CN103381477B - 薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法 - Google Patents

薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法，所述薄工作层复合铸铁轧辊包括从外到里依次设置的工作层、结合层以及芯部，所述工作层采用一次浇注方式，结合层采用至少三层浇注方式，所述工作层铁水凝固后的厚度与结合层第一层铁水凝固后的厚度比例为（0.3～0.5）：1，结合层其他各层铁水凝固后的厚度与前一层铁水凝固后的厚度比例为1：（0.6～0.8）。本发明的结合层通过分层浇注的方式进行生产，能够使制得的轧辊在保证工作层厚度要求的前提下，使结合层与工作层以及芯部之间完成良好的冶金学结合，有效防止了工作层中的高合金铁水融入到结合层中，保证了结合层具有较低的硬度，便于辊身打孔作业。

Description

薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法
技术领域
本发明涉及轧辊铸造领域，特别是一种薄工作层复合铸铁轧辊的浇注方法。
背景技术
普通应用的复合铸铁轧辊是指由工作层、结合层以及芯部三部分构成的轧辊，工作层设置在最外层，芯部位于中心，结合层作为过渡层位于工作层和芯部之间。复合铸铁轧辊通常分为厚工作层复合铸铁轧辊和薄工作层复合铸铁轧辊。厚工作层复合铸铁轧辊通常应用在轧钢领域，其工作层铁水厚度通常为100mm左右，而用于普通热带连轧机的离心轧辊其工作层厚度甚至可达200mm以上，由于其对工作层厚度的上限以及结合层的硬度没有明确的要求，且使用时可直接采用水冷方式冲击工作层进行冷却，因此无论采用何种浇注方法，均能够保证厚工作层复合铸铁轧辊的合格率。而薄工作层复合铸铁轧辊则通常应用在橡胶类轧机中，其工作层厚度要求通常不超过30mm，铸造过程中浇注的工作层铁水铁水厚度通常为40mm左右，在使用过程中，由于使用环境的要求，薄工作层的辊面不允许采用直接水冷的方式进行冷却，因此只能通过在轧辊的辊身上钻孔并通入循环冷却液的方式对轧辊进行冷却。这就使得薄工作层复合铸铁轧辊在生产时，需要综合考虑轧辊端面钻孔的难度以及冷却效率。目前常用的薄工作层复合铸铁轧辊的工作层厚度通常设置为15～30mm，通孔以轧辊轴线为中心匀布设置在距辊面45mm处的辊身处。
由于薄工作层复合铸铁轧辊的工作层厚度较薄，在浇注过程中结合层铁水会对工作层已经凝固的部分造成部分熔蚀，熔蚀的部分含有大量的合金，如果熔蚀量过大就会造成结合层合金含量高、硬度高。如果按照传统的生产方法，即在工作层高合金铁水浇注完成后再采用静止浇注成型的方式浇注结合层和填芯，必将使得工作层合金含量高的金属液融入结合层中，从而致使结合层合金含量以及硬度升高，为后期在辊身打孔造成影响，甚至还会生产出无法打孔的废轧辊。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种在保证工作层厚度要求的基础上，能够保证结合层中不会融入大量高合金铁水的薄工作层复合铸铁轧辊浇注方法，以保证结合层具有较低的硬度，便于辊身打孔。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下。
薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法，所述薄工作层复合铸铁轧辊包括从外到里依次设置的工作层、结合层以及芯部，所述工作层采用一次浇注方式，结合层采用至少三层浇注方式，具体的离心浇注方法如下：
a.分别按照工作层和结合层的组成成分进行原料的准备和铁水的熔炼，并对工作层的铁水和结合层的铁水分别进行变质处理；对芯部使用的球墨铸铁冶炼后，进行球化及孕育处理；
b.在高速离心机上，首先采用离心铸造法浇注工作层铁水，待工作层内表面温度在凝固点以下20℃～30℃时，浇注结合层第一层铁水；待结合层第一层铁水内表面温度在凝固点以下20℃～30℃时，浇注结合层第二层铁水；待结合层第二层铁水内表面温度在凝固点以下20℃～30℃时，浇注结合层第三层铁水；
c.待工作层、结合层铁水完全凝固后，高速离心机停转，将浇注好的工作层和结合层与轧辊工装的底颈、冒颈模具进行合箱操作，再用顶注法静态浇注经过球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水，完成填芯。
本发明的改进在于：所述工作层铁水凝固后的厚度与结合层第一层铁水凝固后的厚度比例为（0.3～0.5）：1，结合层其他各层铁水凝固后的厚度与前一层铁水凝固后的厚度比例为1：（0.6～0.8）。
本发明所述薄工作层复合铸铁轧辊结合层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C1.4～1.8、Si0.9～1.4、Mn≤0.3、P≤0.1、S≤0.03、Cr≤0.2、Ni≤0.4、Mo≤0.3；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C3.0～3.5、Si1.5～2.5、Mn0.5～1.2、P≤0.1、S≤0.03、Cr1.0～3.0、Ni2.0～5.0、Mo0.6～1.5。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步如下。
