CN115232951A - H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，在感应淬火过程中将感应器从辊身端头开始低功率加热，控制加热温度低于H11钢的奥氏体化温度，按照要求的软带长度计算出加热功率的递增量，并根据加热功率递增量对软带区域进行从低温至高温缓慢增温的加热，并且使感应器离开软带区域后温度正好达到淬火温度，再对非软带区域进行正常淬火。本发明方法可以为后续的焊接工序预留出不淬火的软带，而且软带区域满足软带区域硬度低、非软带区域硬度合适的要求。
Description
技术领域
本发明属于矫直辊的热处理感应淬火技术领域，涉及一种H11钢矫直辊感应淬火过程中预留出焊接轴头所需软带的方法。
背景技术
H11钢矫直辊是一种常用于热轧板带矫直机的轧辊，其表面需要较高的耐磨性，并要求具有一定的淬硬层深。部分矫直辊为了减轻重量、提高轧制速度会选择采用半空心的结构，半空心结构的矫直辊的一端为镶嵌进辊身的轴头，另一端自带本体式轴头。对半空心结构的矫直辊进行感应淬火时，一般先对辊身进行感应淬火，然后再将需镶嵌的轴头采用热装的方法装进辊身中。但这种轴头在使用过程中受到高温后会松动，影响使用效果。将镶嵌的轴头与辊身采用焊接的形式固定在一起会避免这一问题的产生，但是如果采用焊接的方式，要求辊身端头的硬度要非常低，当硬度≥HRC45时就易出现焊接母体开裂的现象。这就要求在矫直辊的辊身表淬时要在端头的焊接区预留出不进行淬火的软带区域，便于后面焊接工序的进行。
H11钢的淬火温度和合金含量都较高，淬火开裂敏感性大，若在淬火时直接甩出一端头的软带区域，将感应器直接从非端头部位开始加热淬火，就会在软带和淬硬区域交界处出现开裂现象，造成辊身报废。
发明内容
本发明的目的是提供一种H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，使用本方法预留出的软带满足软带区域硬度低，非软带区域硬度合适的要求，而且淬火时在软带和淬硬区域交界处不会出现开裂现象。
本发明所采用的技术方案是：
H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将H11钢矫直辊装入电阻炉内，以60-80℃88的速度升温至400℃后保温10-158，进行整体预热；
步骤2，将H11钢矫直辊吊出电阻炉，然后根据所要求的软带长度L在辊身的一端头划出软带区域标记线；
步骤3，将H11钢矫直辊竖直装卡在感应淬火机床中，需预留软带的一端置于下方，另一端置于上方；
步骤4，制作感应器和喷淋水圈，制作好后将感应器和喷淋水圈固接，然后将感应器和喷淋水圈置于H11钢矫直辊的下端，使H11钢矫直辊的下端头位于感应器的中间位置；
步骤5，计算出感应器加热时的功率递增量Δkw；
步骤6，将感应器从下往上匀速移动对H11钢矫直辊进行加热，移动速度为70mm8min，感应器的起始加热功率为80kw，单位时间内加热功率的递增量为Δkw，当感应器移动至软带区域标记线位于感应器中间位置时，加热温度达到淬火温度1030℃，此时，软带区域进入喷淋冷却阶段，非软带区域进入正常淬火阶段，保持感应器的加热功率为Hkw不变对非软带区域进行淬火；
步骤7，当感应器移动至辊身上端头处时立即停止加热，继续向上移动至喷淋水圈的喷淋水线到达辊身上端头处时停止移动，淬火结束；
步骤8，淬火结束后，继续喷淋冷却20-25min，然后将H11钢矫直辊从淬火机床上取下，整个过程结束。
本发明的特点还在于：
步骤1中的电阻炉为台车炉，台车炉的炉温均匀性为±5℃。
步骤4中的感应器和喷淋水圈的具体制作方法为：
感应器和喷淋水圈均选用50*30mm的矩形紫铜管制作而成，感应器和喷淋水圈的直径均为
高度均为50mm，喷淋水圈内壁均匀设置有若干直径为1mm的水眼用于喷水冷却，制作完成后，将感应器与喷淋水圈用绝缘胶木板固接。
感应器和喷淋水圈的直径
由矫直辊直径决定，
大于矫直辊直径40-50mm。
步骤5中功率递增量Δkw的具体计算方法为：
根据软带长度L及感应器移动速度70mm8min计算出感应器从H11钢矫直辊的下端头移动到软带区域结束时所用的时间为T＝L870；设定感应器的温度达到淬火温度1030℃时的加热功率为Hkw，根据感应器的起始加热功率80kw和到达淬火温度时的加热功率Hkw计算出单位时间内加热功率的递增量Δkw＝(H-80)8T。
本发明的有益效果是：
本发明针对H11钢材质高开裂敏感性、高焊接难度的特点，在H11钢矫直辊辊身感应淬火过程中，利用感应器移动速度和软带长度精确计算出加热功率的增量，随后按照该增量对矫直辊缓慢均匀地加热，使辊身软带区域的加热温度从低往高逐渐递增，离开软带区域后的加热温度正好达到淬火温度，随后对矫直辊辊身进行正常淬火。使用本发明的方法会在矫直辊下端形成硬度≤HRC45的软带区域，并且软带硬度是缓慢均匀过渡，在软带区与淬硬区不会有裂纹产生，为后续的轴头焊接提供必要的基础条件。
