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1、(10)申请公布号 CN 102787292 A(43)申请公布日 2012.11.21CN102787292A*CN102787292A*(21)申请号 201210260148.X(22)申请日 2012.07.18C23C 8/32(2006.01)C23C 8/30(2006.01)C21D 9/38(2006.01)C21D 1/18(2006.01)C23F 17/00(2006.01)(71)申请人上海大松瓦楞辊有限公司地址 201601 上海市松江区泗泾镇永强路189号(72)发明人吴小峰(74)专利代理机构上海天翔知识产权代理有限公司 31224代理人宋羽(54) 发明名称瓦。
2、楞辊复合热处理装置以及方法(57) 摘要本发明涉及一种瓦楞辊复合热处理装置以及方法，包括：碳氮共渗、低温去应力、齿面超音频淬火；将所述的瓦楞辊先进行碳氮共渗，然后进行低温去应力，接着进行齿面超音频淬火的热处理方法。本发明可获得较深硬化层和平缓硬度梯度；可提高工件疲劳强度，尤其是滚动接触疲劳强度，这对于主要承受滚动疲劳运动的瓦楞辊来说，具有实际意义。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页1/1页21.一种瓦楞辊复合热处理装置，其特征在于：所述装置包括密闭的井式氮化炉（106。
3、），需要处理的工件瓦楞辊（105）设置在密闭的井式氮化炉（106）中，所述井式氮化炉（106）上开有两个孔，所述两个孔分别为通入氨气和二氧化碳的孔，所述两个孔的每个上连接有一路管道，两路管道分别为通入氨气和二氧化碳的管道，通入氨气的管道上由远离井式氮化炉（106）到靠近井式氮化炉（106）依次设置有氨气阀门（102）和氨气流量表（103）；通入二氧化碳的管道上由远离井式氮化炉（106）到靠近井式氮化炉（106）依次设置有二氧化碳阀门（107）和二氧化碳流量表（108），所述井式氮化炉（106）上还安装有温度计（104）。2.一种利用权利要求1所述的装置处理瓦楞辊的方法，其特征在于：所述方法包括。
4、如下步骤：（1）.将瓦楞辊（105）放置在密闭的井式氮化炉（106）中，（2）.对井式氮化炉（106）进行升温，从室温升至200 C并保温0.5-1.5小时，（3）.对井式氮化炉（106）再进行升温，从200 C至300 C，并保温0.5-1.5小时，（4）.对井式氮化炉（106）再进行升温，从300 C至450 C，并保温0.5-1.5小时，（5）.打开氨气阀门（102）通氨气，观察氨气流量表（103），当氨气流量表（103）的指示达到设定的要求时，开始点火，直至温度计（104）指示为520 C10 C时，关闭氨气阀门（102），（6）.打开二氧化碳阀门（107）通二氧化碳，当二氧化碳流量表。
5、（108）指示为0.3MPa时，再打开氨气流量表（103）；碳氮强渗开始；共渗到设定的时间后，关闭二氧化碳阀门（107）并继续通氨气，流量减小到0.8m3/h0.1m3/h，进行扩散0.8-1.2小时直至结束；（7）.当井式氮化炉（106）炉冷至450 C10 C后，关闭氨气阀门（102）和二氧化碳阀门（107）进行空冷；（8）.然后将渗过氮的瓦楞辊（105）放到回火炉中进行低温去应力，消除氮化过程中产生的应力；低温回火后，瓦楞辊（105）的辊面温度在150200时，进行超音频淬火处理；（9）.根据瓦楞辊（105）的规格，选定合适的喷水圈（201）和感应圈（202），并按工艺参数调整喷水圈（2。
