CN103962526A - 带槽铸造球铁轧辊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带槽铸造球铁轧辊的方法，包括：第一步，造型；第二步，激冷环与冷型的组装；将等分的激冷环吊放在平台上，打磨激冷环的表面至金属光泽；然后将等分的激冷环摆放成圆的形状，相邻的等分的激冷环用螺栓连接形成一个圆环形的整体激冷环，调整整体激冷环使其内圆和外圆在同一圆心上，紧固连接螺栓，将整体激冷环装入冷型；第三步，烘模；第四步，冷型喷涂；第五步，扣箱；第六步，熔炼；第七步，浇注；第八步，拆卸定位销；浇注后，冷却20-30分钟，将定位销从冷型中取出；第九步，开箱，得半成品。在原来激冷环处直接铸出槽形，避免加工开槽影响轧辊的耐磨性，同时减少加工量；整个加工过程的制作成本低，毛坯槽型光洁平整。

Description

带槽铸造球铁轧辊的方法

技术领域

本发明涉及一种带槽铸造球铁轧辊的方法，属于铸造技术领域。

背景技术

大型型钢轧机轧制重轨和大型型钢及无缝钢管用的球铁轧辊，由于槽型多而且孔型较深，目前，采用浇铸平辊再车削孔型槽的方法进行加工。在平辊上进行车削孔型槽，将把平辊表面组织致密的激冷层车掉；一旦激冷层被去除将导致槽底与辊面硬度落差大，槽底耐磨性降低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种带槽铸造球铁轧辊的方法，解决现有球铁轧辊采用浇铸平辊再车削孔型槽而导致辊面与槽底硬度落差大，槽底耐磨性低的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种带槽铸造球铁轧辊的方法，包括如下工艺流程：

第一步，造型：

将冒口样和底座样分别放置在造型底板对应位置上，再将冒口箱和底座箱扣合在造型底板上，然后填砂造型并紧实型砂；型砂紧实后取出冒口样和底座样，修型后在型腔表面刷涂一层石墨涂料，形成底座铸型和冒口铸型；

第二步，激冷环与冷型的组装：

将等分的激冷环吊放在平台上，打磨激冷环的表面至金属光泽；然后将等分的激冷环摆放成圆的形状，相邻的等分的激冷环用螺栓连接形成一个圆环形的整体激冷环，调整整体激冷环使其内圆和外圆在同一圆心上，紧固连接螺栓；

打磨冷型内腔至金属光泽；

将数个整体激冷环依次吊入冷型内，用定位销穿过冷型上的定位孔将整体激冷环固定；激冷环与冷型组装好后，激冷环与冷型之间具有一定的间隙，用石棉绳填实激冷环与冷型之间的间隙，最后用锆英粉涂料涂抹表面即可；

第三步，烘模：

将底座铸型、冒口铸型以及组装好激冷环的冷型放入干燥窑内烘烤11-16小时后出窑；

第四步，冷型喷涂：

组装好激冷环的冷型在200-300℃出窑后，对激冷环的表面以及冷型内孔表面喷涂一层石墨涂料。

第五步，扣箱：

先将冒口铸型扣合在冷型上，再吊入浇注坑内与底座铸型扣合，在底座铸型上连接浇管，浇管上面连接浇注漏斗；

第六步，熔炼：

加入炉料，炉料熔清后打渣，取熔清样，根据熔清样加入铁合金；待炉内铁液化学成分达标，以及温度达到1380～1450℃后出炉；

第七步，浇注：

向浇注包内加入球化剂和孕育剂，待铁液出完后，去掉表面浮渣，进行浇注；

第八步，拆卸定位销：

浇注后，冷却20-30分钟，将定位销从冷型中取出；

第九步，开箱，得半成品：

搬掉浇管，脱掉冒口及冷型；将铸坯吊出浇注坑，脱掉底座箱，取掉各激冷环的连接螺栓，然后脱掉激冷环。

作为一种优选方式，选用铸铁材料来制作激冷环，该等分的激冷环是指将整环按照二等分、三等分或者四等分进行等分而形成的环弧形的激冷环，该激冷环的制作工艺为：根据等分后的尺寸放样制作等分的激冷环木模样，用木模样造型后浇注出等分的激冷环毛坯，经过粗加工后再精加工形成符合要求的激冷环。