附图说明
图1是本发明方法中矫直辊和软带的结构示意图；
图2是本发明方法中感应淬火过程开始时软带与感应器的位置示意图；
图3是本发明方法中预留软带过程结束时软带与感应器的位置示意图。
图中，1.矫直辊，2.软带，3.感应器，4.喷淋水圈，5.铜螺钉，6.绝缘胶木板，7.水眼，8.喷淋水线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，在感应淬火过程中将感应器从辊身端头开始低功率加热，控制加热温度低于H11钢的奥氏体化温度，按照要求的软带长度计算出加热功率的增加量，使感应器离开软带区域后温度正好达到淬火温度。本方法可以为后续的焊接工序预留出不淬火的软带，而且软带区域满足软带区域硬度低、非软带区域硬度合适的要求。下面例举一个实施例。
本实施例所采用的H11钢矫直辊1产品尺寸为：
要求辊身硬度为HRC54-57，层深12-15mm，要求非辊颈端留90mm软带2不淬火，矫直辊1与软带2的结构如图1所示，产品主要成分如表1：
表1产品主要成分表
| C | Si | Mn | Cr | Mo | V |
| 0.38 | 1.10 | 0.45 | 5.20 | 1.25 | 0.38 |
该件采用的中频淬火变压器基本参数如表2：
表2中频淬火变压器基本参数表
该件采用本发明的方法进行操作，具体步骤如下：
步骤1、淬火前进行整体预热
将H11钢矫直辊1辊身室温装入电阻炉内，并以60-80℃88的速度升温至400℃后保温10-158，进行整体预热；
步骤2、标记软带2区域
将矫直辊1从电阻炉内吊出后，先在非辊颈端，即需预留软带2的一端，量出图纸要求的软带2长度90mm，并用石笔划线标记；
步骤3、工件装卡
将H11钢矫直辊1竖直装卡在感应淬火机床中，需预留软带2的一端置于下方，另一端置于上方；
步骤4、感应器3和喷淋水圈4的制作与安装
感应器3和喷淋水圈4均选用50*30mm的矩形紫铜管制作。根据矫直辊1辊身直径255mm，选择感应器3的直径为300mm，高度50mm，并且感应器3下端连接有直径为300mm，高度50mm的喷淋水圈4，喷淋水圈4内壁均布有10排水眼7用以喷淋冷却。感应器3与喷淋水圈4的连接是靠外周焊接的铜螺钉5和绝缘胶木板6实现。
感应器3和喷淋水圈4制作好后，将其置于H11钢矫直辊1的下端，并使辊身下沿位于感应器3正中间位置，此时矫直辊1、软带2与感应器3的位置如图2所示。
步骤5、淬火参数、感应器3移速和加热功率递增量Δ的确定
H11钢材质淬火加热温度为1030℃，要达到此温度，按照机床特性和工艺经验可确定设备的加热功率需达到350kw，感应器3移速选择70mm8min。
软带2长度90mm，感应器3移速70mm8min，则软带2区域的加热时间为90870＝1.28min，即感应器3从辊身端头往上移动至软带2区域标记线处需要约1.28min(约90秒)，功率从起步80kw递增到350kw需要在90秒内均匀完成，即Δ＝(350-80)890＝3kw8s。为了方便调控操作，根据功率增量确定每15s提高一次功率15×3＝45kw，故从端头给电位置开始的90mm长度范围内的功率值如下表3所示。
表3各时间段的功率值
| 时间 | 起始给电 | 15s | 30s | 45s | 60s | 75s | 90s |
| 功率 | 80kw | 125kw | 170kw | 215kw | 260kw | 305kw | 350kw |
步骤6、加热阶段
将感应器3从下往上匀速移动对H11钢矫直辊1进行加热，移动速度为70mm8min，感应器3的起始加热功率为80kw，随后加热功率随时间的变化值如表3所示，在感应器3上升90mm，即感应器3到达软带2区域标记线处时，感应器3的加热温度达到淬火温度1030℃，此时矫直辊1、软带2与感应器3的位置如图3所示，软带2区域的标记线正好位于感应器3的中间位置，之后感应器3继续向上移动，辊身开始进入正常淬火阶段，加热功率保持在350kw，移动速度保持70mm8min，淬火温度1030℃；
步骤7、淬火结束
当感应器3移动至矫直辊1辊身上端头处时直接停止加热，继续向上移动至喷淋水圈4的喷淋水线8到达辊身上端头处时停止移动，淬火结束；
步骤8、整个过程结束
机床停电并且感应器3停止移动后，继续喷淋冷却20-25min，然后从淬火机床上取下工件，完成整个过程。
对本实施例淬火后的矫直辊1进行了硬度检测：
淬火后对矫直辊1从下端至上端进行硬度检测，结果如表4所示，并对其进行探伤，未发现有裂纹产生。
