專利名稱：一種報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法
技術領域：
本發明屬于材料及熱處理領域涉，是一種冷軋工作輥的再生方法，特別涉及報廢輥的選定、再生方法、熱處理工藝及X應力測試的方法。
背景技術：
隨著鋼鐵業的持續火熱，軋輥的需求量急劇上升。目前，國內外冷軋工作輥(包括中間輥)主要材質為含Cr量為5%鍛鋼系列，通過感應或整體淬火達到一定的工作層厚度，特別是整個軋輥材質是一樣的，通過ESR及鍛造技術保證內部夾雜物含量、碳化物分布及疏松、偏析等指標較好。按制造工序，從冶煉直至球化擴氫退火，均為Cr5鍛鋼輥坯的準備階段，期間的能源消耗占整個加工工序的一半左右。報廢輥的主要特點是存在外觀質量不佳，表面碳化物網狀和粗化等缺陷。同時，Cr5鍛鋼輥的報廢率在90%左右。因此，利用報廢Cr5鍛鋼工作輥來再生制造其他目標輥，不僅能節約成本，更能減少相當部分的碳排放，這是一件非常有意義的事情。到目前為止，只有應用于小型軋機的Cr2軋輥的簡單改制(如中國專利93111115.3，涉及一種廢舊軋輥的改制工藝)，對于Cr5鍛鋼材質的大型連軋機用輥再生制造未見報道。
發明內容
因此，本發明要解決的技術問題在于:針對目前大型連軋機組使用的Cr5鍛鋼材質大型工作輥、中間輥，提供一種大改小的再生制造方法。本發明的技術方案是:一種報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，包括工作輥的檢測，該方法包括以下步驟:(I)工作輥檢測:剔除有通孔的舊輥和外觀有重度粘鋼的舊輥；(2)高溫回火工藝:將工作輥加熱至680 700°C，保溫15小時以上冷卻，使再生目標輥硬度在30 45HSD ；(3)調質工藝:第一次調質為940 980°C保溫10-15小時淬火后，630 660°C保溫15-25小時回火，目標輥硬度在35 45HSD ;第二次調質為940 980°C保溫10-15小時淬火后，610 650°C保溫15-25小時回火，使目標輥硬度在40 50HSD ；(4)表面淬火工藝:首先在電爐進行200 350°C預熱后，在雙頻機床上表面淬火，采用不同的感應圈移動速度來控制目標輥的淬硬層深度，淬火溫度為970 1010°C ;殘余應力水平控制在-800 IOOOMPa之間。在第(4)步表面淬火工藝之后，輥身的硬度可增加到93-98HSD。根據本發明所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，較好的是，所述步驟(2)的加熱步驟為:先將爐溫升至250 300°C，保溫10-15小時，然后以每小時30_60°C的速度升溫至 680 700°C。
根據本發明所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，較好的是，所述第一次調質工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時；然后以每小時30-600C的速度升溫至940 980°C。優選的是，所述第二次調質工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時；然后以每小時30-60°C的速度升溫至940 980°C。報廢Cr5鍛鋼工作輥的檢測主要包括外觀質量檢測、幾何尺寸檢測、化學成份分析、超聲波檢測、表面波及磁粉檢測和金相檢測。其中前四項是必檢項目，根據實際檢測在改制過程決定是否對后兩項進行檢測。基本判定原則如下:①為減少熱處理環節開裂的風險和使用中容易出現斷輥質量事故，一般情況下有通孔的舊輥不用于改制；外觀不能有重度粘鋼(重度粘鋼即指輥身纏繞粘連很多鋼板，輥面發藍變色)；②尺寸要符合再生輥的尺寸。目標新輥的直徑必須符合原有報廢輥原始直徑的2/3以上；因為軋輥不能無限改制再生，到一定直徑，內部偏析和夾雜會惡化，影響軋輥使用，經過解剖分析，設定在2/3。其他優選的判定原則是:①低碳含量的舊輥不用于高硬度的工作輥；MC5材質軋輥的碳含量在0.82
0.92%，低碳含量是指碳含量低于0.82%的舊輥，高硬度是指硬度大于95HSD的新輥；②舊輥探傷有F = 0 3缺陷時，兩次調質后檢測如缺陷當量變大則不進行再生加工；F = 0 3是GB/T13314-2008鍛鋼冷軋工作輥通用技術條件上的缺陷當量。兩次調質后缺陷當量變大說明這個缺陷是活動的，在后期的淬火和使用中具備危險性，需要報廢。③舊輥如有表 面碳化物網狀和粗化問題出現，需要進行正火熱處理進行改善。表面網狀碳化物粗化是指網狀大于3級，正火熱處理一般是指加熱到900 940°C，保溫一定時間后空冷到室溫，然后進行630 670°C的高溫回火處理。所述正火處理在調質工藝處理之前進行。處理完之后，用X應力測試儀檢測其殘余應力水平，主要是通過檢測來控制新輥的殘余應力水平。因為合適的軋輥表面的壓應力不宜過大，可以預防熱沖擊時的開裂，降低輥面產生裂紋的傾向。通過檢測目標輥的殘余應力，使殘余應力水平控制在-800 IOOOMPa之間，低于此區間需要重新高溫回火后重新淬火；高于此區間，需要重新回火，調節殘余應力水平在此區間。本發明的有益效果是:通過基本檢測、高溫回火工藝、兩次調質工藝和表面淬火處理調節，使得報廢的Cr5鍛鋼工作輥達到了新輥的使用性能。按照此方法進行報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生制造，目標輥應用于大型連軋機組上，使用效果達到新輥的使用性能。按照本方法，每年針對Cr5鍛鋼材質軋輥實現改制再生上百支，節省采購資金上千萬元。
