一种大型锻钢支承辊预备热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大型锻钢支承辊预备热处理方法，属于大锻件热处理工艺技术领 域。
【背景技术】
[0002] 大型锻钢支承辊是板带乳机的重要核心部件，起到支撑和稳定工作辊的作用，由 于其长期在高载荷下工作，具有较高的机械性能要求:工作层高耐磨性、抗疲劳性、硬度均 匀性;心部则要求具有良好的强韧性。随着现代乳钢需求的不断增大，锻钢支承辊的尺寸规 格也随之增加，有些直径达到一米半甚至两米以上，但是支承辊的脆性断裂与过早失效的 问题也日益突出，而且由于生产不当，大尺寸支承辊在生产加工、放置或使用过程中多次出 现断辊或置裂的事故。
[0003] 传统的支承辊热处理工艺在差温热处理前主要包括锻后热处理及调质热处理。锻 后热处理的作用主要是细化晶粒、调整组织及均匀性、去氢防止白点形成，同时有利于切削 加工，主要工艺包括高温正火+球化退火+高温回火工艺、高温正火+低温正火+球化退火+高 温回火(如专利CN1024717965A)或完全退火+球化退火+正火+回火(如专利CN103088199A) 等；调质热处理主要是使支承辊辊颈的硬度达到要求并使心部获得球化珠光体，具有良好 的冲击韧性，从而提高支承辊的抗断裂性能，一般采用正火空冷或油冷淬火和回火。目前常 用的乳机支承辊的主要材质为50Cr3MoV、70Cr3NiMo、45Cr4NiMoV、50Cr5NiMoV等，然而随着 合金元素的增多，不同材质中碳化物的种类、溶解温度差距大，而要获得支承辊心部优异的 组织分布，热处理的工艺制定难度较大。
[0004] 目前支承辊预备热处理工艺存在着不足之处:锻后热处理中球化退火的目的是为 了降低硬度，提高切削性能，为调质处理获得球化珠光体做准备;而调质处理的淬火温度范 围过于宽泛，调质温度过高且长时间保温，容易导致心部碳化物全部溶解，奥氏体成分相对 均匀，在冷却过程中近乎平衡转变形成片层状珠光体，锻后态的球化处理在调质高温淬火 后作用已被消除，未达到球化作用，且工艺冗长，耗时耗力，并导致冲击韧性急剧下降，增加 支承辊断裂的风险。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述支承辊预备热处理工艺上的不足，本发明的目的在于提供了一种大 型锻钢支承辊锻后及调质热处理方法，将不同材质支承辊的淬火温度与碳化物含量相结 合，实现热处理工艺精确控制，从而缩短工艺流程，降低制造成本，并确保支承辊心部优异 的组织及性能。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种大型锻钢支承辊预备热处理方 法，其步骤为： 一、锻后热处理工艺方法:采用高温正火及高温回火工艺，正火加热温度为800-970°C， 升温速率小于90°C/h，待均温后保温时间视支承辊辊身直径的大小确定，所述均温以炉内 支承辊各部位表面温度均匀达到保温温度为准，直径为?1000-1700mm的支承辊保温时间 为10-40小时，空冷后进行高温回火，回火温度为500-750°C，升温速率小于60°C/h，待均温 后保温时间为40-90小时。
[0007] 二、调质处理工艺方法:采用油淬及高温回火工艺，支承辊预热温度为550-700°C， 保温时间5-20小时，然后加热至淬火温度800-970°C，升温速率小于80°C/h，保温一定时间 后进行油淬，冷却时间为100_400min;出油立刻回火，回火温度为500-750°C，升温速率小于 50 °C /h，均温后保温时间为20-90h。
[0008] 本发明的有益效果是： (1)锻后热处理在与传统工艺相比减少球化处理工艺，适当调高回火温度，既满足其细 化晶粒、消除偏析调整组织以及去氢防止白点形成等要求，又减少工序、降低能耗从而节约 成本。
[0009] (2)调质处理中严格确定具体合金材料的淬火温度范围并缩短保温时间，控制未 溶碳化物含量，保证不同材质支承辊心部的珠光体球化程度高，从而大幅提高支承辊的韧 性及抗事故性能。
