以鑄代鍛生產熱軋板帶支撐輥的熱處理控制要點

■ 李仕源

熱軋板帶鑄造支撐輥的材質一般分為：Cr3、Cr5、Cr7，生產工藝一般為：造型→合箱→冶煉→熱拆箱→擴散退火→粗加工→差溫熱處理→回火→精加工，在熱處理工序中，各個溫度點控制略有不同，但原理相同，熱處理效果直接決定軋輥的使用效果。

1. 設備要求

擴散退火采用一般的燃氣窯、高溫電阻窯都可滿足要求，差溫熱處理中，需要配備一臺差溫爐（配套的噴淬機），回火用普通電阻窯即可。

2. 擴散退火

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

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

因此，將擴散退火溫度控制在1000℃以下，既消除了合金偏析問題，又可防止晶粒過度長大及魏氏體組織增多，擴散退火工藝如圖1所示。

3. 差溫熱處理

粗車后，將軋輥在電阻窯進行加熱、保溫，一般控制在630～670℃保溫，保溫時間根據直徑尺寸確定，一般20h以上，保證內外溫度均勻（見圖2）。

達到保溫時間后以最快速度運至噴淬機上組織差溫熱處理，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，爭取15min之內完成。軋輥差溫熱處理一般包括三個工藝段：第一段為加熱段（也稱升溫段），目的是通過快速加熱使輥身表面快速達到工藝要求溫度，此時間可根據軋輥直徑大小適當調整；第二段為傳熱段，目的是通過熱傳導使整個軋輥外層達到工藝溫度，此時間可根據軋輥工作層厚度不同進行調節；第三段為預冷區段（也稱“保溫段”或“延遲淬火保溫段”），通過適當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，同時避免軋輥輥面超溫度造成組織粗大，從而保證差溫熱處理后的各類軋輥獲得良好的使用性能。

差溫熱處理中控制的重點主要在第二段，通過燃氣窯的急速表層升溫后，進行高壓水的強冷，水壓、風壓、水流量要配合好，爭取輥身各點的溫差盡量小，一般控制在15℃之內，成品檢測硬度基本沒有偏差。

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

筆者所在公司經過數據統計，馬氏體組織使用性能相對理想，馬氏體轉變溫度線以下20～25℃為差溫控制溫度范圍，轉變溫度根據產品成分進行計算，保證輥身工作層獲得所需要的硬度水平和相應的基體組織。

圖1 擴散退火工藝

圖2 差溫熱處理工藝

圖3 回火工藝

4. 回火溫度

回火工藝如圖3所示。回火溫度控制在馬氏體轉變溫度以上15～25℃，其主要是因為差溫處理的產品應力大，易出現剝落，相對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. 結語

以鑄代鍛熱軋板帶支撐輥的研發逐步進入到了相對穩定期，熱處理工藝對產品使用性能的影響至關重要，需要業內人士不斷總結、交流，以更好地推動技術的成熟。

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

[2] 文鐵錚，郭玉珍.軋輥制造技術新論[M].石家莊：河北科學技術出版社，2014：110.