軋機硬面輥的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軋機硬面輥的制造方法，硬面輥輥身采用45＃鋼或50＃鋼板材卷板圈圓，輥身拼接縫制作成Ｙ型坡口焊接，焊后石棉包裹焊縫并保溫緩冷，輥身復軋整圓，要求圓度≤2mm，淬火前輥身內圈間隔設置若干圈形支撐筋板、兩端安裝輔助工裝軸頭，輥身外圓機加工至淬火前尺寸；采用立式中頻淬火方式對輥身表面淬火，淬火后移入電爐或燃氣爐內回火處理；拆除安裝的工裝，輥身內孔機加工到硬面輥尺寸、兩端安裝軸頭輻板；磨削輥身表面至噴涂前尺寸，輥身表面制備耐磨防腐涂層并磨削至工藝要求粗糙度。本方法克服了輥身的條狀色差缺陷，控制輥身變形控制范圍，獲得了理想的硬度大小及分布，提高耐磨性和粗糙度，延長了輥子的使用壽命。
【專利說明】軋機硬面輥的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軋機硬面輥的制造方法。
【背景技術】
[0002]冷軋生產(chǎn)線的硬面輥，如張力輥、頂輥、轉向輥、去毛刺輥等均具有如下特征：空心、棍壁薄、直徑在600-2000_、棍面通過“硬質層+噴涂或鍍鉻”技術制造。該硬面棍制造方法的典型特征為輥身采用鋼板卷筒焊接后輥身表面淬火獲得一定深度的硬質基體，再采用噴涂或電鍍工藝在硬質基體上制作一層防腐耐磨涂層。
[0003]其中輥身硬質層的制作，根據(jù)技術和設備能力的不同，有多種制造方法。第一種采用鍛造的方法獲得輥身，再對其進行表面淬火獲得硬質基體，但鍛造輥身存在材料及加工成本很高的不足；第二種采用堆焊輥身，即在軟輥坯上堆焊一層硬質層，該方法特別適用于超大直徑硬面輥身（直徑1500以上）的制作，是在目前淬火技術、設備尚不能滿足該大直徑輥制造技術要求的基礎上提出來的，該方法比較第一種在成本和生產(chǎn)周期上具備一定優(yōu)勢，但對生產(chǎn)技術及設備要求較高，仍然存在成本高的不足。第三種采用鋼板卷筒焊接成輥身后再進行表面淬火，從而得到一定深度的淬硬基體層，此種方法制作的硬面輥成本遠低于前兩種輥身制作方法，但該方法目前還存在較多技術難點，如最終產(chǎn)品焊縫處存在色差、淬火后薄輥壁產(chǎn)生淬火變形影響硬度的分布等問題。該方法主要是由于板材卷筒后需焊接連接形成輥身，如果焊接工藝或者焊接材料選擇不當，淬火后焊縫位置的組織和硬度與輥身其他位置存在明顯的差異，宏觀上表現(xiàn)出條狀色差，制作噴涂或鍍鉻硬質層后焊縫處仍會顯現(xiàn)出條帶狀色差，這在產(chǎn)品使用過程中有可能會影響到帶鋼質量。
[0004]此外，由于硬面輥均為空心薄壁輥，表面淬火由于組織變化必然會引起輥面變形，從而影響到后續(xù)的機械加工及整個輥面的硬度分布。表面淬火工藝不妥還會影響到整個輥面的硬度大小和分布，甚至造成淬火條紋的出現(xiàn)。從而影響硬面輥在軋機中的應用，降低了硬面輥的使用壽命，影響帶鋼的軋制質量。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種軋機硬面輥的制造方法，利用本方法克服了輥身焊縫與基材組織硬度不均造成的條狀色差缺陷，并采用合理的變形控制手段和淬火工藝將輥身淬火變形控制在要求范圍之內，獲得了理想的硬度大小及分布，噴涂涂層的制作保證了輥子使用的耐磨性和粗糙度，延長了輥子的使用壽命。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明軋機硬面輥的制造方法包括如下步驟：