作为一种优选方式，第七步中，在浇注速度上采用全速浇注，铁液充满浇注漏斗，浇注温度为1280±10℃，这这个浇注温度下，铁液的流动性得以提高，保证铁液的充型能力。

作为一种优选方式，第五步中，先检查出窑后的铸型是否完好，如有裂纹及时修复。

作为一种优选方式，第六步中，为了得到合格的化学成分，炉料是指生铁、废铁辊、回炉料、废钢；铁合金是指硅铁、锰铁、铬铁、钼铁及镍板，其作用是强化基体组织、提高硬度以及改善机械性能。

作为一种优选方式，第七步中，球化剂是指纯镁、镍镁合金、稀土硅铁镁合金、稀土硅铁或者钇基重稀土硅铁镁合金中的一种或者数种；其中两种或几种配合使用球化效果良好，抗球化衰退时间长，石墨圆整度较好。孕育剂是指75硅铁、硅锆合金、硅钙合金或者硅钡锆合金中的一种或者数种；其中两种或几种配合使用提高球化级别，增加石墨球数量，改善力学性能。

作为一种优选方式，第八步中，用工具将定位销勾出距冷型约40-100mm距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过采用带槽铸造球铁轧辊的方法，铸造时装入激冷环，待浇铸冷却后，开箱取掉激冷环，在原来激冷环处直接铸出槽形，避免了加工开槽影响轧辊的耐磨性，同时大大减少加工量；整个加工过程的制作成本低，操作方便，毛坯槽型光洁平整。

附图说明

图1是本发明所需得到的轧辊铸坯的结构示意图。

图2是本发明实施例1的工艺流程示意图。

图3是本发明实施例1中三等分的激冷环的结构示意图。

图4是本发明实施例1中冷型的结构示意图。

图5是本发明实施例1中激冷环与冷型组装时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

实施例1：

如图2所示，一种带槽铸造球铁轧辊的方法，包括如下工艺流程：

第一步，造型。

将冒口样和底座样分别放置在造型底板对应位置上，再将冒口箱和底座箱扣合在造型底板上，然后填砂造型并紧实型砂；型砂紧实后取出冒口样和底座样，修型后在型腔表面刷涂一层耐火涂料，形成底座铸型和冒口铸型。利用型砂造型有良好的成形性、透气性、较高的耐火度，以及较好的溃散性。

第二步，如图3-5，激冷环1与冷型2的组装。

在现有的平辊法中，并没有使用激冷环，而在本发明中，选用铸铁材料来制作激冷环。

通常来说，铸造生产中常常采用的激冷材料有钢、铸铁、铜、铝、石墨等，各激冷材料的热物理性能如表一所示：

表一为常用激冷材料的物理性能。

本发明采用铸铁材料来制造激冷环，其选择的原因为：铁液浇注后激冷环的上表面、下表面以及内表面都与铁液接触，形成了被铁液三面包围的现象，激冷环与冷型之间又存在一定的间隙。由于气隙阻隔，导致激冷环向外的热传递比较就困难，对槽型的激冷作用只有靠激冷材料自身的蓄热性能来实现。

具体来说，根据表一可知：铜具有较好的激冷性，但价格太贵，不宜采用。铝导热系数较高，激冷速度快，但熔点较低，在被大量高温铁液包围下，热量不易扩散，易熔化。目前虽然已研制出了使用隔热材料的铝环来铸出槽型的方法，但铝环只能用一次，不能反复使用，成本较高。石墨激冷效果好，但强度低，使用过程中极易损坏。钢也有很好的激冷效果，但在高温下反复使用容易变形。铸铁具有钢相似的激冷能力，有较大的蓄热系数，可以吸收较多的热量，另外，铸铁材料制作方便，成本低廉，还具有一定的机械强度，在高温下可以反复使用不易损坏变形等特点。因此，通过对常用的几种激冷材料作反复试验对比，并且综合分析后，最后选定用铸铁材料来制作激冷环。

