。

[0030] 本发明具有的积极效果：（1）本发明利用静态感应淬火仅对尚有较多辊身工作层未使用的报废锻钢支承辊的辊身进行表面淬火，其他部位保持原成品的尺寸和公差不变，通过加热功率以及加热时间的选择，能够实现辊身工作层的再生，从而极大地避免了资源浪费。（2）由于该类报废锻钢支承辊的辊颈尺寸为成品尺寸，无加工余量，因此，本发明通过在加热过程中在两端辊颈下端放置支撑架，从而实现对各档辊颈变形量加以控制，防止辊颈在加热过程中变形。（3）本发明还在辊身高温退火处理以及辊身表面静态感应淬火之前在辊颈涂抹石墨，以防止辊颈在加热过程中氧化。

附图说明

[0031] 图1为实施例1的同轴度和圆度检测各档位置示意图。

[0032] 图2为实施例1的报废锻钢支承辊、步骤S2辊身高温退火处理后、步骤S3辊身表面静态感应淬火后的辊身表面硬度检测位置示意图。

[0033] 图3为实施例1的步骤S2的辊身高温退火处理工艺曲线图。

[0034] 图4为实施例1的再生支承辊成品辊身表面硬度及辊身端面硬度检测位置示意图。

[0035] 图5为图4中A部放大图。

[0036] 图6为图4中B部放大图。

具体实施方式

[0037] （实施例1）

[0038] 本实施例采用的报废锻钢支承辊原技术要求：辊身表面硬度为67～73HSD，辊身工作层深度≥95mm，辊身表面报废硬度为＜64HSD。

[0039] 再生支承辊技术要求：辊身表面硬度为65～71HSD，辊身工作层深度≥45mm。

[0040] 本实施例的利用静态感应淬火对报废锻钢支承辊进行辊身工作层再生的方法如下：

[0041] S1：对报废锻钢支承辊进行全面检测。

[0042] ①化学成分检测。

[0043] 该报废锻钢支承辊各组分及重量百分比如下：碳0.49%、硅0.42%、锰0.63%、铬4.99%、镍0.25%、钼0.64%、钒0.13%、磷0.009%、硫0.005%。

[0044] ②支承辊整体及辊身表面的探伤

[0045] 该报废锻钢支承辊的超声波探伤和表面波探伤显示未发现缺陷。

[0046] ③辊身直径检测。

[0047] 该报废锻钢支承辊原始辊身直径为Φ1630mm，现辊身直径为Φ1527mm。

[0048] ④同轴度和圆度检测。

[0049] 检测该报废锻钢支承辊各档同轴度和圆度，各档位置示意图见图1，检测结果见表1。

[0050] 其中，同轴度技术要求≤0.20mm，圆度技术要求≤0.05mm。

[0051] ⑤辊身表面硬度检测。

[0052] 在该报废锻钢支承辊辊身表面的母线M上取X、Y、Z三点检测其硬度，检测位置示意图见图2，检测结果见表2。

[0053] 表1

[0054]

[0055] 表2

[0056]  报废锻钢支承辊 辊身高温回火处理后 静态感应淬火后
X 53/54HSD 34/35HSD 70/71HSD
Y 51/52HSD 33/34HSD 69/70HSD
Z 48/49HSD 34/35HSD 69/70HSD
X’ / / 70/71HSD
Y’ / / 69/70HSD
Z’ / / 70/71HSD

[0057] S2：辊身高温退火处理。

[0058] 根据步骤S1检测的该报废锻钢支承辊的化学成分以及辊身表面硬度设计辊身高温退火工艺参数，其工艺曲线见图3。

[0059] 辊身高温退火处理时需要注意两点：

[0060] （1）加热时，需要在两端辊颈下端放置支撑架，以防止辊颈在加热过程中变形；在除辊身外的辊颈部位涂抹石墨，防止辊颈氧化。

[0061] （2）加热过程中，需要控制辊身辊颈连接处的温度不超过600℃。

[0062] 辊身高温退火处理后，再次检测图2中母线M上X、Y、Z三点硬度，结果仍见表2。

[0063] 辊身高温退火处理后，对辊身磨加工至粗糙度为0.7，同时将辊身倒角加工至R50，并对辊身倒角50～150mm范围内进行抛光。

[0064] S3：辊身表面静态感应淬火。

[0065] S31：在报废锻钢支承辊辊身端面以及辊身辊颈连接处贴上耐火棉，并在辊颈其他部位涂抹石墨，防止辊颈氧化。

[0066] S32：将报废锻钢支承辊置于烘箱中，先加热至300±10℃保温12±1h，再加热至450±10℃预热处理33±2h。

[0067] 预热处理时，需要在两端辊颈下端放置支撑架，以防止辊颈在加热过程中变形。

[0068] S33：将预热处理后的报废锻钢支承辊移至静态感应加热炉中，先在1500kW的功率下保温50min，再在600kW的功率下保温40min。

[0069] 静态感应加热过程中，报废锻钢支承辊的转速为5r/min，辊身上端、中部以及下端的温差控制在≤10℃范围内。

[0070] S34：静态感应加热后，空冷10min，以减小喷雾冷却时辊身的开裂倾向和变形量，然后进行喷雾冷却，最后在500±10℃的温度下进行回火处理120±2h。

[0071] 回火处理时，需要在两端辊颈下端放置支撑架，以防止辊颈在加热过程中变形。

[0072] 静态感应淬火后，再次检测图2中母线M上X、Y、Z三点硬度，同时检测与母线M对称的母线N上三个对称点X’、Y’、Z’三点硬度，结果仍见表2。

[0073] 由表2可以看出：静态感应淬火后的辊身表面硬度已经符合技术要求。

[0074] S4：机加工，得到再生支承辊成品。

[0075] （测试例）

[0076] ①检测实施例1制得的再生支承辊成品各档同轴度和圆度，各档位置示意图同图1，检测结果仍见表1。

[0077] 由表1可以看出：该再生支承辊成品同轴度和圆度均符合技术要求。

[0078] ②检测实施例1制得的再生支承辊成品辊身表面硬度。

[0079] 参见图4，检测再生支承辊成品辊身表面G1～G5这五处的硬度，结果分别为69HSD、70HSD、71HSD、69HSD、70HSD，均达到再生支承辊辊身表面硬度技术要求。

[0080] ③检测实施例1制得的再生支承辊成品辊身端面硬度。

[0081] 各检测位置见图4～图6。

[0082] 图5中，x50表示小头端部距辊身表面距离50mm，x60表示小头端部距辊身表面距离60mm，以此类推。

[0083] x50～x100的硬度检测结果分别为67.8HSD、67.6HSD、65.4HSD、59.9HSD、57.5HSD、36.8HSD。

[0084] 图6中，d50表示大头端部距辊身表面距离50mm，d60表示大头端部距辊身表面距离60mm，以此类推。

[0085] d50～d100的硬度检测结果分别为68.6HSD、67.4HSD、67.4HSD、66.0HSD、59.1HSD、47.5HSD。

[0086] 由此可以看出：实施例1制得的再生支承辊成品辊身工作层深度≥70mm，达到再生支承辊辊身工作层深度技术要求。