步驟一、硬面輥輥身卷制材料選用45 #鋼或50 #鋼板材，并根據(jù)硬面輥尺寸預留一定加工余量備料；
步驟二、將板材卷板圈圓，輥身拼接縫制作成Y型坡口，輥身內側焊接坡口角度30?60°，外側鈍邊8?10mm，輥身內側焊接坡口采用500MPa級焊條或焊絲填充，以保證輥身的強度和韌性，輥身內側焊縫完成后在外側加工一小尺寸U型或V型坡口，保證對內側焊縫清根，并采用鎢極氬弧焊方法或熔化極氣體保護焊方法填充焊接材料，填充的焊接材料含碳量在0.45~0.6 (W) %，焊接區(qū)域局部預熱200~250°C，焊后采用石棉包裹焊縫并保溫緩冷;
步驟三、將焊接后的輥身在三輥卷板機上復軋整圓，要求圓度≤2mm，以保證后續(xù)機加
工余量；
步驟四、對輥身進行正火、調質熱處理，通過正火細化輥身焊縫組織，調質處理后輥身硬度要求在HB220~280 ；
步驟五、淬火前輥身加工，在輥身內圈間隔設置若干圈形支撐筋板，輥身兩端安裝輔助工裝軸頭，輥身外圓機加工至淬火前尺寸；
步驟六、輥身表面淬火和回火處理，采用立式中頻淬火方式，輥子轉速設定為80r/min，淬火溫度設定為820~950°C，淬火感應圈移動速度為60~105mm/min，淬火感應圈移動的同時噴水冷卻，冷卻水壓力0.2~0.45bar，輥身表面淬火后移入電爐或燃氣爐內回火處理，回火溫度為200~280°C，保溫時間3~6小時；
步驟七、拆除輥身內圈若干圈形支撐筋板和兩端工裝軸頭，對輥身內孔機加工到硬面輥尺寸，輥身兩端安裝軸頭輻板；
步驟八、磨削輥身表面，輥面磨削至噴涂前尺寸，要求輥面無磨削導程印缺陷；
步驟九、輥身磨削后在其表面制備耐磨防腐涂層，并將涂層磨削至工藝要求粗糙度。
[0007]進一步，本方法步驟二的焊接材料中添加適量的Cr、Mo元素，Cr含量< 2 (W) %、Mo 含量≤ 0.5 (W) %。
進一步，本方法步驟九的耐磨防腐涂層采用超音速火焰噴涂工藝進行制備，超音速火焰噴涂材料采用WC-12CO金屬陶瓷粉末，粉體粒度25~65 μ m，噴涂工藝參數(shù)為氧氣流速880~900升/分鐘，煤油流速0.23~0.3升/分鐘，噴涂距離300~350mm，涂層厚度為0.08~0.18_。該耐磨防腐涂層也可采用電鍍硬鉻方法進行制備，硬鉻層厚度為0.05~0.1mm0
[0008]由于本發(fā)明軋機硬面輥的制造方法采用了上述技術方案，即硬面輥輥身采用45#鋼或50 #鋼板材卷板圈圓，輥身拼接縫制作成Y型坡口焊接，焊后采用石棉包裹焊縫并保溫緩冷，輥身復軋整圓，要求圓度≤ 2_，淬火前輥身內圈間隔設置若干圈形支撐筋板、兩端安裝輔助工裝軸頭，輥身外圓機加工至淬火前尺寸；采用立式中頻淬火方式對輥身表面淬火，淬火后移入電爐或燃氣爐內回火處理；拆除安裝的工裝，輥身內孔機加工到硬面輥尺寸、兩端安裝軸頭輻板；磨削輥身表面至噴涂前尺寸，輥身表面制備耐磨防腐涂層并磨削至工藝要求粗糙度。本方法克服了輥身焊縫與基材組織硬度不均造成的條狀色差缺陷，并采用合理的變形控制手段和淬火工藝將輥身淬火變形控制在要求范圍之內，獲得了理想的硬度大小及分 布，噴涂涂層的制作保證了輥子使用的耐磨性和粗糙度，延長了輥子的使用壽命O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
圖1為本發(fā)明軋機硬面輥的制造方法中輥身安裝工裝的示意圖。【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明軋機硬面輥的制造方法包括如下步驟:
步驟一、考慮到硬面輥的使用技術要求，輥身硬質基體必須具備一定的淬硬深度和表面硬度，因此硬面輥輥身卷制材料選用45 #鋼或50 #鋼板材，并根據(jù)產(chǎn)品尺寸預留一定加工余量備料；
步驟二、采用三輥卷板機將板材卷板圈圓，輥身拼接縫制作成Y型坡口，輥身內側焊接坡口角度30~60°，外側鈍邊8~10mm，輥身內側焊接坡口采用500MPa級焊條或焊絲填充，以保證輥身的強度和韌性，輥身內側焊縫完成后在外側加工一小尺寸U型或V型坡口，保證對內側焊縫清根，并采用鎢極氬弧焊方法或熔化極氣體保護焊方法填充焊接材料，填充的焊接材料含碳量在0.45~0.6 (W) %，焊接區(qū)域局部預熱200~250°C，焊后采用石棉包裹焊縫保溫緩冷，對焊縫進行消應力處理；焊縫外側填充焊接材料選用的目的是為了使焊后熔敷金屬成分盡可能與輥身板材一致，以便后續(xù)熱處理后使焊縫的焊接材料與基材的化學成分和性能基本一致，從而保證輥身表面淬火后硬度均勻，解決輥身表面噴涂后焊縫區(qū)域出現(xiàn)條狀色差的問題；
步驟三、將焊接后的輥身在三輥卷板機上復軋整圓，要求圓度< 2mm，以保證后續(xù)機加工余量；
步驟四、對輥身進行正火、調質熱處理，通過正火細化輥身焊縫組織，調質處理后輥身硬度要求在HB220~280 ;從而進一步保證輥身表面淬火后硬度均勻，避免輥身表面噴涂后焊縫區(qū)域出現(xiàn)條狀色差的缺陷；該正火、調質熱處理可采用常規(guī)的工藝參數(shù)進行；
步驟五、如圖1所示，輥身淬前加工；由于輥身為薄壁筒體結構，在表面淬火過程中由于組織相變會產(chǎn)生淬火變形，因此需采取相應的變形控制措施，在輥身I內圈間隔設置若干圈形支撐筋板2，以減小淬火變形量，輥身I兩端安裝輔助工裝軸頭3，以便于后續(xù)的輥身表面實施淬火作業(yè)，工裝軸頭安裝完畢后輥身外圓機加工至淬火前尺寸；視輥身長度，圈形支撐筋板可以是2-4個。
[0011]步驟六、輥身表面淬火和回火處理，采用立式中頻淬火方式，輥子轉速設定為80r/min，淬火溫度根據(jù)需要的表面硬度設定為820~950°C，淬火感應圈移動速度為60~105mm/min，淬火感應圈移動的同時噴水冷卻，冷卻水壓力0.2~0.45bar，輥身表面淬火后移入電爐或燃氣爐內回火處理，根據(jù)需要的最終硬度情況選擇回火溫度為200~280°C，保溫時間3~6小時；回火處理保證輥身淬火硬度要求及硬度的均勻性；
步驟七、拆除輥身內圈若干圈形支撐筋板和兩端工裝軸頭，對輥身內孔機加工到硬面輥尺寸，輥身兩端安裝軸頭輻板；
步驟八、磨削輥身表面，輥面磨削至噴涂前尺寸，要求輥面無磨削導程印缺陷；
步驟九、輥身磨削后在其表面制備耐磨防腐涂層，并將涂層磨削至工藝要求粗糙度。
[0012]進一步，本方法步驟二的焊接材料中添加適量的Cr、Mo元素，Cr含量< 2 (W) %、Mo 含量≤ 0.5 (W) %。
[0013]進一步，本方法步驟九的耐磨防腐涂層采用超音速火焰噴涂工藝進行制備，超音速火焰噴涂材料采用WC-12CO金屬陶瓷粉末，粉體粒度25~65 μ m,噴涂工藝參數(shù)為氧氣流速880~900升/分鐘，煤油流速0.23~0.3升/分鐘，噴涂距離300~350mm，涂層厚度為
0.08~0.18mm ;該耐 磨防腐涂層也可采用電鍍硬鉻方法進行制備，硬鉻層厚度為0.05~0.1臟。
[0014]本方法采用碳鋼熱軋板卷制輥身，采用合適的焊接方法及材料，以及焊后采用適當?shù)臒崽幚矸绞?，輥身外表面淬火后獲得一層淬硬基體層，并經(jīng)回火處理保證淬火硬度及硬度的均勻性，同時通過采用合理的措施和表淬工藝，控制薄壁輥身的變形量，從而保證后續(xù)的加工余量，再采用噴涂或電鍍工藝在輥身淬硬層上制作一層耐磨防腐涂層從而保證了產(chǎn)品的質量。通過本方法的應用，硬面輥的制造質量及使用壽命得到顯著提高，并有利于提高軋制板材的質量。
