Cr8钢轧辊最终热处理过程数值模拟与实验研究

为了进一步提高Cr8钢轧辊的服役性能,利用数值模拟技术与实验对Cr8钢轧辊的最终热处理工艺进行了研究。首先利用实验测试了Cr8钢的材料性能参数;接着利用数值模拟技术分析了Cr8钢轧辊在其差温加热过程、喷雾淬火冷却过程及其回火过程中辊身内部特征节点温度、组织与应力的演化过程,并采用物理模拟技术验证了Cr8钢轧辊在连续喷雾淬火工艺下两个特征节点处的马氏体组织,从而验证了采用数值模拟技术研究Cr8钢轧辊最终热处理工艺的可行性;最后重点分析了连续喷雾淬火工艺与间歇喷雾淬火工艺对Cr8钢轧辊辊身内部特征节点温度、组织及应力演化过程的影响。结果表明,采用间歇喷雾淬火和低温回火工艺不仅可保证Cr8钢轧辊的淬硬层深度,而且可显著降低其心部所产生的拉应力,从而可保证其最终热处理过程安全。     

大型轧辊喷雾淬火过程温度场数值模拟系统的开发

利用Visual Basic软件开发了大型轧辊喷雾淬火过程温度场模拟软件,并利用此模拟系统对复合轧辊差温加热后的淬火过程的温度场进行模拟计算来验证此系统的准确性,模拟得到了油淬冷却过程中的温度场分布云图以及轧辊不同深度处的冷却曲线,并对其进行了分析;将轧辊的实测温度数据与该系统模拟计算结果进行了比较,结果二者基本吻合,从而可以利用该系统的模拟温度评估淬火热处理工艺的合理性,能够为实际生产提供定量的参考依据.     

大型锻件喷雾冷却过程数值模拟

为研究锻件喷雾淬火冷却过程,研制了喷雾淬火热处理装置,并对轴类件进行喷雾淬火热处理试验.根据实际情况建立包含变物性、连续过冷沸腾换热边界的温度、组织、应力三场耦合非线性有限元模型,对喷雾冷却过程进行了模拟分析计算,温度计算结果与测试结果吻合较好,并分析了大型非淬透件热处理应力的尺寸效应.     

变压器移动式通用感应淬火机床

淬火变压器滑板拖架移动采用滚珠丝杠传动,伺服电机驱动,移动速度可根据工艺要求任意设定.零件旋转采用变频调速控制,上顶尖高度可电动调整,以适应淬火零件长度的变化.采用三菱PLC+触摸屏组成的数控系统实现淬火工艺程序自动控制,淬火工艺程序可键盘输入、存储和修改.机床具有连续淬火、同时淬火、分段连续淬火、分段同时淬火等功能,主要用于轧辊及各种重型轴类零件表面感应淬火.     

感应淬火对Cr12MoV钢轧辊硬度和硬化层深度的影响

针对Cr12MoV钢轧辊感应淬火易开裂及硬化层深度的问题,研究了预热温度、淬火加热温度、感应圈移动速度和电源频率对Cr12MoV钢轧辊的硬度、开裂和硬化层深度的影响,探索了Cr12MoV钢轧辊具备高硬度不开裂及厚硬化层的方法。结果表明,Cr12MoV钢轧辊调质态硬度低于32 HRC与预热温度高于450 ℃时,能避免淬火开裂;随着感应淬火温度或感应圈移动速度提高,淬火Cr12MoV钢轧辊硬度出现先升高后降低的趋势,但无法明显影响硬化层深度;而随着感应电源频率降低,淬火Cr12MoV钢轧辊硬化层深度明显增加,但对淬火件硬度影响较小。     

高铬铸铁轧辊热处理工艺研究

研究了淬火温度、淬火冷却方式和回火温度对高铬铸铁轧辊组织和性能的影响.结果表明,油冷条件下,淬火温度低于1000℃,随着淬火温度升高,硬度升高,随后硬度反而下降,雾冷和空冷条件下,淬火温度对硬度的影响规律与油冷时相似,获得最高硬度的淬火温度超过油冷时的淬火温度,达到1025℃.回火温度低于500℃时,高铬铸铁轧辊硬度变化不明显,超过575℃,硬度明显下降,高铬铸铁轧辊在450℃回火4小时,具有良好的综合力学性能和优异的耐磨性.     

热处理对高铬铸铁轧辊组织和性能的影响

研究了淬火温度、淬火冷却方式和回火温度对高铬铸铁轧辊组织和性能的影响.结果表明,油冷条件下,淬火温度低于1000℃,随着淬火温度升高,硬度升高,随后硬度反而下降,雾冷和空冷条件下,淬火温度对硬度的影响规律与油冷时相似,获得最高硬度的淬火温度超过油冷时的淬火温度,达到1025℃.回火温度低于500℃时,高铬铸铁轧辊硬度变化不明显,超过575℃,硬度明显下降,高铬铸铁轧辊在450℃回火4小时,具有良好的综合力学性能和优异的耐磨性.     

延长20Cr13钢制肥料挤压轧辊使用寿命的真空热处理技术

为延长20Cr13钢肥料挤压轧辊使用寿命，利用金相显微镜、扫描电镜和洛氏硬度计等研究了20Cr13不锈钢在不同温度真空淬火和180℃回火后的硬度、显微组织和耐酸腐蚀情况。结果表明，试样在超过Ac₁以上比较宽的温度范围淬火，均可以获得一定含量的马氏体组织，提高硬度。随着淬火温度的提高，奥氏体化更充分，基体的合金化程度更高，在晶粒逐渐长大的同时，残留奥氏体有所增加，所以淬火回火后硬度先升后降，但耐蚀性能却随淬火温度的提高而提高。同时，将轧辊淬火后内孔线切割键槽的直角改为R0.5～R1,有效减少了使用过程中沿键槽底部直角开裂的纵向裂纹发生概率。经1050℃淬火、180℃回火后的轧辊现场使用验证，淬火后获得合理的显微组织，比单纯追求轧辊的高硬度更利于提高轧辊耐磨损腐蚀性能，大大提高使用寿命。改进后每对轧辊平均挤压肥料颗粒寿命达800～1000 t,相比于1000℃淬火、180℃回火轧辊，寿命提高了2倍多。     

热处理对高速钢球墨铸铁复合轧辊芯部性能的影响

对离心铸造高速钢球墨铸铁复合轧辊芯部球墨铸铁试样进行热处理,研究了在不同的淬火温度下轧辊芯部的球墨铸铁试样的力学性能及石墨、组织形态的变化情况。结果表明,在1000℃至1100℃之间淬火,球墨铸铁的性能可满足高速钢复合轧辊的要求,考虑到工作层高速钢的淬火效果,建议淬火温度在1050℃至1100℃之间,为离心铸造高速钢球墨铸铁复合轧辊的热处理提供了参考依据。     

H13芯棒的新型热处理设备

H13芯棒新型热处理设备将对开钟罩式电阻加热炉与专用的淬火起重机及夹吊具有机地结合在一起,为长轴类工件的淬火提供了一种全新的装置。介绍了从热处理炉密封与功率匹配方面入手,解决了大型热处理炉的温度均匀性问题;从工件装出料方式及PLC控制系统方面入手,确保了长轴类工件在卧式加热淬火过程中实现自动控制及变形量最小,从而提高了芯棒的热处理质量。