以鑄代鍛生產(chǎn)熱軋板帶支撐輥的熱處理控制要點(diǎn)

■ 李仕源

熱軋板帶鑄造支撐輥的材質(zhì)一般分為：Cr3、Cr5、Cr7，生產(chǎn)工藝一般為：造型→合箱→冶煉→熱拆箱→擴(kuò)散退火→粗加工→差溫?zé)崽幚怼鼗稹庸?，在熱處理工序中，各個(gè)溫度點(diǎn)控制略有不同，但原理相同，熱處理效果直接決定軋輥的使用效果。

1. 設(shè)備要求

擴(kuò)散退火采用一般的燃?xì)飧G、高溫電阻窯都可滿(mǎn)足要求，差溫?zé)崽幚碇?，需要配備一臺(tái)差溫爐（配套的噴淬機(jī)），回火用普通電阻窯即可。

2. 擴(kuò)散退火

熱軋板帶鑄造支撐輥合金含量高，偏析量大，如采用冷拆箱，極易出現(xiàn)裂紋甚至斷輥，理論上，鋼液凝固后具備一定強(qiáng)度即可組織熱拆箱，我們一般拆箱時(shí)間為澆注完35～38h。

軋輥入窯（提前預(yù)熱）后，升溫速率一般控制在18～25℃/h，擴(kuò)散退火溫度國(guó)內(nèi)通常為Ac3線(xiàn)以上150～250℃保溫，保溫溫度控制在1060～1100℃，使各元素在奧氏體中充分?jǐn)U散。但是高溫快冷時(shí)極易析出呈針片狀的鐵素體型魏氏體組織，因此使支撐輥的強(qiáng)度降低而脆性增大，隨著基體組織中魏氏體組織數(shù)量的增多，對(duì)軋輥的性能特別是韌性的降低也越大。隨著國(guó)外技術(shù)的不斷引進(jìn)，筆者與國(guó)外公司的交流中，外方考慮高溫度、晶粒長(zhǎng)大的因素明顯，在后序的差溫處理中，由于晶粒的遺傳性，軋輥的細(xì)晶強(qiáng)化會(huì)受到一定影響。

因此，將擴(kuò)散退火溫度控制在1000℃以下，既消除了合金偏析問(wèn)題，又可防止晶粒過(guò)度長(zhǎng)大及魏氏體組織增多，擴(kuò)散退火工藝如圖1所示。

3. 差溫?zé)崽幚?/h2>

粗車(chē)后，將軋輥在電阻窯進(jìn)行加熱、保溫，一般控制在630～670℃保溫，保溫時(shí)間根據(jù)直徑尺寸確定，一般20h以上，保證內(nèi)外溫度均勻（見(jiàn)圖2）。

達(dá)到保溫時(shí)間后以最快速度運(yùn)至噴淬機(jī)上組織差溫?zé)崽幚?，輥頸用石棉氈包裹好，防止差溫處理中冷卻水到輥頸，造成輥頸硬度升高缺陷，爭(zhēng)取15min之內(nèi)完成。軋輥差溫?zé)崽幚硪话惆ㄈ齻€(gè)工藝段：第一段為加熱段（也稱(chēng)升溫段），目的是通過(guò)快速加熱使輥身表面快速達(dá)到工藝要求溫度，此時(shí)間可根據(jù)軋輥直徑大小適當(dāng)調(diào)整；第二段為傳熱段，目的是通過(guò)熱傳導(dǎo)使整個(gè)軋輥外層達(dá)到工藝溫度，此時(shí)間可根據(jù)軋輥工作層厚度不同進(jìn)行調(diào)節(jié)；第三段為預(yù)冷區(qū)段（也稱(chēng)“保溫段”或“延遲淬火保溫段”），通過(guò)適當(dāng)降低爐溫及輥身表面溫度（40～60℃），有利于加深輥身工作層的淬硬深度，同時(shí)避免軋輥輥面超溫度造成組織粗大，從而保證差溫?zé)崽幚砗蟮母黝?lèi)軋輥獲得良好的使用性能。

差溫?zé)崽幚碇锌刂频闹攸c(diǎn)主要在第二段，通過(guò)燃?xì)飧G的急速表層升溫后，進(jìn)行高壓水的強(qiáng)冷，水壓、風(fēng)壓、水流量要配合好，爭(zhēng)取輥身各點(diǎn)的溫差盡量小，一般控制在15℃之內(nèi)，成品檢測(cè)硬度基本沒(méi)有偏差。

冷卻速率、工藝溫度計(jì)算好，工藝溫度是決定產(chǎn)品組織的要素，最終決定軋輥的性能和硬度。

筆者所在公司經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，馬氏體組織使用性能相對(duì)理想，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度線(xiàn)以下20～25℃為差溫控制溫度范圍，轉(zhuǎn)變溫度根據(jù)產(chǎn)品成分進(jìn)行計(jì)算，保證輥身工作層獲得所需要的硬度水平和相應(yīng)的基體組織。

圖1 擴(kuò)散退火工藝

圖2 差溫?zé)崽幚砉に?/p>

圖3 回火工藝

4. 回火溫度

回火工藝如圖3所示?；鼗饻囟瓤刂圃隈R氏體轉(zhuǎn)變溫度以上15～25℃，其主要是因?yàn)椴顪靥幚淼漠a(chǎn)品應(yīng)力大，易出現(xiàn)剝落，相對(duì)較高的回火溫度能夠更好地保證輥身工作層的抗剝落性。

5. 結(jié)語(yǔ)

以鑄代鍛熱軋板帶支撐輥的研發(fā)逐步進(jìn)入到了相對(duì)穩(wěn)定期，熱處理工藝對(duì)產(chǎn)品使用性能的影響至關(guān)重要，需要業(yè)內(nèi)人士不斷總結(jié)、交流，以更好地推動(dòng)技術(shù)的成熟。

[1] 文鐵錚，郭玉珍.冶金軋輥技術(shù)特性概論[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，1995：131.

[2] 文鐵錚，郭玉珍.軋輥制造技術(shù)新論[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2014：110.