一种超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法

摘要

本发明公开了一种超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法，该热处理方法步骤如下：a、首先将轧辊放入预热炉中在220～250℃的温度下预热；b、接着轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度900～950℃、淬火水温度15～25℃、淬火水压0.15～0.30MPa；c、淬火后进行-120～-180℃的超低温深冷处理；d、深冷处理后将轧辊吊入加热炉进行100～120℃回火，回火时间不低于72h；e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。本发明制得的轧辊表面硬度达到102-105HSD、硬度均匀性≤1HSD且淬硬层深度达到20mm以上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高硬度冷轧辊的热处理工艺技术，特别是用于铝箔轧制行业的冷轧辊，具体地说是一种使表面硬度达到102-105HSD、硬度均匀性≤1HSD以及淬硬层深度达到20mm以上的含3%Cr材料的超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法。 

背景技术

铝箔因其优良的特性，广泛用于食品饮料、汽车工业、医药、电子工业以及日用品等。随着生活水平的提高，人们对铝箔的需求将会不断的增长，显示出它广阔的应用前景，铝箔工业也会面临一个高速的发展时期。轧制铝箔对轧辊本身的性能的要求极高（特别是表面硬度、硬度均匀性）。目前铝箔轧辊大部分采用3%Cr或5%Cr材料，国内生产的3%Cr的有效淬硬层深度一般在15mm左右，表面硬度只能达到98-102HSD且硬度均匀性一般在2HSD左右。有效淬硬层深度要求20mm以上的轧辊就必须选择价格更高的5%Cr材料制造。目前国内所使用的此类轧辊大部分依赖进口。 

发明内容

本发明的目的是针对目前所存在的3%Cr辊淬硬层深度问题，提供一种使表面硬度达到102-105HSD、硬度均匀性≤1HSD以及淬硬层深度达到20mm以上的含3%Cr材料的超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案解决的： 

一种超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法，其特征在于：该冷轧辊的成分及其重量百分比为：2.80-3.20%的Cr，0.90-1.0%的C，0.30-0.50%的Si，0.20-0.50%的Mn，0.10-0.30%的Ni，0.20-0.40%的Mo，0.10-0.20%的V，≤0.015%的S、P，其余成分为Fe，各成分的重量百分比之和为100％；该冷轧辊的热处理方法步骤如下：

a、首先将轧辊放入预热炉中，在220～250℃的温度下进行预热；

b、将预热好的轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度为900～950℃、淬火水温度为15～25℃、淬火水压为0.15～0.30MPa；

c、淬火完成后吊入冷处理设备进行-120～-180℃的超低温深冷处理；

d、深冷处理完成后待轧辊温度回升至室温时，将轧辊吊入加热炉进行100～120℃回火，回火时间不低于72h；

e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。

所述步骤a中的轧辊预热时间不少于12h。 

所述步骤b中的轧辊在喷水淬火时，轧辊旋转速度为30～35r/min，轧辊移动速度为30～42mm/min。 

所述步骤b中的轧辊在淬火结束后进行冷却，蓄冷时间为45～80min。 

所述步骤c中的超低温深冷处理时间不少于2h。 

轧辊在热处理之前要对毛坯进行粗加工和调质处理，使得调质硬度达到40-50HSD，然后对调质后的轧辊进行半精加工使得辊身直径磨削至设定的尺寸。 

本发明相比现有技术有如下优点： 

本发明通过预热、淬火、超低温深冷处理、低温回火处理后使得含3%Cr材料的轧辊淬硬层深度达到20mm以上，接近含5%Cr材料的轧辊淬硬层深度；同时在较高的淬火温度下轧辊材料的奥氏体化更充分，使得轧辊的硬度均匀性可以达到≤1HSD。

本发明的热处理工艺通过高温加热提高了基体固溶碳量，增加了淬火后的残余奥氏体量，再经过-120～-180℃的超低温深冷处理，提高了材料显微组织中马氏体的含量，从而使含3%Cr材料的轧辊硬度提高至102HSD以上。 

本发明的轧辊通过预热、淬火、超低温深冷处理、低温回火处理后，使得含3%Cr材料的轧辊性能达到了含5%Cr材料的轧辊性能，降低了使用成本。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 

