一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊及其加工工艺
阅读说明：本技术 一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊及其加工工艺 (Never-falling walking beam roller for charging and discharging of walking beam furnace and processing technology thereof ) 是由 刘荣兵 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊及其加工工艺,涉及加热炉零部件及其制备技术领域,针对现有的加热炉悬臂辊容易出现辊头易脱落,维修成本高的问题,现提出如下方案,包括以下质量百分比的组分：碳≤0.2%、铬25～30%、镍40～45%、钨0.3～0.5%、钼≥0.5%、铌0.1～0.2%、稀土0.1～0.2%,其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过改变合金成分来提高悬臂辊的高温强度和耐温性能,辊轴加工前用球化退火,提高其机械强度,再机械加工成型,焊接后保温处理加工悬臂辊,减少焊接应力,提升了悬臂辊的质量,以倒挂的方式连接后焊接,从结构上改变受力问题,提高悬臂辊的使用寿命,降低维修成本。(The invention discloses a never-falling walking beam type heating furnace charging and discharging cantilever roller and a processing technology thereof, relates to the technical field of heating furnace parts and preparation thereof, and aims to solve the problems that the existing heating furnace cantilever roller is easy to fall off and high in maintenance cost, the following scheme is proposed, and the cantilever roller comprises the following components in percentage by mass: less than or equal to 0.2 percent of carbon, 25-30 percent of chromium, 40-45 percent of nickel, 0.3-0.5 percent of tungsten, more than or equal to 0.5 percent of molybdenum, 0.1-0.2 percent of niobium, 0.1-0.2 percent of rare earth, and the balance of iron and inevitable impurities. According to the invention, the high-temperature strength and the temperature resistance of the cantilever roller are improved by changing alloy components, the mechanical strength of the roller shaft is improved by spheroidizing annealing before processing, then the roller shaft is mechanically processed and molded, and the cantilever roller is processed by heat preservation treatment after welding, so that the welding stress is reduced, the quality of the cantilever roller is improved, the cantilever roller is connected and welded in an inverted hanging manner, the stress problem is changed structurally, the service life of the cantilever roller is prolonged, and the maintenance cost is reduced.)
技术领域
本发明涉及加热炉零部件及其制备
技术领域
，尤其涉及一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊及其加工工艺。背景技术
步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。
轧钢生产过程中，加热炉内斗需要悬臂式辊道将物料送入加热炉加热，现有的悬臂辊道辊头需要依靠定位销以及平键进行固定，工作时，辊头受弯曲的坯料撞击后容易造成定位销以及平键发生磨损断裂，导致辊头与辊轴分离，辊头掉到炉中，影响加热炉的正常工作，即使没有被撞击，辊头大多在使用一至两年后也会出现脱落的情况，且现有的悬臂辊连接处是小头连接，时间长也会产生受力不均导致开裂、断裂、掉落等问题，实用寿命短，更换麻烦费用高，影响工作效率，还加重了维修人员的劳动强度，维修成本高，影响生产的经济效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的悬臂辊的辊头因连接防滑方式的问题易与辊轴脱离，维修成本高，影响经济效益的缺点，而提出的一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊及其加工工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊，包括以下质量百分比的组分：碳≤0.2%、铬25～30%、镍40～45%、钨0.3～0.5%、钼≥0.5%、铌0.1～0.2%、稀土0.1～0.2%，其余为铁和不可避免的杂质。
