四种锻钢支承辊最终热处理工艺对比分析

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     锻钢支承辊是现代轧钢设备的核心功能部件，主要承受工作辊或中间辊的轧制负荷。产品规格大、技术含量高，其使用性能直接决定着轧机稳定、产线顺行和产品质量。
　　目前，在锻钢支承辊的主要生产流程中，最终热处理是指对支承辊辊身部位进行表面淬火+回火的热处理，它是决定支承辊工作层组织、硬度分布、应力分布和使用性能的关键工序，也是支承辊制造技术中的核心所在。因此，国内外对锻钢支承辊最终热处理技术的研究给予了大量关注。
　　锻钢支承辊的最终热处理技术主要有以下4种工艺方式：台车炉或井炉不透烧加热淬火技术、连续感应加热淬火技术、差温炉加热淬火技术和低频静态整体感应加热淬火技术等。这4种方式针对不同的产品和不同的用户均在使用，其中以差温炉加热淬火技术在国内使用最为广泛，而最先进的低频静态整体感应加热淬火技术目前在国内并无报道，世界上也只有日本几家企业在使用。但用该技术生产的锻钢支承辊产品在宝钢轧机上使用表现良好。
　　不断发展的最终热处理技术
　　台车炉或井炉不透烧加热淬火技术。不透烧整体加热淬火技术是利用普通台车炉或井式炉，将支承辊经预热后随炉快速升温，即将炉温快速升到淬火温度以上20℃~50℃的范围内，待辊身表面温度显示到达淬火温度后进行保温，控制保温时间获得奥氏体化层深度，而后在未透烧前出炉淬火，达到差温淬火效果。采用这种工艺，支承辊辊颈也在炉内加热，而且是透烧加热，等于又进行一次强化处理，因此在随后的辊身喷雾淬火时辊颈要采取防护措施避免淬硬，再经整体回火后，辊身、辊颈同时满足不同的硬度要求。
　　连续感应加热淬火技术。支承辊连续感应加热淬火技术是指将支承辊在台车炉内预热后吊至感应圈内进行边加热边冷却的淬火技术。这一技术与生产工作辊和中间辊的方式相似，所采用的感应圈为高度较低的感应圈，因此感应圈加热区域较小、加热时间短、奥氏体化层深度较浅；虽然有较强的喷水冷却能力，能使表面得到高的硬度，但淬火后所得的淬硬层深度较浅。另外，利用这种淬火技术生产支承辊时辊颈不用特别保护。目前，对于一些深度要求小（≤40mm）的支承辊，在没有差温炉和整体感应加热设备的企业均采用连续感应加热淬火技术来生产。
　　差温炉加热淬火技术。差温炉加热淬火技术是指将经台车炉预热后的支承辊辊身置于专用的开合式差温炉内，利用煤气或天然气燃烧作为热源，由高速烧嘴喷出火焰对辊身表面进行快速加热，造成辊身内外温差大，使辊身表面获得一定深度的奥氏体层而芯部仍保持在相变点以下，进行冷却的表面热处理方法。差温热处理工艺最初是在上世纪70年代美国开发的，专用的热处理炉是一种开合式煤气炉。后来这种工艺和装备被世界上许多轧辊制造者采用，成为支承辊热处理的主要工艺形式，目前用该方法生产支承辊是国内的主流。各轧辊制造者根据各自具体条件所用的燃料有丙烷气、天然气和发生炉煤气等，效果以发热值高者为佳。差温炉加热的主要特点是采用的高速烧嘴能使炉温升温速度达到≥200℃/h，支承辊表面也能迅速升温，从而实现良好的差温效果。差温炉加热后的淬火冷却方式有油淬、水淬油冷和喷雾冷却等，在这些冷却方式中首推喷雾冷却，可以通过调节风压水压灵活地调整冷却强度。目前国内大型支承辊生产厂家均采用这种工艺生产，能得到以贝氏体为主的辊身金相组织，辊身硬度控制在55HSD~71HSD，淬硬层深度≤90mm，辊身表面硬度均匀性控制在±2HSD~3HSD.
　　低频静态整体感应加热淬火技术。低频静态整体感应加热淬火技术是指利用低频感应圈对支承辊辊身表面进行整体加热，随后进行喷雾冷却的淬火方式。该技术是上世纪80年代日本日立制作所（HITACHI）首先开发应用的，随后日本铸锻钢（JCFC）和日本制钢所（JSW）等公司相继进行了技术改造，推广应用了这种方法，其代表了支承辊最终热处理工艺技术的先进水平。使用这种工艺技术生产锻钢支承辊是提高支承辊辊身表面硬度、增加辊身硬化层深度和辊身表面硬度均匀性的有效方法，与差温淬火工艺相比具有加热效率高、差温效果好、辊身表面硬度高、淬硬层深、消耗能源少等优势。