一种超高硬度有色金属冷轧辊的热处理方法，该冷轧辊的成分及其重量百分比为：2.80-3.20%的Cr，0.90-1.0%的C，0.30-0.50%的Si，0.20-0.50%的Mn，0.10-0.30%的Ni，0.20-0.40%的Mo，0.10-0.20%的V，≤0.015%的S、P，其余成分为Fe，各成分的重量百分比之和为100％；该冷轧辊的热处理方法步骤如下：a、首先将轧辊放入预热炉中，在220～250℃的温度下进行预热，且预热时间不少于12h；b、将预热好的轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度为900～950℃、淬火水温度为15～25℃、淬火水压为0.15～0.30MPa、轧辊旋转速度为30～35r/min且轧辊移动速度为30～42mm/min，轧辊在淬火结束后需要进行冷却且蓄冷时间为45～80min；c、淬火完成后吊入冷处理设备进行-120～-180℃的超低温深冷处理，且超低温深冷处理时间不少于2h；d、深冷处理完成后待轧辊温度回升至室温时，将轧辊吊入加热炉进行100～120℃回火，回火时间不低于72h；e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。另外轧辊在进行该热处理工艺之前要对毛坯进行粗加工和调质处理，使得调质硬度达到40-50HSD，然后对调质后的轧辊进行半精加工使得辊身直径磨削至设定的尺寸后才能进行热处理。 

实施例一 

按照所设计轧辊的化学成分生产本发明轧辊毛坯，超声波检测毛坯使其符合相关技术要求，对毛坯进行粗加工和调质处理，使得调质硬度达到40-50HSD，然后对调质后的轧辊进行半精加工使得辊身直径磨削至设定的尺寸后才能进行热处理。热处理的过程如下：a、首先将轧辊放入预热炉中，在250℃的温度下进行预热，且预热时间不少于12h；b、将预热好的轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度为900℃、淬火水温度为15～25℃、淬火水压为0.25MPa、轧辊旋转速度为35r/min且轧辊移动速度为36mm/min，轧辊在淬火结束后需要进行冷却且蓄冷时间为60min；c、淬火完成后吊入冷处理设备进行-160℃的超低温深冷处理，且超低温深冷处理时间不少于2h；d、深冷处理完成后待轧辊温度回升至室温时，将轧辊吊入加热炉进行110℃回火，回火时间不低于72h；e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。

实施例二 

按照所设计轧辊的化学成分生产本发明轧辊毛坯，超声波检测毛坯使其符合相关技术要求，对毛坯进行粗加工和调质处理，使得调质硬度达到40-50HSD，然后对调质后的轧辊进行半精加工使得辊身直径磨削至设定的尺寸后才能进行热处理。热处理的过程如下：a、首先将轧辊放入预热炉中，在230℃的温度下进行预热，且预热时间不少于12h；b、将预热好的轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度为950℃、淬火水温度为15～25℃、淬火水压为0.15MPa、轧辊旋转速度为30r/min且轧辊移动速度为42mm/min，轧辊在淬火结束后需要进行冷却且蓄冷时间为80min；c、淬火完成后吊入冷处理设备进行-140℃的超低温深冷处理，且超低温深冷处理时间不少于2h；d、深冷处理完成后待轧辊温度回升至室温时，将轧辊吊入加热炉进行100℃回火，回火时间不低于72h；e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。

实施例三 

按照所设计轧辊的化学成分生产本发明轧辊毛坯，超声波检测毛坯使其符合相关技术要求，对毛坯进行粗加工和调质处理，使得调质硬度达到40-50HSD，然后对调质后的轧辊进行半精加工使得辊身直径磨削至设定的尺寸后才能进行热处理。热处理的过程如下：a、首先将轧辊放入预热炉中，在220℃的温度下进行预热，且预热时间不少于12h；b、将预热好的轧辊安装于淬火机床对辊身进行转动喷水淬火，淬火机床的工作参数为：淬火温度为930℃、淬火水温度为15～25℃、淬火水压为0.30MPa、轧辊旋转速度为33r/min且轧辊移动速度为30mm/min，轧辊在淬火结束后需要进行冷却且蓄冷时间为45min；c、淬火完成后吊入冷处理设备进行-180℃的超低温深冷处理，且超低温深冷处理时间不少于2h；d、深冷处理完成后待轧辊温度回升至室温时，将轧辊吊入加热炉进行120℃回火，回火时间不低于72h；e、对回火后的轧辊进行辊身表面硬度检测合格后，即制的所需的超高硬度有色金属冷轧辊。

经上述实施例热处理后得到的超高硬度有色金属冷轧辊经检测后可得，轧辊的表面硬度达到102-105HSD、硬度均匀性≤1HSD且淬硬层深度达到20mm以上。 

本发明通过预热、淬火、超低温深冷处理、低温回火处理后使得含3%Cr材料的轧辊淬硬层深度达到20mm以上，接近含5%Cr材料的轧辊淬硬层深度；同时在较高的淬火温度下轧辊材料的奥氏体化更充分，使得轧辊的硬度均匀性可以达到≤1HSD；热处理工艺通过高温加热提高了基体固溶碳量，增加了淬火后的残余奥氏体量，再经过-120～-180℃的超低温深冷处理，提高了材料显微组织中马氏体的含量，从而使含3%Cr材料的轧辊硬度提高至102HSD以上；含3%Cr材料的轧辊通过上述热处理后，使其性能达到了含5%Cr材料的轧辊性能，降低了使用成本。 

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。