CN103433452A - 低含气离心复合轧辊的脱气工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低含气离心复合轧辊的脱气工艺，所述工艺在辊身金属型(2)两侧的金属型吊把安装孔内加工安装塞块(8)的锥形通孔(3)，离心浇注完成并与上下辊颈合箱辊芯浇注完成后，取出辊身金属型(2)锥形通孔(3)中的塞块(8)，安装上吸气接头(10)，连接真空泵的吸气管，启动真空泵进行真空脱气。待铸件冷却后，停止真空脱气，使离心复合轧辊工作层的气体大部分被去除。本发明使离心复合轧辊的工作层气体含量大大降低，显著改善了轧辊工作层的机械性能，尤其是提高了离心复合轧辊的塑性、韧性和接触疲劳抗力，使离心复合轧辊特别是冷轧辊的使用寿命大为提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种轧辊生产技术领域，特别是涉及一种低含气离心复合轧辊的脱气工艺。
背景技术
离心复合轧辊是双金属轧辊，即表层(工作层)为耐磨的高合金材料，芯部为球墨铸铁。
离心复合轧辊的表层合金元素多，成本高，但是可以实现高硬度、高耐磨性，因此轧辊辊身一般表层铸造方法为离心铸造。离心铸造完成后，再将辊身金属型与底座箱(含下辊颈)、冒口箱(含上辊颈)合箱，浇注辊芯，完成离心复合轧辊的铸造。在铸造过程中，离心复合轧辊的表层和芯部金属都处于高温熔化状态，加之浇注过程的流动都会把有害气体如氢气、氧气、氮气溶入金属液体中。其中氢气是对轧辊危害最大的气体，如果氢含量超过一定值，就会导致白点和氢脆的产生，氢的存在降低了离心复合轧辊工作层金属的塑性、韧性和接触疲劳抗力，使轧辊工作层脆性增加，降低离心复合轧辊的使用寿命。
氢在铁中的溶解度随温度的下降而下降，在1577℃(离心复合轧辊合金溶炼温度)氢在铁中的溶解度为24.3cm3/100g左右，溶解量很大，即在熔炼时金属液中会有较多的氢；在1327℃时，溶解度为8.68cm3/100g；在910℃时，为4.8cm3/100g，而出现白点和氢脆的极限浓度为2-5ppm。
锻钢脱气轧辊的生产过程是：首先经电炉炼钢，再经真空炉熔炼脱气，再进行锻造成型，使锻钢轧辊经过脱气成为低含气轧辊。而离心复合轧辊的制造工艺是：先经过离心铸造，再浇注辊芯，无法再进入真空炉熔炼脱气。因此，离心复合轧辊中因含有较高的氢气而导致其使用寿命降低，对离心复合轧辊脱气已成为至今没有得到解决的技术难题。
发明内容
为解决现有技术存在的离心复合轧辊脱气的问题，本发明提供一种低含气离心复合轧辊的脱气工艺。该发明在离心复合轧辊铸造过程中，对离心复合轧辊进行真空脱气，方法简便，脱气效果良好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低含气离心复合轧辊的脱气工艺，其具体步骤如下：
步骤1：
在辊身金属型两侧的金属型吊把安装孔内加工安装塞块的锥形通孔直通金属型内腔，所述金属型吊把设置在辊身金属型的两侧，每侧设置1-4个吊把，根据离心复合轧辊的直径和长度，确定加工安装塞块锥形通孔的数量。
步骤2：
离心浇注前，在辊身金属型两侧的金属型吊把安装孔的锥形通孔中安装焊有吊环的塞块，之后安装金属型吊把。
步骤3：
