錐面輥無軟帶表面淬火新技術(shù)

中國第一重型機(jī)械（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 （黑龍江 161041） 劉時(shí)雨

連軋機(jī)輥道用錐面輥無軟帶表面淬火歷來是熱處理技術(shù)難題，國內(nèi)外通常采用以下方法進(jìn)行。

1.火焰淬火

4塊仿弧形火焰加熱器均勻布置在錐面輥淬火面四周，每塊火焰加熱器下部固定彈簧頂針，其圓頭部與輥錐面接觸，加熱時(shí)由頂針控制加熱器內(nèi)弧面與錐面輥不同截面的錐面保持等距。加熱器下部設(shè)有噴水孔冷卻已加熱的錐面，同時(shí)冷卻水也作為火焰加熱器本體降溫用，如圖1所示。

圖1 錐面輥火焰加熱表面淬火

此方法在德國早已應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)錐面輥無軟帶表面淬火，但火焰加熱器制作復(fù)雜，成本高，燃?xì)夂牧看?，要求操作者專業(yè)技術(shù)高，淬硬層深度及硬度均勻性控制難度大。

2.工頻感應(yīng)淬火

如設(shè)備條件允許，對于錐面直徑差小于40mm，且最大錐面直徑小于600mm及最小錐面直徑大于200mm的，可采用工頻感應(yīng)淬火。利用工頻加熱功率大、透熱深（深度達(dá)50mm）的特點(diǎn)，加熱時(shí)按不同錐面直徑，分幾段逐步調(diào)整感應(yīng)器移動速度或功率，以補(bǔ)償感應(yīng)器與錐面間距過大產(chǎn)生的能耗，保證不同直徑錐面都達(dá)到淬火溫度，如圖2所示。

圖2 錐面工頻感應(yīng)淬火

此方法雖實(shí)現(xiàn)錐面輥無軟帶表面淬火，但缺點(diǎn)也明顯：①受設(shè)備及錐面輥尺寸限制，且加熱效率低，電能耗費(fèi)大。②錐面表面余量大（單面1mm以上），后續(xù)加工量大。③不同直徑錐面淬硬層深淺不均。

3.中頻感應(yīng)淬火

感應(yīng)器是以大直徑錐面為基準(zhǔn)制作的整圓圈形，加熱小直徑錐面時(shí)感應(yīng)器單向進(jìn)給，保證感應(yīng)器與工件一側(cè)表面間距；并通過調(diào)節(jié)功率來控制不同直徑錐面達(dá)到淬火溫度；單獨(dú)制作的噴水器隨后噴水冷卻實(shí)現(xiàn)表面淬火，如圖3所示。

圖3 錐面輥中頻感應(yīng)淬火

此方法是目前國內(nèi)通用的錐面輥無軟帶表面淬火方式，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備相對簡單，自動化高。但缺點(diǎn)是：①受錐面輥錐度限制，不能加熱截面差過大的錐面輥（錐度過大會產(chǎn)生螺旋軟帶）。②加熱電效率低。③錐面表面余量大（單面0.5mm以上），后續(xù)加工量大。④表面淬硬層深度、硬度不均，變形大，影響錐面輥使用性能及使用壽命。

4.無軟帶中頻感應(yīng)淬火新技術(shù)

中頻感應(yīng)器雙向進(jìn)給加熱技術(shù)很好地解決了上述技術(shù)問題。根據(jù)感應(yīng)器形式及分布不同，主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）雙圓形感應(yīng)器加熱技術(shù) 感應(yīng)器是以大直徑錐面為基準(zhǔn)的整圓圈形，兩感應(yīng)器上下擺放，在錐面對稱180°兩側(cè)按錐度有規(guī)律進(jìn)給，即加熱大直徑錐面時(shí)兩感應(yīng)器同心，加熱小直徑錐面時(shí)兩感應(yīng)器對應(yīng)側(cè)面保持錐面輥表面等距。噴水器單獨(dú)制作，加熱時(shí)始終保持與錐面輥同心（見圖4）。此法優(yōu)點(diǎn)是感應(yīng)器制作簡單，錐輥表面加熱均勻，效率高。缺點(diǎn)是感應(yīng)器上下布置，必須絕緣處理。

圖4 錐面輥雙圓形感應(yīng)器加熱表面淬火

（2）雙半圓弧感應(yīng)器加熱技術(shù) 半圓弧感應(yīng)器按錐面輥?zhàn)畲蠼孛鎴A弧仿形制作，弧長略小于錐面輥?zhàn)钚〗孛嬷荛L的1/2，感應(yīng)器圓弧外側(cè)加導(dǎo)磁體以提高加熱效率。加熱過程中，兩感應(yīng)器在錐面對稱180°兩側(cè)按錐度有規(guī)律進(jìn)給。噴水器單獨(dú)制作，加熱時(shí)感應(yīng)器與噴水器始終保持與錐面輥軸線同心，如圖5所示。優(yōu)點(diǎn)：①感應(yīng)器在一個(gè)平面上，加熱溫度、透熱層深度均勻，熱處理效果好。②感應(yīng)器開放式弧形，適應(yīng)范圍廣。缺點(diǎn)是感應(yīng)器制作略顯復(fù)雜。

圖5 錐面輥雙半圓弧形感應(yīng)器加熱表面淬火

上述兩種方法各有所長，很好地解決了錐面輥無軟帶表面淬火技術(shù)難題，保證了產(chǎn)品的使用性能，延長了產(chǎn)品使用壽命。就表面淬火質(zhì)量而言，雙半圓弧感應(yīng)器由于兩感應(yīng)器在同一平面加熱，加熱效果更好，適用范圍更廣。

（20130725）