6、01）和感应圈（202）之间的距离为610mm，喷水圈（201）和感应圈（202）与瓦楞辊（105）之间的间隙为2.54mm，并将PAG淬火液（203）浓度控制在3.5%4%范围内，压力控制在0.20.6MPa；然后将瓦楞辊（105）以47转/分，工进速度为13转/分进行超音频淬火。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中：从室温升至200 C并保温1小时；所述步骤（3）中：从200 C至300 C，并保温1小时；所述步骤（4）中：从300 C至450 C，并保温1小时。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤（5）中：所述设定的要求是1.6m3/h2.0m3/h。。
7、5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤（6）中：所述共渗到设定的时间为：810小时。权 利 要 求 书CN 102787292 A1/4页3瓦楞辊复合热处理装置以及方法技术领域0001 本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种将几种热处理方法结合起来处理的一种瓦楞辊复合热处理装置以及方法。背景技术0002 瓦楞辊在使用过程中，由于瓦楞原纸在瓦楞辊间轧压成型时，原纸滑过楞齿的齿顶部，有相对运动，对齿顶部有磨损。磨损因素有三，一是原纸上所含矿物质随原纸一起在齿顶摩擦而过；二是原纸上所夹杂、嵌入的硬性微粒如细砂、灰尘等对瓦楞辊齿表面的“针刺”作用；三是空车运行或断纸时，两瓦楞辊齿面直接接触。
8、，导致金属对金属的硬碰硬线性高副接触。三者构成了瓦楞辊楞齿表面点蚀、剥落、细微裂纹等失效形式。因此瓦楞辊楞齿表面应满足表面要光洁、超硬、耐磨等的要求。瓦楞辊热处理工艺是保证瓦楞辊内在质量和使用寿命的关键工序，目的是改善瓦楞辊的耐磨性和表面硬度，使瓦楞辊耐磨，提高瓦楞辊的工作寿命。目前我国瓦楞辊制造厂主要采用渗氮或渗氮后加镀普通铬的工艺。在渗氮工序中，瓦楞辊存在以下特点：渗氮后的瓦楞辊不需要任何机械加工可直接镀铬，在铬层厚度0.08mm时，结合力情况优良，可达到国家标准，节省了30的成本，极大地提高了工件质量。工艺简单，技术成熟易于操作。氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形。
9、小得多。0003 传统的单一热处理工艺存在以下几个问题：硬化层薄，并且较脆，易造成瓦楞纸板生产线在高速行进的熨烫弯曲成形过程中，楞顶相对位移产生磨擦、挤压，使楞齿顶部剧烈磨损，逐渐由圆弧变成平头，或楞面产生麻坑和凹陷致使瓦楞辊使用寿命短，经济效益差；硬度梯度陡而不能承受较大接触应力和冲击等缺点。发明内容0004 针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种将几种热处理方法结合起来处理的一种瓦楞辊复合热处理装置以及方法。0005 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种瓦楞辊复合热处理装置，述装置包括密闭的井式氮化炉，需要处理的工件瓦楞辊设置在密闭的井式氮化炉中，所述井式氮化炉上开有两个。
10、孔，所述两个孔分别为通入氨气和二氧化碳的孔，所述两个孔的每个上连接有一路管道，两路管道分别为通入氨气和二氧化碳的管道，通入氨气的管道上由远离井式氮化炉到靠近井式氮化炉依次设置有氨气阀门和氨气流量表；通入二氧化碳的管道上由远离井式氮化炉到靠近井式氮化炉依次设置有二氧化碳阀门和二氧化碳流量表，所述井式氮化炉上还安装有温度计。0006 一种处理瓦楞辊的方法，所述方法包括如下步骤：0007 （1）.将瓦楞辊放置在密闭的井式氮化炉中，0008 （2）.对井式氮化炉进行升温，从室温升至200 C并保温0.5-1.5小时，0009 （3）.对井式氮化炉再进行升温，从200 C至300 C，并保温0.5-1.。
