CN101705349A - 利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，利用铸坯余热及其冷却时间，对其进行振动时效处理。由于采用热时效处理和振动时效处理相结合的复合时效处理的方法，使得本发明不仅发挥振动时效处理的高效节能的优点和热时效处理的效果稳定的优点，而且避免了各种时效处理的缺点，从而获得最佳的处理效果和经济效益。因为有意识的充分利用铸铁轧辊生命周期中的铸坯余热及其冷却时间，在不附加时效处理的能量和时效处理的时间的基础上，提高了残余应力降低效果。

Description

利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法

技术领域

本发明涉及铸铁轧辊时效处理，特别是涉及一种利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法。

背景技术

对于大型铸铁轧辊而言，在铸造成形后及每次使用后都有很大的残余应力，在实际生产中，为延长铸铁轧辊使用寿命，减少断辊、剥落、裂纹等非正常失效，必须降低和均化铸铁轧辊的残余应力，这种调整残余应力的过程称为时效处理。目前采用时效处理的方法主要有自然时效处理、热时效处理和振动时效处理三种方法。

自然时效处理简单而且费用低，实践证明了自然时效处理对铸铁轧辊使用寿命的提高起到积极的影响，但是采用自然时效处理的周期太长，占地面积大，这对价格昂贵、消耗量大的大型铸铁轧辊而言，须积压占用大量资金、支付较多利息以及场地、运输费用。此外，对铸铁轧辊的使用数量至少需在半年以前做出计划和安排，远不适应现代大规模的在线生产，将被逐步淘汰。

热时效处理消除残余应力效果好，但是热时效处理需要浪费大量能源，成本高，而且污染环境。特别是对于大型铸铁轧辊需要相应的大型热处理炉，甚至由于设备条件限制而无法进行热时效处理。大型铸铁轧辊的热时效处理的周期通常在1-2周以上，虽然比自然时效处理时间大大缩短，但是处理效率还是很低。热时效处理的工艺规范要求缓慢加热和缓慢冷却，如果加热速度或冷却速度过快，都将产生新的应力，新的应力与残余应力叠加后反而会使铸铁轧辊变形或开裂。

振动时效处理的显著优点是处理时间短、费用低、能耗少，而且适应性强、操作简便、工件表面不产生氧化皮、不损害工件尺寸精度，并且是能够很方便地根据需要而进行多次时效处理的方法，在某些方面正迅速取代传统的热时效处理和自然时效处理，并且已在许多领域获得了应用。目前这种方法存在的问题是如果工艺参数控制不合适，时效处理效果应力消除比例不大，或者导致材料出现疲劳损伤。对于某些刚度大、固有频率较高的大型铸铁轧辊，在一定程度上受到激振设备转速和功率的限制而无法处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，能够得到最佳的时效处理效果和经济效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，利用铸铁轧辊铸坯余热及其冷却时间，对其进行振动时效处理，包括以下步骤：(1)当铸铁轧辊铸坯在铸型中冷却时，将其竖直放置；(2)补填冒口，并将激振器平台安装在冒口顶端，再将激振器安装在所述的平台上，其中，用铁水将激振器平台固定在冒口顶端；(3)当铸铁轧辊冷却到400～500℃时，所述的激振器在冒口顶端对所述的铸铁轧辊进行激振。

所述的利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，在所述的步骤(2)中，用铁水将激振器平台固定在冒口顶端。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：由于采用热时效处理和振动时效处理相结合的复合时效处理的方法，使得本发明不仅发挥振动时效处理的高效节能的优点和热时效处理的效果稳定的优点，而且避免了各种时效处理的缺点，从而获得最佳的处理效果和经济效益。因为有意识的充分利用铸铁轧辊铸坯余热及其冷却时间，在不附加时效处理的能量和时效处理的时间的基础上，提高了残余应力降低效果。

在较高温度下进行振动时效处理，此时材料的屈服强度相对较低，采用较小的激振力，即可达到降低残余应力的效果，同时可以降低激振器的功率，另外在功率一定的情况下，还可以提高激振频率，这对高刚性高固有频率工件的振动时效处理更为有利。

附图说明

图1是根据本发明实施方式中铸坯冷却过程中振动时效处理示意图；

其中，11是激振力，12是激振器平台，13是铸铁轧辊。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，利用铸铁轧辊铸坯余热及其冷却时间，对其进行振动时效处理，包括以下步骤：(1)当铸铁轧辊铸坯在铸型中冷却时，将其竖直放置；(2)补填冒口，并将激振器平台安装在冒口顶端，再将激振器安装在所述的平台上；(3)当铸铁轧辊冷却到400～500℃时，所述的激振器在冒口顶端对所述的铸铁轧辊进行激振。具体原理和步骤如下：