具體實施例方式實施例1報廢Cr5鍛鋼材質中間輥規格:Φ500 X 1550 X 4400mm再生目標輥規格:Φ450X 1430X4340mm。硬度要求93 97HSD，淬硬層深度^ 25mm。
經過外觀質量檢測、幾何尺寸檢測、超聲波檢測和金相檢測等，符合再生要求。首先進行高溫回火處理，先將爐溫升至250 300°C，保溫12小時；然后以每小時50°C的速度升溫至680 700°C，保溫15小時，然后空冷至室溫，檢測再生目標輥硬度為35 38HSD ；經過粗車進行兩次調質處理，具體工藝為:第一次調質處理:先將爐溫升至650 700°C，保溫10小時；然后以每小時50°C的速度升溫至960 980°C，保溫12小時，通過油淬后進行高溫回火，高溫回火溫度為640 6600C，保溫18小時，然后空冷至室溫。目標輥硬度檢測37 40HSD ；第二次調質處理:先將爐溫升至650 700°C，保溫10小時，然后以每小時50°C的速度升溫至940 950°C，保溫12小時，通過油淬后進行高溫回火，高溫回火溫度為620 630°C，保溫18小時，然后空冷至室溫。目標輥硬度檢測為40 42HSD ；經過半精加工后進行表面淬火處理，具體工藝為:根據目標輥的硬度要求和淬硬層深度制定表面淬火工藝。首先在電爐進行200 250°C預熱后，在雙頻機床上表面淬火，淬火溫度為980±5°C，感應圈行速為0.5mm/s，冷卻水壓為0.15MPa，回火溫度為120±5°C，保溫時間為90小時。檢測目標輥硬度為95 96HSD，符合技術要求。在目標輥表面三點進行X應力測試儀檢測殘余應力為-85IMPa、_875MPa和-845MPa，符合要求。實施例2報廢Cr5鍛鋼材質中間輥 規格:Φ500 X 1550 X 4400mm是否可以補充一個與實施例I不同的規格。再生目標輥規格:Φ450Χ1430Χ4340_。硬度要求93 97HSD，淬硬層深度^ 25mm。經過外觀質量檢測、幾何尺寸檢測、超聲波檢測和金相檢測等，符合再生要求。首先進行高溫回火處理，先將爐溫升至250 300°C，保溫14小時；然后以每小時52°C的速度升溫至680 700°C，保溫15小時，然后空冷至室溫，檢測再生目標輥硬度為35 38HSD ；經過粗車進行兩次調質處理，具體工藝為:第一次調質處理:先將爐溫升至680 700°C，保溫12小時；然后以每小時55°C的速度升溫至960 970°C，保溫15小時，通過油淬后進行高溫回火，高溫回火溫度為640 6600C，保溫18小時，然后空冷至室溫。目標輥硬度檢測37 40HSD ；第二次調質處理:先將爐溫升至680 700°C，保溫12小時，然后以每小時55°C的速度升溫至940 950°C，保溫12小時，通過油淬后進行高溫回火，高溫回火溫度為630 640°C，保溫20小時，然后空冷至室溫。目標輥硬度檢測為43 45HSD ；經過半精加工后進行表面淬火處理，具體工藝為:根據目標輥的硬度要求和淬硬層深度制定表面淬火工藝。首先在電爐進行200 250°C預熱后，在雙頻機床上表面淬火，淬火溫度為990±5°C，感應圈行速為0.5mm/s，冷卻水壓為0.15MPa，回火溫度為125±5°C，保溫時間為85小時。檢測目標輥硬度為96 97HSD，符合技術要求。在目標輥表面三點進行X應力測試儀檢測殘余應力為_867MPa、_856MPa和-846MPa，符合要求。
實施例3報廢Cr5鍛鋼材質中間輥規格:Φ500 X 1550 X 4400mm再生目標輥規格:Φ450X 1430X4340mm。硬度要求93 97HSD，淬硬層深度^ 25mm。經過外觀質量檢測、幾何尺寸檢測、超聲波檢測和金相檢測等，符合再生要求。首先進行高溫回火處理，先將爐溫升至250 300°C，保溫12小時；然后以每小時55°C的速度升溫至680 700°C，保溫18小時，然后空冷至室溫，檢測再生目標輥硬度為35 38HSD ；經過粗車進行兩次調質處理，具體工藝為:第一次調質處理:先將爐溫升至650_680°C，保溫12小時；然后以每小時53°C的速度升溫至960 970°C，保溫15小時，通過油淬后進行高溫回火，高溫回火溫度為640 6600C，保溫18小時，然后空冷至室溫。目標輥硬度檢測37 40HSD ；第二次調質處理:先將爐溫升至660-670°C，保溫15小時，然后以每小時58°C的速度升溫至960 980°C，保溫15小時，通過油淬后進行高溫回火，高溫回火溫度為640 645°C，保溫22小時，然后空冷至室溫。目標輥硬度檢測為46 48HSD ；經過半精加工后進行表面淬火處理，具體工藝為:根據目標輥的硬度要求和淬硬層深度制定表面淬火工藝。首先在電爐進行200 250°C預熱后，在雙頻機床上表面淬火，淬火溫度為1000±5°C，感應圈行速為0.5mm/s,冷卻水壓為0.15MPa，回火溫度為130±5°C，保溫時間為85小時。檢測目標輥硬度為96 97HSD，符合技術要求。在目標輥表面三點進行X應力測試儀檢測殘余應力為_833MPa、831MPa和-84 IMPa，符合要求。實施例4除表面淬火處理中淬火溫度為970±5°C，回火溫度為120±5°C，保溫時間為95小時以外，其他同實施例1.