11、5小时，说 明 书CN 102787292 A2/4页40010 （4）.对井式氮化炉再进行升温，从300 C至450 C，并保温0.5-1.5小时，0011 （5）.打开氨气阀门通氨气，观察氨气流量表，当氨气流量表的指示达到设定的要求时，开始点火，直至温度计指示为520 C10 C时，关闭氨气阀门，0012 （6）.打开二氧化碳阀门通二氧化碳，当二氧化碳流量表指示为0.3MPa时，再打开氨气流量表；碳氮强渗开始；共渗到设定的时间后，关闭二氧化碳阀门并继续通氨气，流量减小到0.8m3/h0.1m3/h，进行扩散0.8-1.2小时直至结束；0013 （7）.当井式氮化炉炉冷至450 C10 C后。
12、，关闭氨气阀门和二氧化碳阀门进行空冷；0014 （8）.然后将渗过氮的瓦楞辊放到回火炉中进行低温去应力，消除氮化过程中产生的应力；低温回火后，瓦楞辊的辊面温度在150200时，进行超音频淬火处理；0015 （9）.根据瓦楞辊的规格，选定合适的喷水圈和感应圈，并按工艺参数调整喷水圈和感应圈之间的距离为610mm，喷水圈和感应圈与瓦楞辊之间的间隙为2.54mm，并将PAG淬火液浓度控制在3.5%4%范围内，压力控制在0.20.6MPa；然后将瓦楞辊以47转/分，工进速度为13转/分进行超音频淬火。0016 在本发明的具体实施例子中，所述步骤（2）中：从室温升至200 C并保温1小时；所述步骤（3）。
13、中：从200 C至300 C，并保温1小时；所述步骤（4）中：从300 C至450 C，并保温1小时。0017 在本发明的具体实施例子中，所述步骤（5）中：所述设定的要求是1.6m3/h2.0m3/h。0018 在本发明的具体实施例子中，所述步骤（6）中：所述共渗到设定的时间为：810小时。0019 本发明的积极进步效果在于：本发明提供的瓦楞辊复合热处理装置以及方法具有以下优点：0020 本发明包括：碳氮共渗、低温去应力、齿面超音频淬火；将所述的瓦楞辊先进行碳氮共渗，然后进行低温去应力，接着进行齿面超音频淬火的热处理方法。与现有技术相比，本发明可获得较深硬化层和平缓硬度梯度；可提高工件疲劳强度。
14、，尤其是滚动接触疲劳强度，这对于主要承受滚动疲劳运动的瓦楞辊来说，具有实际意义。附图说明0021 图1本发明的碳氮共渗处理示意图。0022 图2本发明的超音频淬火处理示意图。具体实施方式0023 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。0024 图1本发明的碳氮共渗处理示意图，图2本发明的超音频淬火处理示意图。如图1-2所示：本发明涉及的装置包括密闭的井式氮化炉106，需要处理的工件瓦楞辊105设置在密闭的井式氮化炉106中，所述井式氮化炉106上开有两个孔，所述两个孔分别为通入氨气和二氧化碳的孔，所述两个孔的每个上连接有一路管道，两路管道分别为通入氨气和二氧化碳的管道，。
15、通入氨气的管道上由远离井式氮化炉106到靠近井式氮化炉106依次设置说 明 书CN 102787292 A3/4页5有氨气阀门102和氨气流量表103；通入二氧化碳的管道上由远离井式氮化炉106到靠近井式氮化炉106依次设置有二氧化碳阀门107和二氧化碳流量表108，所述井式氮化炉106上还安装有温度计104。0025 以下是本发明的一个具体的实施例子，瓦楞辊105在密闭的井式氮化炉106中，对井式氮化炉106进行升温，从室温升至200 C并保温1小时，从200 C至300 C，并保温1小时，从300 C至450 C保温1小时，然后打开氨气阀门102通氨气。当氨气流量表103达到设定的要求时，。
16、开始点火，直至温度计104指示为520C时，关闭氨气阀门102；打开二氧化碳阀门107通二氧化碳，当二氧化碳流量表108指示为0.3MPa时，再打开氨气阀门102；碳氮强渗开始；共渗到设定的时间后，关闭二氧化碳阀门107并继续通氨气，流量减小，进行扩散1小时直至结束。炉冷止450 C后空冷。然后将渗过氮的瓦楞辊105放到回火炉中进行低温去应力，消除氮化过程中产生的应力；低温回火后，辊面温度在150200时，进行超音频淬火处理；如图2所示：此种情况瓦楞辊105的外径150毫米，选喷水圈201和感应圈202，并按工艺参数调整喷水圈201和感应圈202之间的距离为610mm，喷水圈201和感应圈20。
