錐面輥無軟帶表面淬火新技術

中國第一重型機械（集團）有限責任公司 （黑龍江 161041） 劉時雨

連軋機輥道用錐面輥無軟帶表面淬火歷來是熱處理技術難題，國內外通常采用以下方法進行。

1.火焰淬火

4塊仿弧形火焰加熱器均勻布置在錐面輥淬火面四周，每塊火焰加熱器下部固定彈簧頂針，其圓頭部與輥錐面接觸，加熱時由頂針控制加熱器內弧面與錐面輥不同截面的錐面保持等距。加熱器下部設有噴水孔冷卻已加熱的錐面，同時冷卻水也作為火焰加熱器本體降溫用，如圖1所示。

圖1 錐面輥火焰加熱表面淬火

此方法在德國早已應用，可實現錐面輥無軟帶表面淬火，但火焰加熱器制作復雜，成本高，燃氣耗量大，要求操作者專業技術高，淬硬層深度及硬度均勻性控制難度大。

2.工頻感應淬火

如設備條件允許，對于錐面直徑差小于40mm，且最大錐面直徑小于600mm及最小錐面直徑大于200mm的，可采用工頻感應淬火。利用工頻加熱功率大、透熱深（深度達50mm）的特點，加熱時按不同錐面直徑，分幾段逐步調整感應器移動速度或功率，以補償感應器與錐面間距過大產生的能耗，保證不同直徑錐面都達到淬火溫度，如圖2所示。

圖2 錐面工頻感應淬火

此方法雖實現錐面輥無軟帶表面淬火，但缺點也明顯：①受設備及錐面輥尺寸限制，且加熱效率低，電能耗費大。②錐面表面余量大（單面1mm以上），后續加工量大。③不同直徑錐面淬硬層深淺不均。

3.中頻感應淬火

感應器是以大直徑錐面為基準制作的整圓圈形，加熱小直徑錐面時感應器單向進給，保證感應器與工件一側表面間距；并通過調節功率來控制不同直徑錐面達到淬火溫度；單獨制作的噴水器隨后噴水冷卻實現表面淬火，如圖3所示。

圖3 錐面輥中頻感應淬火

此方法是目前國內通用的錐面輥無軟帶表面淬火方式，優點是設備相對簡單，自動化高。但缺點是：①受錐面輥錐度限制，不能加熱截面差過大的錐面輥（錐度過大會產生螺旋軟帶）。②加熱電效率低。③錐面表面余量大（單面0.5mm以上），后續加工量大。④表面淬硬層深度、硬度不均，變形大，影響錐面輥使用性能及使用壽命。

4.無軟帶中頻感應淬火新技術

中頻感應器雙向進給加熱技術很好地解決了上述技術問題。根據感應器形式及分布不同，主要有以下技術特點：

（1）雙圓形感應器加熱技術 感應器是以大直徑錐面為基準的整圓圈形，兩感應器上下擺放，在錐面對稱180°兩側按錐度有規律進給，即加熱大直徑錐面時兩感應器同心，加熱小直徑錐面時兩感應器對應側面保持錐面輥表面等距。噴水器單獨制作，加熱時始終保持與錐面輥同心（見圖4）。此法優點是感應器制作簡單，錐輥表面加熱均勻，效率高。缺點是感應器上下布置，必須絕緣處理。

圖4 錐面輥雙圓形感應器加熱表面淬火

（2）雙半圓弧感應器加熱技術 半圓弧感應器按錐面輥最大截面圓弧仿形制作，弧長略小于錐面輥最小截面周長的1/2，感應器圓弧外側加導磁體以提高加熱效率。加熱過程中，兩感應器在錐面對稱180°兩側按錐度有規律進給。噴水器單獨制作，加熱時感應器與噴水器始終保持與錐面輥軸線同心，如圖5所示。優點：①感應器在一個平面上，加熱溫度、透熱層深度均勻，熱處理效果好。②感應器開放式弧形，適應范圍廣。缺點是感應器制作略顯復雜。

圖5 錐面輥雙半圓弧形感應器加熱表面淬火

上述兩種方法各有所長，很好地解決了錐面輥無軟帶表面淬火技術難題，保證了產品的使用性能，延長了產品使用壽命。就表面淬火質量而言，雙半圓弧感應器由于兩感應器在同一平面加熱，加熱效果更好，適用范圍更廣。

（20130725）