原最终热处理工艺如图1所示。
按此工艺,2001年年底我厂生产的一件马钢开槽轧辊,在加热后喷雾时,两侧外端角崩边,崩边尺寸:35mmx25mm,长度达2/3圆周,导致报废。
由于上述工艺是根据相近尺寸直面辊整体快速加热工艺制订的,存在以下缺点:
(1)槽底与辊面温差过大,若按槽底计保温时间,辊面温度会在高温保温时间过长,尤其尖角处容易引起过热;若按辊面计保温时间,槽底加热时间明显不足。
(2)槽底、辊面截面相差较大,端角处必然过热。而我公司喷雾设备无法精确调整喷嘴,若喷雾参数不当极易崩边,产生废品。为验证以上间题,我们分别在工件槽底及辊面处敷偶进行测温。
由图2可见,按此工艺执行,开槽辊辊面与槽底温度相差极大,温差最高点达85℃。若按辊面偶温计保温,槽底处4h才能到温,加热明显不足,若按槽底偶温计保温,辊面处920℃左右高温加热时间已达4h,明显过长,尤其端角处容易引起表面晶粒粗大,从而增加了辊身喷雾时的开裂倾向。
详细分析上只开槽轧辊的报废原因,主要有以下几点:
(1)端角倒角R10mm过小,冷却时易引起应力集中。
(2)喷雾时,轧辊侧面溅水方向不定,导致辊面冷却不均。
(3)工件圆角处光洁度过低,喷嘴又无法调整,使尖角冷却过激,导致应力集中。
(4)尖角加热时间过长。
根据以上情况,我们对原工艺进行了改进,具体方法如下:
(1)适当调整高温温度和保温时间,延长低温保温时间。避免工件端角加热时间过长,同时又要保证工件槽底处的加热时间和加热温度。
(2)研制附具(见图3)对端角进行保护,防止水雾对工件端角冷却过激。
我们投制了12件附具对工件各处端角进行保护,喷雾时将附具放置在辊身端角处,将雾水隔开。实际生产中,该附具有效地避免了雾水直接喷射到工件端角处,其效果非常有效。具体改进工艺参数见图4。
此工艺工件端角、辊面高温时间明显缩短,尤其端角处温度高温时间更短,而槽底温度及加热层深足够。各处温度分布见图5。
经实际操作,从升温开始到900℃高温均温结束,总时间为4.5h,850℃保温总时间为3h为宜。
按上述改进后的工艺,又生产了多支同类开槽轧辊,均未发现端角开裂,且经回火后,辊身一次交检全部合格。