17、2与瓦楞辊105之间的间隙为2.54mm，并将PAG淬火液203浓度控制在3.5%4%范围内，压力控制在0.20.6MPa；然后将瓦楞辊105以47转/分，工进速度为13转/分进行超音频淬火。0026 以下是本发明的另一个具体的实施例子，瓦楞辊105在密闭的井式氮化炉106中，对井式氮化炉106进行升温，从室温升至200C并保温0.5小时，从200C至300C，并保温0.5小时，从300 C至450 C保温0.5小时，然后打开氨气阀门102通氨气。当氨气流量表103达到设定的要求时，开始点火，直至温度计104指示为510C时，关闭氨气阀门102；打开二氧化碳阀门107通二氧化碳，当二氧化碳流量。
18、表108指示为0.3MPa时，再打开氨气阀门102；碳氮强渗开始；共渗到设定的时间后，关闭二氧化碳阀门107并继续通氨气，流量减小，进行扩散0.8小时直至结束。炉冷止440 C后空冷。然后将渗过氮的瓦楞辊105放到回火炉中进行低温去应力，消除氮化过程中产生的应力；低温回火后，辊面温度在150200时，进行超音频淬火处理；如图2所示：此种情况瓦楞辊105的外径500毫米，选喷水圈201和感应圈202，并按工艺参数调整喷水圈201和感应圈202之间的距离为610mm，喷水圈201和感应圈202与瓦楞辊105之间的间隙为2.54mm，并将PAG淬火液203浓度控制在3.5%4%范围内，压力控制在0.。
19、20.6MPa；然后将瓦楞辊105以47转/分，工进速度为13转/分进行超音频淬火。0027 以下是本发明的第3个具体的实施例子，瓦楞辊105在密闭的井式氮化炉106中，对井式氮化炉106进行升温，从室温升至200 C并保温1.5小时，从200 C至300 C，并保温1.5小时，从300 C至450 C保温1.5小时，然后打开氨气阀门102通氨气。当氨气流量表103达到设定的要求时，开始点火，直至温度计104指示为530 C时，关闭氨气阀门102；打开二氧化碳阀门107通二氧化碳，当二氧化碳流量表108指示为0.3MPa时，再打开氨气阀门102；碳氮强渗开始；共渗到设定的时间后，关闭二氧化碳阀。
20、门107并继续通氨气，流量减小，进行扩散1.2小时直至结束。炉冷止460 C后空冷。然后将渗过氮的瓦楞辊105放到回火炉中进行低温去应力，消除氮化过程中产生的应力；低温回火后，辊面温度在150200时，进行超音频淬火处理；如图2所示：此种情况瓦楞辊105的外径700毫米，并按工艺参数调整喷水圈201和感应圈202之间的距离为610mm，喷水圈201和感应说 明 书CN 102787292 A4/4页6圈202与瓦楞辊105之间的间隙为2.54mm，并将PAG淬火液203浓度控制在3.5%4%范围内，压力控制在0.20.6MPa；然后将瓦楞辊105以47转/分，工进速度为13转/分进行超音频淬火。
21、。0028 本发明的热处理工艺使氮碳共渗后的瓦楞辊再进行超音频淬火将得到比单一热处理具有更高的疲劳强度和硬度。其作用机理是：氮碳共渗的瓦楞辊表层存在氮化层，再经超音频淬火时表层的氮化物因超音频加热而完全分解，表层氮原子将向心部基体扩散，这一现象对消除氮化白亮层，减小其脆性有好处；另一方面，通过淬火，促使瓦楞辊内部组织均匀，晶粒细化同时内应力小，不易变形，瓦楞辊齿面淬火硬度高达HRC6263左右，淬火层深度在3mm以上，金相组织呈细针状回火马氏体，使瓦楞辊使用寿命有了一个大幅度的提高。0029 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。说 明 书CN 102787292 A1/1页7图1图2说 明 书 附 图CN 102787292 A。