【附图说明】
[0010] 图1本发明实施例1工艺中45Cr4NiMoV材质碳化物溶解图。
[0011] 图2本发明对照工艺1中45Cr4NiMoV材质碳化物溶解图。
[0012] 图3本发明实施例1工艺中45Cr4NiMoV调质后珠光体球化程度图。
[0013] 图4本发明对照工艺1中45Cr4NiMoV调质后珠光体球化程度图。
[0014] 图5本发明实施例2工艺中50Cr5NiMoV材质碳化物溶解图。
[0015] 图6本发明对照工艺2中50Cr5NiMoV材质碳化物溶解图。
[0016] 图7本发明对照工艺3中50Cr5NiMoV材质碳化物溶解图。
[0017] 图8本发明实施例2工艺中50Cr5NiMoV调质后珠光体球化程度图。
[0018] 图9本发明对照工艺2中50Cr5NiMoV调质后珠光体球化程度图。
[0019] 图10本发明对照工艺3中50Cr5NiMoV调质后珠光体球化程度图。
【具体实施方式】
[0020] 一种大型锻钢支承辊预备热处理方法，其步骤为： 一、锻后热处理工艺方法:采用高温正火及高温回火工艺，正火加热温度为800-970°C， 升温速率小于90°C/h，待均温后保温时间视支承辊辊身直径的大小确定，所述均温以炉内 支承辊各部位表面温度均匀达到保温温度为准，直径为?1000-1700mm的支承辊保温时间 为10-40小时，空冷后进行高温回火，回火温度为500-750°C，升温速率小于60°C/h，待均温 后保温时间为40-90小时。
[0021] 二、调质处理工艺方法:采用油淬及高温回火工艺，支承辊预热温度为550-700°C， 保温时间5-20小时，然后加热至淬火温度800-970°C，升温速率小于80°C/h，保温一定时间 后进行油淬，冷却时间为100_400min;出油立刻回火，回火温度为500-750°C，升温速率小于 50 °C /h，均温后保温时间为20-90h。
[0022] 其中精确确定不同材质淬火温度范围及保温时间的方法，即淬火温度应选择合适 的温度，在该温度下支承辊心部未溶碳化物体积含量大于5%;保温时间为在支承辊整体均 温后保温1-15小时。利用碳化物萃取及XRD结合的手段，同时采用图像定量统计原理计算未 溶碳化物的体积含量。根据不同材质未溶碳化物的含量确定淬火温度及保温时间，从而保 证支承辊心部优异的性能。
[0023] 大型支承辊锻件尺寸较大，心部区域成分及组织偏析严重，且晶粒粗大，组织均匀 性较差，从而导致整个热处理工艺周期长，质量不稳定。由于支承辊最终热处理即差温淬火 时只进行表层奥氏体化，心部区域在此过程中只相当于进行短时高温回火处理，最终支承 辊心部的组织及性能状态仍主要取决于预备热处理，从而直接影响支承辊的强韧性能。 [0024]本发明采用的锻后热处理工艺高温正火+高温回火，有效减少偏析及网状组织，细 化晶粒，去氢效果显著且有利于切削，为调质处理顺利实施做好准备。调质过程中淬火温度 的合理选择及保温时间的缩短，使得未溶碳化物含量大于5%，淬火时支承辊心部冷却速度 较慢，从而获得的珠光体球化程度高，并保证支承辊心部的强韧性，同时通过调整回火温度 及时间，可使辊颈硬度满足要求。
[0025] 实施例1 本发明实施例1支承辊材质45Cr4NiM〇V，其化学成分及配料以重量百分含量计（％ )， 为：C :0.4-0.5 ;Si :0.4-1.0 ;Mn :0.4-1.0 ;Cr :3.5-4.5 ;Mo :0.4-0.8;Ni :0.4-0.8 ;V :0.05-0.25 ;其余为Fe和其他杂质。支承辊尺寸为Φ 1410mm(辊身直径）X2815mm(辊身 长度）X5660mm(总长度）。
[0026] 一、锻后热处理工艺方法:正火温度为880-920°C，升温速率小于90°C/h，待均温后 的保温时间为10-25小时，空冷后进行高温回火，回火温度为500-700°C，升温速率小于60 °C /h，均温后保温时间为50-90小时。
[0027] 二、调质处理方法:支承辊预热温度为55