CN101774011A - 宽厚板工作辊辊颈修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明是对球墨铸铁熔补方法的改进，尤其涉及宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征是熔补修复铸型底部有溢铁口，熔补浇注充型前先用浇注铁水冲洗修复端至修复端呈半熔化状态，封闭溢铁口，浇注充型。使熔补的球墨铁水与母体达到良好的冶金结合，确保修复部强度，实测熔接强度≥450MPa，基本接近工作辊芯部材料强度和韧性，完全能够满足宽厚板轧制强度和韧性要求。本发明方法，为体积膨大的宽厚板工作辊辊颈断裂或短小修复，找到了一条再利用可行方法，减少了宽厚板工作辊辊颈断裂或短小造成的损失。本发明方法不仅适用于宽厚板工作辊辊颈熔补，而且还能用于其他球墨铸铁件的修补。

Description

宽厚板工作辊辊颈修复方法

技术领域

本发明是对球墨铸铁熔补方法的改进，尤其涉及宽厚板工作辊辊颈修复方法。

背景技术

宽厚板(例如厚度≥50mm，板幅≥3.5m)热轧工作辊，通常由高耐磨铁基材料外层和球墨铸铁芯部，通过离心浇注复合组成，辊颈为辊芯球墨铸铁延伸。宽厚板的特殊性常采用可逆轧制方式，轧制时轧制力较高(一般轧制力在50000-12000KN)，是一般热轧带钢轧机的3倍以上，可逆轧制过程中板坯咬入时对工作辊冲击负荷大，因此要求轧制工作辊芯部有较高的强度(例如抗拉强度≥450Mpa)，和较高韧性(例如ak≥6J/cm²)。客观上球墨铸铁强度和韧性相对较工作层差，特别是采用国家标准牌号SG I、SG II或SGIII铬钼球墨无限冷硬铸铁，因材料本身和球化孕育工艺，其抗拉强度≤350Mpa，韧性ak≤6J/cm²，以及宽厚板工作辊截面大，芯部球墨铁水在离心浇注后冷却缓慢，晶粒和石墨容易长大，还会降低芯部球墨铸铁强度和韧性，加之两端受力辊颈直径又较辊身细得多，因而轧辊两端球墨铸铁辊颈更容易折断；其次，离心复合浇注辊颈工艺余量小，也易造成辊颈过短。上述两个原因均造成复合宽厚板工作辊易报废。而宽厚板工作辊规格大、材料成本高、制造工艺复杂，辊颈断裂造成整根辊报废，直接和间接损失都很大。

球墨铸铁由于碳当量较高，塑性差，组织不均匀，焊接性能较差，加上辊颈截面大，因此难以通过焊接补充或连接修复。现有技术对于球墨铸铁通常采用熔补方法加接或焊接修复。现有技术通常采用较高溶池温度(≥1700℃)进行熔补，此法熔补后易产生白口组织，熔补易出现裂纹，产生气孔缺陷，将直接影响熔补部位强度。

中国专利CN101235844和CN101234418分别公开电渣熔铸-熔焊制造大直径内燃机曲轴及曲轴圆柄臂方法，其涉及的主要是电渣电渣熔铸，仅是将熔铸后两个工件熔铸连接，而且曲轴及曲轴圆柄臂直径相对较小，显然与宽厚板工作辊辊颈相差极大；其次，其采用1700℃高温度金属液熔接铸件，金属液温度过热度过高，会影响最终凝固结晶后的组织和降低材料的性能；再就是，其操作复杂。因此其熔焊连接方法不适用大体积的轧辊辊颈熔补修复。

上述不足仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种修复强度高，对断裂或缩短辊颈修复的宽厚板工作辊辊颈修复方法。

本发明目的实现，主要改进是在用基本相同于芯部球墨铸铁材料熔补时，先用铁水对修复端冲洗，使修复端达到半熔化状态(例如1180-1250℃)，再浇注充型，从而克服现有技术的不足，提高了连接部强度。具体说，本发明宽厚板工作辊辊颈修复方法，包括对修补端预处理，工作辊加热，修补区外加铸型，以基本相同于芯部材料铁水浇注充型，其特征在于铸型底部有溢铁口，浇注充型前先用浇注铁水冲洗修复端至修复端呈半熔化状态，封闭溢铁口，浇注充型。

