工作辊作为轧机上使轧材发生塑性变形的消耗部件,在很大程度上影响着整个轧机生产线的生产效率和轧件的品质。工作辊的工作条件极为复杂,通常需要承受磨损、动静载荷和温度剧烈波动等,所以对其服役性能的要求极为严格。为了增强工作辊的服役性能,不仅需要严格控制工作辊的锻造质量,还要不断改进其热处理工艺。热处理工艺的优劣对于工作辊的最终服役性能影响巨大。首先,利用实验,分析了Cr8钢在加热阶段和淬火阶段的相变过程。通过研究不同加热速度下其奥氏体化组织转变,得出加热速度对于奥氏体化相变开始点与相变结束点的影响,绘制了Cr8钢的CHT曲线,并利用Sellar数学模型,建立了Cr8钢晶粒长大数学模型,为其加热工艺的制订提供了理论指导;通过测试在不同冷却速度下Cr8钢的组织转变,获得了Cr8钢的连续冷却相变点,并依此绘制了Cr8钢的CCT曲线。接着,以某厂的Cr8钢大型工作辊为原型,构建出其几何模型和数值模拟模型,通过实验方法测量其导热系数、热扩散系数等基础参数,完善数值模拟数学库;利用有限元软件平台DEFORM,对该Cr8钢工作辊的加热过程和淬火过程进行了数值模拟,分析了其温度场、组织场和应力场分布和演化规律。然后,针对原工艺出现的残余应力较大和淬硬层较浅等问题,通过田口方法对其淬火工艺进行了稳健性设计;通过选取影响因子和噪声因子,对淬火时间、淬火方式等关键淬火工艺参数进行了优化;通过对大量模拟数据进行信噪比分析和方差分析,并综合多方因素,制定出了一个相对较优的新淬火工艺方案。最后,对该优化后的新淬火工艺方案进行了数值模拟,并与原工艺进行了性能参数对比,结果表明新淬火工艺下Cr8钢轧辊的残余应力大为减小,而淬硬层深度却得到了增加,从而证明通过使用田口方法得到的新淬火工艺切实有效,为实际Cr8钢工作辊的淬火生产工艺制定与优化提供了重要参考依据。