铸铁轧辊浇注后的冷却是在铸型内进行的，现场也叫保温，其目的是在冷却过程中把铸造应力减少到最低的程度。此时不能开箱过早，否则将导致很大的收缩应力，容易使铸铁轧辊断裂。一般当铸铁轧辊冷却到150～200℃后方可开箱。对于φ800×1200mm复合铸铁轧辊在铸型内保温时间为48小时。

铸铁轧辊辊身工作层和芯部性能要求相差悬殊，一般采用复合铸造法生产，工作层和芯部的化学成分、冷却速度、金相组织均有很大差别，因此铸铁轧辊铸造成形后，不可避免地形成了很大的残余应力，这是导致铸铁轧辊早期破坏的重要原因。对于大型铸铁轧辊而言，其残余应力很大。因此铸铁轧辊制造时应合理控制辊身的残余应力大小，或在上轧机之前应将残余应力降低到合适的水平。

由此可见，铸铁轧辊中最大的残余应力来源于铸造过程，而且残余应力一旦形成了，就可能已经对铸铁轧辊产生了一定的伤害，最好的办法就是将铸造过程中产生的残余应力在一开始形成时，就把它控制在一定范围内，因此铸铁轧辊铸造凝固成形后，在铸型中冷却的过程中，是可以考虑热时效处理与振动时效处理复合操作的良好时机.在此时进行振动时效处理，可使残余应力一边产生一边就随时消除了.当铸铁轧辊冷却到400～500℃后，采取措施对铸铁轧辊进行振动时效处理.如图1所示，激振点可选在冒口上端，这很容易实现，且操作方便.

在铸铁轧辊浇注完了以后的凝固收缩过程中，冒口里铁水逐渐被辊身和辊颈所吸入，冒口上部缩孔愈来愈大，缩孔可见深度可达300～500mm，为保证铸铁轧辊能在机床上加工时装卡，在开箱前须将冒口点补平。补填冒口时，可以将预先做好的安装激振器的平台12放在冒口顶端，通过铁水凝固固定，平台12的方向也就是激振力11的方向，因此可以根据需要很方便的调整。铸铁轧辊13开箱前竖直放置，当铸铁轧辊冷却到400～500℃时，激振器在铸铁轧辊13冒口上端激振，从某种程度上而言这种振动相当于是悬臂振动，这会降低铸铁轧辊振动系统的频率，而且铸铁轧辊毛坯本身的各阶固有频率比加工后铸铁轧辊的固有频率也低得多，使其更容易起振，对固有频率较高的大型铸铁轧辊很有实际意义。另外这也省去制作铸铁轧辊的专用夹具，也简化了激振器的安装，大大节约了时间和劳动量。在高温下振动时效处理后，铸铁轧辊铸坯中的铸造残余应力会大大降低，使轧辊的残余应力尽早消除，这也易于保证轧辊后续的机械加工精度。

不难发现，由于采用热时效处理和振动时效处理相结合的复合时效处理的方法，使得本发明不仅发挥振动时效处理的高效节能的优点和热时效处理的效果稳定的优点，而且避免了各种时效处理的缺点，从而获得最佳的处理效果和经济效益。因为有意识的充分利用铸铁轧辊生命周期中白白浪费铸坯余热及其冷却时间，在不附加时效处理的能量和时效处理的时间的基础上，提高了残余应力降低效果。

在较高温度下进行振动时效处理，此时材料的屈服强度相对较低，采用较小的激振力，即可达到降低残余应力的效果，同时可以降低激振器的功率，另外在功率一定的情况下，还可以提高激振频率，这对高刚性高固有频率工件的振动时效处理更为有利。

Claims (2)

1.一种利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，其特征在于，利用铸铁轧辊铸坯余热及其冷却时间，对其进行振动时效处理，包括以下步骤：

(1)当铸铁轧辊铸坯在铸型中冷却时，将其竖直放置；

(2)补填冒口，将激振器平台安装在冒口顶端，再将激振器安装在所述的平台上；

(3)当铸铁轧辊冷却到400～500℃时，所述的激振器在冒口顶端对所述的铸铁轧辊进行激振。

2.根据权利要求1所述的利用铸铁轧辊铸坯余热的热振复合时效处理的方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，用铁水将激振器平台固定在冒口顶端。

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