离心复合轧辊工作层离心浇注后与底座箱、冒口箱合箱，再经过辊芯浇注后，立即旋转辊身金属型吊把，使其从金属型吊把的安装孔中退出，取出辊身金属型锥形通孔中的塞块，将吸气接头的外螺纹接入金属型吊把安装孔内，然后将真空泵的吸气管的一端套在吸气接头的吸气管端，并用卡子拧紧固定、密封。
步骤4：
启动真空泵的电机，真空泵工作，气体从离心复合轧辊和金属型间的空腔经吸气接头、吸气管进入真空泵内，再从排气孔排出，对离心复合轧辊辊身真空脱气；离心复合轧辊冷却下来的时间很长，真空脱气工序一直进行到离心复合轧辊冷却到较低温度为止。
步骤5：
当轧辊温度降到150-200℃时，真空泵停止工作，卸掉真空泵的吸气管，打开铸型取出低含气离心复合轧辊。
所述塞块的端部焊接吊环。所述金属型吊把的一端加工盲孔，该盲孔内可容纳塞块端部的吊环。
所述吸气接头一端的外螺纹与金属型吊把安装孔的内螺纹相配合，吸气接头另一端的直径与真空泵吸气管的直径相同，吸气接头的中心加工通孔。
本发明的有益效果是：该发明对离心复合轧辊采用真空脱气工艺，实现了低含气离心复合轧辊新产品的诞生，而且设备简单，方法方便易行，大大降低了离心复合轧辊的含气量，特别是氢气量的降低，提高了离心复合轧辊的塑性、韧性和接触疲劳抗力，使低含气离心复合轧辊具有较高的使用寿命，降低了钢厂特别是冷轧带钢厂生产过程中轧辊量的消耗，降低了生产成本，具有重大的经济和社会意义。
附图说明
图1是本发明的低含气离心复合轧辊铸造合箱示意图；
图2是抽真空孔的局部放大图；
图3是吸气接头的结构示意图。
在上述附图中，1.底座箱，2.辊身金属型，3.锥形通孔，4.冒口箱，5.浇口，6.底垫，7.金属型吊把，8.塞块，9.吊环，10.吸气接头，11.通孔，12.吸气管端。
具体实施方式
实施例
图1、2是低含气离心复合轧辊的脱气工艺中离心复合轧辊、辊身金属型及抽真空孔的结构示意图。下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，这种低含气离心复合轧辊的脱气工艺，其具体步骤如下：
步骤1：
在辊身金属型2两侧的金属型吊把7安装孔内加工安装塞块8的锥形通孔3，直通金属型内腔。所述金属型吊把7设置在辊身金属型的两侧，每侧设置1-4个吊把。在本实施例中，根据离心复合轧辊的直径和长度，确定加工安装塞块锥形通孔的数量为一个。同时，金属型吊把7的一端加工一个盲孔，盲孔内的空间可容纳塞块8端部的吊环9，塞块8的端部与吊环9之间采用焊接方法连接。
步骤2：
离心浇注前，在辊身金属型2两侧的金属型吊把7安装孔的锥形通孔3中安装焊有吊环9的塞块8，之后安装金属型吊把7。
步骤3：
离心复合轧辊工作层离心浇注后与底座箱1、冒口箱4合箱，再经过辊芯浇注后，立即旋转辊身金属型吊把7，使其从金属型吊把7的安装孔中退出，利用吊环9取出辊身金属型2锥形通孔3中的塞块8，将吸气接头10的外螺纹接入金属型吊把7安装孔内，然后将真空泵的吸气管的一端套在吸气接头10的吸气管端12，并用卡子拧紧固定、密封。所述吸气接头10一端的外螺纹与金属型吊把7安装孔的内螺纹相配合，吸气接头10另一端的直径与真空泵吸气管相配合，吸气接头10的中心加工通孔11。
步骤4：
启动真空泵的电机，真空泵工作，气体从离心复合轧辊和金属型间的空腔经吸气接头10、吸气管进入真空泵内，再从排气孔排出，对离心复合轧辊辊身真空脱气；离心复合轧辊冷却下来的时间很长，真空脱气工序一直进行到离心复合轧辊冷却到较低温度为止。
步骤5：
当轧辊温度降到170℃时，真空泵停止工作，卸掉真空泵的吸气管，打开铸型取出低含气离心复合轧辊。