优选的，包括以下质量百分比的组分：碳0.2%、铬53.5%、镍45%、钨0.5%、钼0.6%、铌0.2%、稀土0.2%，其余为铁和不可避免的杂质。
一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊的加工工艺，包括以下步骤：
S1、按照质量百分比获取相应重量的原料，将原料经熔炼、精练、浇铸、球化退火、机械加工成型和调质处理后得到毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴，对毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴进行精加工和辊轴调质处理，得到成品的悬臂辊头和悬臂辊轴；
S2、对S1中制备悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行清洁，并按照倒挂的方式将悬臂辊头和悬臂辊轴相连；
S3、对悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行预加热，预热620℃后保温1～2h，在持续保温的情况下开始对连接处完成一次性焊接，得到悬臂辊；
S4、对S3中焊接结束后的悬臂辊进行退火保温处理。
优选的，S1中，球化退火的具体工艺为：加工后的悬臂辊轴和悬臂辊头放入加热炉内，逐渐升温至800～850℃，保温1～2h后，降至650～700℃，并保温1～2h，随后出炉进行空冷。
优选的，S1中，热处理的具体工艺为：以850～880℃的温度淬火2～3h，以550～580℃的温度回火3～4h，回火后采用水空交替冷却。
优选的，水空交替冷却的具体顺序和时间为：空冷140～150s、水冷140～150s、空冷70～80s、水冷25～30s、空冷50～60s、水冷30～40s。
优选的，S1中，得到成品的悬臂辊头和悬臂辊轴后，需对其尺寸精度和外观质量进行检测。
优选的，S2中，倒挂的连接方式为：悬臂辊轴的直径从一端至另一端逐渐减小，将直径大的一头与悬臂辊头相配合。
优选的，S3中，预加热温度为600～800℃。
优选的，S4中退火时，以580～650℃的温度退火10～15h。
本发明的有益效果为：
1、本发明中降低了悬臂辊合金成分中的钨含量，可以降低悬臂辊的开裂，并提高红应性，增加了稀土元素来增加悬臂辊的强度、耐温性能和稳定性，提高悬臂辊的使用寿命。
2、本发明在加工时，对悬臂辊采用先球化退火，能够先降低悬臂辊的硬度，改善其切削加工性，并提高机械韧性，便于后续的机械加工成型，成型精度高，在后续的热处理中辊轴采用水空交替的方式进行淬火冷却，即能得到淬火马氏体又能保证淬火温度尽量低，减少淬火应力，避免悬臂辊内部发生淬裂，悬臂辊的质量高。
3、本发明在加工时，采用倒挂的方式连接后焊接，从结构上改变受力问题，长时间工作下也不会产生因受力不均而导致开裂、断裂、掉落的问题，提高悬臂辊的使用寿命，减少维修人员的劳动强度，降低维修成本，并提高经济效益。
附图说明
图1为现有技术下步进式加热炉装出料悬臂辊的安装示意图。
图2为本发明中步进式加热炉装出料悬臂辊的安装示意图。
图中标号：1、悬臂辊轴；2、悬臂辊头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊，包括以下质量百分比的组分：碳0.1%、铬25%、镍40%、钨0.3%、钼0.8%、铌0.1%、稀土0.1%，其余为铁和不可避免的杂质。
一种上述的永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊加工工艺，包括以下步骤：
S1、按照质量百分比获取相应重量的原料，将原料经熔炼、精练、浇铸、球化退火、机械加工成型和调质处理后得到毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴，对毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴进行精加工和辊轴调质处理，得到成品的悬臂辊头和悬臂辊轴；
值得说明的是，球化退火的具体工艺为：加工后的悬臂辊轴和悬臂辊头放入加热炉内，逐渐升温至800℃，保温1h后，降至650℃，并保温1h，随后出炉进行空冷；
值得说明的是，热处理的具体工艺为：以850℃的温度淬火2h，以550℃的温度回火3h，回火后采用水空交替冷却，具体顺序和时间为：空冷140s、水冷140s、空冷70s、水冷25s、空冷50s、水冷30s
S2、对S1中制备悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行清洁，悬臂辊轴的直径从一端至另一端逐渐减小，将直径大的一头与悬臂辊头相配合，实现悬臂辊头和悬臂辊轴的相连，参照图2；
S3、对悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行预加热，预热620℃后保温1h，在持续保温的情况下开始对连接处完成一次性焊接，得到悬臂辊；
S4、对S3中焊接结束后的悬臂辊进行退火保温处理，退火时，以580℃的温度退火15h，巩固消除应力。
实施例二
一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊，包括以下质量百分比的组分：碳0.15%、铬26%、镍42%、钨0.4%、钼1%、铌0.15%、稀土0.15%，其余为铁和不可避免的杂质。
一种上述的永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊加工工艺，包括以下步骤：
S1、按照质量百分比获取相应重量的原料，将原料经熔炼、精练、浇铸、球化退火、机械加工成型和调质处理后得到毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴，对毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴进行精加工和辊轴调质处理，得到成品的悬臂辊头和悬臂辊轴；