客观上由于各炉熔铸球墨铸铁，不可能达到精确相同，所以本发明采用基本相同芯部材料表述。

铸型底部溢铁口，为区别于现有技术另一区别特征，主要是方便浇注铁水连续冲洗修复端，使修复端达到半熔化状态。

此外，还可以采用如下措施，进一步提高熔补质量，提高熔补修复部强度。

辊体熔补前加热，较好加热至600-700℃，如果辊体加热温度高于700℃，则容易发生材料组织改变；加热温度过低，又易造成熔补时熔补部与基体间温度偏差过大，温度偏差过大易导致熔补处应力集中，也不利于熔补部强度提高。因此在加热组织相变温度下，加热温度越高越好，但考虑到工作辊体积膨大，从实际操作控制角度出发，试验确定以600-700℃相对较为合适。

辊颈修复端，较好加工成锥台型，此结构可形成连接过渡区，有利于提高修复部连接强度。

熔补修复时，熔补铁水较好采用相对高温冲洗(相对于熔补温度而言)，低温熔补，例如冲洗铁水温度1350-1400℃，熔补充型温度1300-1350℃。冲洗铁水温度高，有利于修复端快速达到半熔化状态，并减少冲洗铁水用量，温度过高则易可能发生修补端因温度过高而熔化，同时温度过高已易增大修复端与本体的温度场不均匀加大，影响本体内外层组织和性能，这是修复所不希望的，实际也无此必要；熔补铁水温度适当降低，可以减少铁水氧化，缩短结晶凝固时间，减少球化和孕育衰退。

熔补型腔，较好是直径大于辊颈直径200-500mm，型腔总高度为修补高度加600-900mm。型腔直径稍大，有利于熔补段缓慢冷却，减小熔补处应变和应力，提高修补部强度和韧性；型腔总高度修复高度(熔补后高度)加600-900mm，有利于确保材料在凝固结晶过程中的补缩，减少芯部产生缩松和缩孔。

本发明熔补方式，一种较好为采用竖向熔补。

本发明所述温度区间及尺寸区间，是申请人试验确定恰当值，不应理解为一定必须，为数学上精确端值不能有任何越过。

本发明宽厚板工作辊辊颈修复方法，相对于现有技术，由于熔补时先用铁水对修复端冲洗，使修复端达到半熔化状态(例如1180-1250℃)，再浇注充型方法。从而使熔补的球墨铁水与母体达到良好的冶金结合，确保修复部强度，实测熔接强度≥450Mpa，基本接近工作辊芯部材料强度和韧性，完全能够满足宽厚板轧制强度和韧性要求。本发明方法，为体积膨大的宽厚板工作辊辊颈断裂或短小修复，找到了一条再利用可行方法，减少了宽厚板工作辊辊颈断裂或短小造成的损失。本发明方法不仅适用于宽厚板工作辊辊颈熔补，而且还能用于其他球墨铸铁件的修补。

以下结合一个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明

附图为本发明厚板工作辊辊颈熔补示意图。

具体实施方式

实施例：参见附图，本发明厚板工作辊辊颈熔补加，将需熔补端进行清理等预处理，并将熔补端加工成锥台形结构，将工作辊4放入加热炉中加热至680℃移出，竖起、并在熔补端外周设置铸型1，铸型底端有铸型托板2，铸型内周有砂型7，砂型内腔直径D2大于辊颈直径D1，加大300mm，高度H3为熔接加长H2加长650mm，铸型托板2孔与工作辊间有石棉垫圈5封闭，铸型腔底端有径向溢铁口6。整个铸型有托架3支撑固定。

将球化和孕育所得与辊芯基本相同成分的球墨铁水，以1380℃连续冲洗熔补端(冲洗铁水由溢铁口6排出)，冲洗至端部呈半熔化状态(约1200℃)左右，将温度为1320℃铁水浇注充型，自然冷却至室温，脱模，机械加工去除多余部分。

上述实施例方法同样可以用于断裂辊颈的熔接。

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如各温度的改变，型腔尺寸的改变，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (9)

1.宽厚板工作辊辊颈修复方法，包括对修补端预处理，工作辊加热，修补区外加铸型，以基本相同于芯部材料铁水浇注充型，其特征在于铸型底部有溢铁口，浇注充型前先用浇注铁水冲洗修复端至修复端呈半熔化状态，封闭溢铁口，浇注充型。

2.根据权利要求1所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于铁水冲洗修复端温度达1180-1250℃。

3.根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于辊体熔补前加热温度600-700℃。

4.根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于辊颈修复端加工成锥台型。

5.根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补修复铁水采用相对高温冲洗，低温熔补。

6.根据权利要求5所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于铁水冲洗温度1350-1400℃，熔补充型温度1300-1350℃。

7.根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补型腔直径大于辊颈直径200-500mm。

8.根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补型腔总高度为修复高度加600-900mm。

9.根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补为竖向熔补。

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