本发明的结合层通过分层浇注的方式进行生产，能够使制得的轧辊在保证工作层厚度要求的前提下，使结合层与工作层以及芯部之间完成良好的冶金学结合，有效防止了工作层中的高合金铁水融入到结合层中，保证了结合层具有较低的硬度，便于辊身打孔作业。结合层采用逐层加厚的方式进行浇注，能够保证第一层结合层铁水熔蚀少量的外层工作层铁水，即保证工作层中仅有少量的合金进入结合层；随后浇注的第二层、第三层甚至第四层结合层铁水，由于熔蚀所带入的合金越来越少，有效控制了结合层合金含量。另外，逐层加厚的方式还能够保证后一层铁水和前一层铁水之间完成良好的冶金学结合，使后一层铁水量恰好可以完成对上一层结合层的熔蚀，并能够将结合层铁水间的杂质
排出，提高了产品结合层的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法，薄工作层复合铸铁轧辊包括从外到里依次设置的工作层、结合层以及芯部，该方法中工作层采用一次浇注方式，结合层采用三层浇注方式，具体的离心浇注方法如下：
a.分别按照工作层和结合层的组成成分进行原料的准备和铁水的熔炼，并对工作层的铁水和结合层的铁水分别进行变质处理；对芯部使用的球墨铸铁冶炼后，进行球化及孕育处理。
上述结合层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C1.4～1.5、Si0.9～1.0、Mn0.1～0.2、P0.02、S0.03、Cr0.12～0.15、Ni0.24～0.3、Mo0.12～0.2；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C3.4～3.5、Si2.3～2.5、Mn1.1～1.2、P≤0.1、S≤0.03、Cr2.8～3.0、Ni4.5～5.0、Mo1.3～1.5。
b.在高速离心机上，首先采用离心铸造法浇注工作层铁水，待工作层内表面温度在凝固点以下20℃时，浇注结合层第一层铁水；待结合层第一层铁水内表面温度在凝固点以下20℃时，浇注结合层第二层铁水；待结合层第二层铁水内表面温度在凝固点以下20℃时，浇注结合层第三层铁水。
本实施例中工作层铁水凝固后的厚度与结合层第一层铁水凝固后的厚度比例为0.3：1，结合层其他各层铁水凝固后的厚度与前一层铁水凝固后的厚度比例为1：0.6。
c.待工作层、结合层铁水完全凝固后，高速离心机停转，将浇注好的工作层和结合层与轧辊工装的底颈、冒颈模具进行合箱操作，再用顶注法静态浇注经过球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水，完成填芯。冷却后开箱，再经过热处理，检验合格后，在辊身以轧辊轴线为中心距辊面45mm处打通孔即可。
经检测，生产制备的薄工作层复合铸铁轧辊的组成成分以及各组分重量百分比为：C1.42、Si0.98、Mn0.16、P0.02、S0.025、Cr0.13、Ni0.25、Mo0.18；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C3.42、Si2.31、Mn1.11、P0.05、S0.01、Cr2.9、Ni4.56、Mo1.36。结合层的硬度为：40HSD。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于以下四点：
其一：结合层采用四层浇注方式。
其二：工作层铁水凝固后的厚度与结合层第一层铁水凝固后的厚度比例为0.5：1，结合层其他各层铁水凝固后的厚度与前一层铁水凝固后的厚度比例为1：0.8。
其三：各层内表面温度在凝固点以下30℃时，浇注下一层铁水。
其四：结合层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C1.6～1.8、Si1.2～1.4、Mn0.25～0.3、P≤0.1、S≤0.03、Cr0.18～0.2、Ni0.35～0.4、Mo0.24～0.3；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C：3.0～3.1、Si1.5～1.8、Mn0.5～0.6、P≤0.05、S≤0.01、Cr1.0～1.8、Ni2.0～3.0、Mo0.6～1.2。
经检测，生产制备的薄工作层复合铸铁轧辊的组成成分以及各组分重量百分比为：C1.65、Si1.28、Mn0.28、P0.03、S0.02、Cr0.185、Ni0.38、Mo0.25；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C3.04、Si1.6、Mn0.55、P0.04、S0.008、Cr1.5、Ni2.6、Mo1.02。结合层的硬度为：45HSD。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：结合层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C1.4～1.6、Si1.1～1.2、Mn0.2～0.28、P≤0.05、S≤0.02、Cr0.05～0.1、Ni0.3～0.36、Mo0.2～0.25；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C：3.2～3.3、Si2.0～2.2、Mn0.8～1.0、P0.06、S0.02、Cr2.0～2.5、Ni3.0～4.0、Mo1.0～1.4。
经检测，生产制备的薄工作层复合铸铁轧辊的组成成分以及各组分重量百分比为：C1.48、Si1.15、Mn0.25、P0.04、S0.01、Cr0.08、Ni0.32、Mo0.21；工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C3.26、Si2.1、Mn0.9、P0.04、S0.018、Cr2.2、Ni3.6、Mo1.32。结合层的硬度为：42HSD。