值得说明的是，球化退火的具体工艺为：加工后的悬臂辊轴和悬臂辊头放入加热炉内，逐渐升温至820℃，保温1.5h后，降至670℃，并保温1.5h，随后出炉进行空冷；
值得说明的是，热处理的具体工艺为：以860℃的温度淬火2h，以560℃的温度回火3h，回火后采用水空交替冷却，具体顺序和时间为：空冷140s、水冷140s、空冷70s、水冷25s、空冷50s、水冷30s
S2、对S1中制备悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行清洁，悬臂辊轴的直径从一端至另一端逐渐减小，将直径大的一头与悬臂辊头相配合，实现悬臂辊头和悬臂辊轴的相连，参照图2；
S3、对悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行预加热，预热620℃后保温1.5h，在持续保温的情况下开始对连接处完成一次性焊接，得到悬臂辊；
S4、对S3中焊接结束后的悬臂辊进行退火保温处理，退火时，以600℃的温度退火12h，巩固消除应力。
实施例三
一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊，包括以下质量百分比的组分：碳0.2%、铬28%、镍48%、钨0.5%、钼0.6%、铌0.2%、稀土0.2%，其余为铁和不可避免的杂质。
一种上述的永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊加工工艺，包括以下步骤：
S1、按照质量百分比获取相应重量的原料，将原料经熔炼、精练、浇铸、球化退火、机械加工成型和调质处理后得到毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴，对毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴进行精加工和辊轴调质处理，得到成品的悬臂辊头和悬臂辊轴；
值得说明的是，球化退火的具体工艺为：加工后的悬臂辊轴和悬臂辊头放入加热炉内，逐渐升温至840℃，保温1.5h后，降至680℃，并保温1.5h，随后出炉进行空冷；
值得说明的是，热处理的具体工艺为：以870℃的温度淬火2.5h，以570℃的温度回火3.5h，回火后采用水空交替冷却，具体顺序和时间为：空冷145s、水冷145s、空冷70s、水冷30s、空冷50s、水冷30s
S2、对S1中制备悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行清洁，悬臂辊轴的直径从一端至另一端逐渐减小，将直径大的一头与悬臂辊头相配合，实现悬臂辊头和悬臂辊轴的相连，参照图2；
S3、对悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行预加热，预热620℃后保温2h，在持续保温的情况下开始对连接处完成一次性焊接，得到悬臂辊；
S4、对S3中焊接结束后的悬臂辊进行退火保温处理，退火时，以620℃的温度退火12h，巩固消除应力。
实施例四
一种永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊，包括以下质量百分比的组分：碳0.2%、铬30%、镍45%、钨0.5%、钼1.5%、铌0.2%、稀土0.2%，其余为铁和不可避免的杂质。
一种上述的永不脱落的步进式加热炉装出料悬臂辊加工工艺，包括以下步骤：
S1、按照质量百分比获取相应重量的原料，将原料经熔炼、精练、浇铸、球化退火、机械加工成型和调质处理后得到毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴，对毛坯悬臂辊头和悬臂辊轴进行精加工和辊轴调质处理，得到成品的悬臂辊头和悬臂辊轴；
值得说明的是，球化退火的具体工艺为：加工后的悬臂辊轴和悬臂辊头放入加热炉内，逐渐升温至850℃，保温1h后，降至700℃，并保温2h，随后出炉进行空冷；
值得说明的是，热处理的具体工艺为：以880℃的温度淬火3h，以580℃的温度回火4h，回火后采用水空交替冷却，具体顺序和时间为：空冷150s、水冷140s、空冷80s、水冷25s、空冷50s、水冷30s
S2、对S1中制备悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行清洁，悬臂辊轴的直径从一端至另一端逐渐减小，将直径大的一头与悬臂辊头相配合，实现悬臂辊头和悬臂辊轴的相连，参照图2；
S3、对悬臂辊头和悬臂辊轴的连接处进行预加热，预热620℃后保温2h，在持续保温的情况下开始对连接处完成一次性焊接，得到悬臂辊；
S4、对S3中焊接结束后的悬臂辊进行退火保温处理，退火时，以650℃的温度退火10h，巩固消除应力。
上述四组实施例中焊接后的悬臂辊进行标号，分别为1、2、3、4，同时购买市场上的悬臂辊轴和悬臂辊头，并将悬臂辊轴的大头鱼悬臂辊焊接，作为对比例，并记为标号5，五组产品的成分详情见下表：
通过成分对比，本发明降低了钨的含量、增加了稀土元素，并减少了硅的添加。
对上述5个标号的产品，按照GB/T13313-2008中肖氏硬度检测的测试方法进行检测；击打试验：将五组产品分别固定，用相同的力度从与轴线平行的方向不断击打悬臂辊头，直至有悬臂辊头脱落；两个试验的结果如下：
通过上表可以看出，标号为1、2、3、4的悬臂辊，其硬度明显优于标号5的悬臂辊，证明了通过改变悬臂辊的合金成分，可以明显增加产品的硬度，能够提高悬臂辊的使用寿命，另外通过击打试验的结果可以看出，相较于本发明中悬臂辊大头与悬臂辊轴的连接方式，传统方式焊接的悬臂辊头更早脱落，证明倒挂的连接方式可提高悬臂辊头的连接强度，降低维修成本，有助于提高经济效益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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