在目標輥表面三點進行X應力測試儀檢測殘余應力為_873MPa、_876MPa和_871MPa，符合要求。實施例5除表面淬火處理中淬火溫度為995±5°C，回火溫度為125±5°C，以及高溫回火處理工藝外，其他同實施例1.
高溫回火處理，先將爐溫升至260_280°C，保溫16小時；然后以每小時50°C的速度升溫至680 700°C，保溫15小時，然后空冷至室溫，檢測再生目標輥硬度為42-44HSD.
在目標輥表面三點進行X應力測試儀檢測殘余應力為_855MPa、_856MPa和_851MPa，符合要求。本發明通過基本檢測、高溫回火工藝、兩次調質工藝和表面淬火處理調節，使得報廢的Cr5鍛鋼工作輥達到了新輥的使 用性能。按照此方法進行報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生制造，可以大大節約成本。
權利要求
1.一種報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，包括工作輥的檢測，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)工作輥檢測:剔除有通孔的舊輥和外觀有重度粘鋼的舊輥； (2)高溫回火工藝:將工作輥加熱至680 700°C，保溫15小時以上冷卻，使再生目標輥硬度在30 45HSD ； (3)調質工藝:第一次調質為940 980°C保溫10-15小時淬火后，630 660°C保溫15-25小時回火，目標輥硬度在35 45HSD ;第二次調質為940 980°C保溫10-15小時淬火后，610 650°C保溫15-25小時回火，使目標輥硬度在40 50HSD ； (4)表面淬火工藝:首先在電爐進行200 350°C預熱后，在雙頻機床上表面淬火，采用不同的感應圈移動速度來控制目標輥的淬硬層深度，淬火溫度為970 1010°C ;殘余應力水平控制在-800 IOOOMPa之間。
2.根據權利要求1所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述步驟(2)的加熱步驟為:先將爐溫升至250 300°C，保溫10-15小時，然后以每小時30_60°C的速度升溫至680 700°C。
3.根據權利要求1所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:舊輥如有表面碳化物網狀和粗化問題出現，進行正火熱處理進行改善。·
4.根據權利要求3所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述正火處理在調質工藝處理之前進行。
5.根據權利要求1所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述第一次調質工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時；然后以每小時30-60°C的速度升溫至940 980°C。
6.根據權利要求1所述的報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，其特征在于:所述第二次調質工藝中，淬火前的加熱工藝為:先將爐溫升至650 700°C，保溫10-18小時；然后以每小時30-60°C的速度升溫至940 980°C。
全文摘要
本發明提供了一種報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生方法，包括工作輥檢測、680～700℃高溫回火工藝、兩次調質工藝(第一次調質為940～980℃保溫12小時以上淬火后，630～660℃保溫18-25小時回火，目標輥硬度在35～45HSD；第二次調質為940～980℃保溫12小時以上淬火后，610～650℃保溫18-25小時回火，使目標輥硬度在40～50HSD)和表面淬火工藝，使得報廢的Cr5鍛鋼工作輥達到了新輥的使用性能。按照此方法進行報廢Cr5鍛鋼工作輥的再生制造，可以大大節約成本。
文檔編號C21D1/10GK103074482SQ201110329340
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者彭輝, 張青, 孫大樂, 葛浩彬, 吳衛強, 印建軍, 徐展, 顧曉輝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 寶鋼集團常州軋輥制造公司