在辊芯金属浇注完成，由于辊芯浇注后温度下降轧辊体积收缩，辊身金属型与离心复合轧辊要有所分离，加之浇注前在辊身金属型内腔已涂有一定厚度的涂料，所以辊身金属型与离心复合轧辊辊身必有一狭小的空间，这时，启动真空泵吸气就会在辊身金属型与离心复合轧辊辊身之间的空间内形成真空，真空的出现有利于离心复合轧辊内气体的排出，特别是辊身部分排除得更多。由于这时离心复合轧辊的金属已经凝固，凝固的金属密封了底座箱与辊身金属型以及辊身金属型和冒口箱之间的缝隙，使得辊身金属型与离心复合轧辊辊身之间形成了一个密封的空腔。离心金属层虽然较薄，但后来浇注的辊芯金属却很多、很厚，浇注后，使得离心金属层温度回升，整体的离心复合轧辊冷却的时间很长，这非常有利于金属型内辊身金属表层的脱气，脱气可以进行到轧辊温度降到150-200℃时终止，因为辊身金属型和辊身工作层之间的真空加速了辊身金属层气体向空腔的扩散，经历了大范围的温度区间和长时间的抽真空及金属层气体的加速扩散，待铸件冷却后，离心复合轧辊工作层的气体大部分被去除，这时停止真空脱气，离心复合轧辊辊身表层的气体已经很低，使离心复合轧辊特别是用于冷轧用的冷轧辊的塑性、韧性和接触疲劳抗力得到显著提高，使低含气离心复合轧辊具有较高的使用寿命。
Claims (4)
1.一种低含气离心复合轧辊的脱气工艺，其特征是：所述工艺的具体步骤如下：
步骤1：
在金属型吊把(7)安装孔内加工安装塞块(8)的锥形通孔(3)直通金属型内腔，所述金属型吊把(7)设置在辊身金属型(2)的两侧，每侧设置1-4个吊把，根据离心复合轧辊的直径和长度，确定加工安装塞块(8)的锥形通孔(3)的数量；
步骤2：
离心浇注前，在辊身金属型(2)两侧的金属型吊把(7)安装孔的锥形通孔(3)中安装焊有吊环(9)的塞块(8)，之后安装金属型吊把(7)；
步骤3：
离心复合轧辊工作层离心浇注后与底座箱(1)、冒口箱(4)合箱，再经过辊芯浇注后，立即旋转辊身金属型吊把(7)，使其从金属型吊把(7)的安装孔中退出，利用吊环(9)取出辊身金属型(2)锥形通孔(3)中的塞块(8)，将吸气接头(10)的外螺纹接入金属型吊把(7)的安装孔内，然后将真空泵的吸气管的一端套在吸气接头(10)的吸气管端(12)，并用卡子拧紧固定、密封；
步骤4：
启动真空泵的电机，真空泵工作，气体从离心复合轧辊和金属型间的空腔经吸气接头(10)、吸气管进入真空泵内，再从排气孔排出，对离心复合轧辊辊身真空脱气；离心复合轧辊冷却下来的时间很长，真空脱气工序一直进行到离心复合轧辊冷却到较低温度为止；
步骤5：
当轧辊温度降到150-200℃时，真空泵停止工作，卸掉真空泵的吸气管，打开铸型取出低含气离心复合轧辊。
2.根据权利要求1所述的低含气离心复合轧辊的脱气工艺，其特征是：所述塞块(8)的端部焊接吊环(9)。
3.根据权利要求1或2所述的低含气离心复合轧辊的脱气工艺，其特征是：所述金属型吊把(7)的一端加工盲孔，该盲孔内可容纳塞块(8)端部的吊环(9)。
4.根据权利要求1所述的低含气离心复合轧辊的脱气工艺，其特征是：所述吸气接头(10)一端的外螺纹与金属型吊把(7)安装孔的内螺纹相配合，吸气接头(10)另一端的直径与真空泵吸气管的直径相配合，吸气接头(10)的中心加工通孔(11)。
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