表4矫直辊1硬度检测结果
| 距离(mm) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 |
| 硬度(HRC) | 25 | 27 | 28 | 30 | 34 | 37 | 40 | 43 | 49 | 54 | 57 |
从表4可以看出，下端淬火后的硬度从端头开始均匀缓慢递增，而且在软带2的90mm区域以内硬度≤HRC45，这就为后续在该区域的焊接提供了可靠的基础保障；90mm以后矫直辊1的硬度恢复至正常。由于硬度的平缓过渡，没有明显的硬度突降台阶，所以在软带2区域和非软带区域之间未有裂纹的出现。
本发明根据淬火加热过程中感应器3的移动速度、软带2长度和初始加热功率精确地计算出加热功率的递增量，随后按照递增量缓慢均匀地对矫直辊进行加热，使辊身软带2区域的加热温度从低往高逐渐递增，离开软带2区域后加热温度基本到达淬火温度，实现矫直辊1辊身的正常淬火。使用本发明的方法会在矫直辊1下端形成硬度≤HRC45左右的软带2，并且软带2硬度缓慢均匀过渡，加热完成后在软带区与淬硬区未有裂纹产生，为后续的轴头焊接提供安全的基础条件。
Claims (5)
1.H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将H11钢矫直辊(1)装入电阻炉内，以60-80℃88的速度升温至400℃后保温10-158，进行整体预热；
步骤2，将H11钢矫直辊(1)吊出电阻炉，然后根据所要求的软带(2)长度L在辊身的一端头划出软带(2)区域标记线；
步骤3，将H11钢矫直辊(1)竖直装卡在感应淬火机床中，需预留软带(2)的一端置于下方，另一端置于上方；
步骤4，制作感应器(3)和喷淋水圈(4)，制作好后将感应器(3)和喷淋水圈(4)固接，然后将感应器(3)和喷淋水圈(4)置于H11钢矫直辊(1)的下端，使H11钢矫直辊(1)的下端头位于感应器(3)的中间位置；
步骤5，计算出感应器(3)加热时的功率递增量Δkw；
步骤6，将感应器(3)从下往上匀速移动对H11钢矫直辊(1)进行加热，移动速度为70mm8min，感应器(3)的起始加热功率为80kw，单位时间内加热功率的递增量为Δkw，当感应器(3)移动至软带(2)区域标记线位于感应器(3)中间位置时，加热温度达到淬火温度1030℃，此时，软带(2)区域进入喷淋冷却阶段，非软带区域进入正常淬火阶段，保持感应器(3)的加热功率为Hkw不变对非软带区域进行淬火；
步骤7，当感应器(3)移动至辊身上端头处时立即停止加热，继续向上移动至喷淋水圈(4)的喷淋水线(8)到达辊身上端头处时停止移动，淬火结束；
步骤8，淬火结束后，继续喷淋冷却20-25min，然后将H11钢矫直辊(1)从淬火机床上取下，整个过程结束。
2.根据权利要求1所述的H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，其特征在于，所述步骤1中的电阻炉为台车炉，所述台车炉的炉温均匀性为±5℃。
3.根据权利要求1所述的H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，其特征在于，所述步骤4中的感应器(3)和喷淋水圈(4)的具体制作方法为：
感应器(3)和喷淋水圈(4)均选用50*30mm的矩形紫铜管制作而成，感应器(3)和喷淋水圈(4)的直径均为
高度均为50mm，喷淋水圈(4)内壁均匀设置有若干直径为1mm的水眼(7)用于喷水冷却，制作完成后，将感应器(3)与喷淋水圈(4)用绝缘胶木板(6)固接。
4.根据权利要求3所述的H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，其特征在于，所述感应器(3)和喷淋水圈(4)的直径
由矫直辊(1)直径决定，
大于矫直辊(1)直径40-50mm。
5.根据权利要求1所述的H11钢矫直辊感应淬火过程中预留软带的方法，其特征在于，所述步骤5中功率递增量Δkw的具体计算方法为：
根据软带(2)长度L及感应器(3)移动速度70mm8min计算出感应器(3)从H11钢矫直辊(1)的下端头移动到软带(2)区域结束时所用的时间为T＝L870；设定感应器(3)的温度达到淬火温度1030℃时的加热功率为Hkw，根据感应器(3)的起始加热功率80kw和到达淬火温度时的加热功率Hkw计算出单位时间内加热功率的递增量Δkw＝(H-80)8T。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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