Claims (2)

1.薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法，所述薄工作层复合铸铁轧辊包括从外到里依次设置的工作层、结合层以及芯部，其特征在于所述工作层采用一次浇注方式，结合层采用至少三层浇注方式，具体的离心浇注方法如下：
a.分别按照工作层和结合层的组成成分进行原料的准备和铁水的熔炼，并对工作层的铁水和结合层的铁水分别进行变质处理；对芯部使用的球墨铸铁冶炼后，进行球化及孕育处理；
b.在高速离心机上，首先采用离心铸造法浇注工作层铁水，待工作层内表面温度在凝固点以下20℃～30℃时，浇注结合层第一层铁水；待结合层第一层铁水内表面温度在凝固点以下20℃～30℃时，浇注结合层第二层铁水；待结合层第二层铁水内表面温度在凝固点以下20℃～30℃时，浇注结合层第三层铁水；
c.待工作层、结合层铁水完全凝固后，高速离心机停转，将浇注好的工作层和结合层与轧辊工装的底颈、冒颈模具进行合箱操作，再用顶注法静态浇注经过球化及孕育处理的芯部球墨铸铁铁水，完成填芯；
所述工作层铁水凝固后的厚度与结合层第一层铁水凝固后的厚度比例为(0.3～0.5)：1，结合层其他各层铁水凝固后的厚度与前一层铁水凝固后的厚度比例为1：(0.6～0.8)。
2.根据权利要求1所述的薄工作层复合铸铁轧辊的离心浇注方法，其特征在于所述结合层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C 1.4～1.8、Si0.9～1.4、Mn≤0.3、P≤0.1、S≤0.03、Cr≤0.2、Ni≤0.4、Mo≤0.3；
所述工作层的组成成分以及各组分的重量百分比如下：C 3.0～3.5、Si1.5～2.5、Mn 0.5～1.2、P≤0.1、S≤0.03、Cr 1.0～3.0、Ni 2.0～5.0、Mo 0.6～1.5。
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