【權利要求】
1.一種軋機硬面輥的制造方法，其特征在于本方法包括如下步驟： 步驟一、硬面輥輥身卷制材料選用45 #鋼或50 #鋼板材，并根據(jù)硬面輥尺寸預留一定加工余量備料； 步驟二、將板材卷板圈圓，輥身拼接縫制作成Y型坡口，輥身內側焊接坡口角度30~60°，外側鈍邊8~10mm，輥身內側焊接坡口采用500MPa級焊條或焊絲填充，以保證輥身的強度和韌性，輥身內側焊縫完成后在外側加工一小尺寸U型或V型坡口，保證對內側焊縫清根，并采用鎢極氬弧焊方法或熔化極氣體保護焊方法填充焊接材料，填充的焊接材料含碳量在O. 45~O. 6 (W) %，焊接區(qū)域局部預熱200~250°C，焊后采用石棉包裹焊縫并保溫緩冷; 步驟三、將焊接后的輥身在三輥卷板機上復軋整圓，要求圓度< 2mm，以保證后續(xù)機加工余量； 步驟四、對輥身進行正火、調質熱處理，通過正火細化輥身焊縫組織，調質處理后輥身硬度要求在HB220~280 ； 步驟五、淬火前輥身加工，在輥身內圈間隔設置若干圈形支撐筋板，輥身兩端安裝輔助工裝軸頭，輥身外圓機加工至淬火前尺寸； 步驟六、輥身表面淬火和回火處理，采用立式中頻淬火方式，輥子轉速設定為80r/min，淬火溫度設定為820~950°C，淬火感應圈移動速度為60~105mm/min，淬火感應圈移動的同時噴水冷卻，冷卻水壓力O. 2~O. 45bar，輥身表面淬火后移入電爐或燃氣爐內回火處理，回火溫度為200~280°C，保溫時間3~6小時； 步驟七、拆除輥身內圈若干圈形支撐筋板和兩端工裝軸頭，對輥身內孔機加工到硬面輥尺寸，輥身兩端安裝軸頭輻板； 步驟八、磨削輥身表面，輥面磨削至噴涂前尺寸，要求輥面無磨削導程印缺陷； 步驟九、輥身磨削后在其表面制備耐磨防腐涂層，并將涂層磨削至工藝要求粗糙度。
2.根據(jù)權利要求1所述的軋機硬面輥的制造方法，其特征在于：本方法步驟二的焊接材料中添加適量的Cr、Mo元素，Cr含量≤2 (W) %、Mo含量≤O. 5 (W)%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的軋機硬面輥的制造方法，其特征在于：本方法步驟九的耐磨防腐涂層采用超音速火焰噴涂工藝進行制備，超音速火焰噴涂材料采用WC-12CO金屬陶瓷粉末，粉體粒度25~65 μ m,噴涂工藝參數(shù)為氧氣流速880~900升/分鐘，煤油流速O. 23~O. 3升/分鐘，噴涂距離300~350mm,涂層厚度為0.08~O. 18mm。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的軋機硬面輥的制造方法，其特征在于：本方法步驟九的耐磨防腐涂層采用電鍍硬鉻方法進行制備，硬鉻層厚度為0.05~O. 1mm。
【文檔編號】B23P15/00GK103831580SQ201210474935
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月21日 優(yōu)先權日:2012年11月21日
【發(fā)明者】傅衛(wèi), 徐新華, 陳國喜, 王樹保, 尹武, 蔣振華, 尹志堅, 譚興海 申請人:上海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司