激冷环的制作工艺为：

目前，市面上的激冷环都是一个整体的环状，而本发明将激冷环进行等分，该等分的激冷环是指将整环按照120度的角度进行三等分，形成环弧形的激冷弧环。

根据等分后的尺寸放样制作等分的激冷环木模样，用木模样造型后浇注出等分的激冷环毛坯，经过粗加工组合后再精加工形成符合要求的激冷环。

将等分的激冷环吊放在平台上，用砂轮打磨激冷环的表面至金属光泽；然后将等分的激冷环摆放成圆的形状，相邻的等分的激冷环用螺栓连接形成一个圆环形的整体激冷环，调整整体激冷环使其内圆和外圆在同一圆心上，紧固连接螺栓。

然后，打磨冷型内腔至金属光泽；将数个整体激冷环依次吊入冷型内，用定位销穿过冷型上的定位孔将整体激冷环固定；激冷环与冷型组装好后，激冷环与冷型之间具有一定间隙，用石棉绳填实激冷环与冷型之间的间隙，最后用锆英粉涂料涂抹表面；能够有效防止铁液钻入间隙导致开箱时激冷环无法顺利脱离冷型，开箱困难；并且，同时防止铁液流入间隙后产生跑火，导致产品报废。

第三步，烘模。

将底座铸型、冒口铸型以及组装好激冷环的冷型放入干燥窑内，烘烤11-16小时，出窑冷却。

第四步，冷型喷涂：

组装好激冷环的冷型在200-300℃出窑后，对激冷环的表面以及冷型内孔表面喷涂一层石墨涂料。

第五步，扣箱。

先检查出窑后的铸型是否完好，如有裂纹等及时修复。将冒口铸型扣合在冷型上，再吊入浇注坑内与底座铸型扣合，在底座铸型上连接浇管，浇管上面连接浇注漏斗，形成连接型腔的通道，铁液经浇注漏斗、浇管进入型腔进行充型。

第六步，熔炼。

加入生铁、废铁辊、回炉料以及废钢等混合炉料，待炉料熔清后打渣，取熔清样，根据熔清样加入硅铁合金和锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金以及镍板；待炉内铁液化学成分在C （2.9-3.6）%、Si （1.4-2.5）%、Mn （0.5-1.0）%、P ≤0.2%、S ≤0.05%、Cr （0.2-1.2）%、Ni （0.5-1.5）%、Mo (0.2-1.0)%范围内，以及温度达到1380～1450℃后出炉。

第七步，浇注。

向浇注包内加入镍镁合金和稀土硅铁镁合金球化剂，以及75硅铁和硅钙合金孕育剂，待铁液出完后，去掉表面浮渣，进行浇注。由于带槽铸造，冷型内腔直径大小不一，浇注时铁液在型腔内旋转不如平辊顺利，熔渣、气体和夹杂物上浮困难，容易造成夹渣、气孔和冷隔缺陷；所以在浇注速度上采用全速浇注，始终使铁液充满浇注漏斗，浇注温度也不宜太低，上调浇注温度比同尺寸的平辊略高5-10度，上调至1280℃，这个温度便于增加铁液流动性，避免产生冷隔，且有利于渣子上浮；很好的解决较调整之前辊身产生夹渣以及冷隔等缺陷。

第八步，拆卸定位销。

浇注后，冷却20-30分钟，将定位销从冷型中取出。在激冷环与冷型组装时，定位销穿过冷型插在激冷环外圆的定位槽里面。浇注后用工具将定位销勾出距冷型约40-100mm距离，使其不影响辊身自由收缩即可。铁液浇注后拆卸定位销的时间应严格控制，拆卸过早，辊身表面尚未形成具有一定厚度和强度的外壳，可能引起激冷环位移，影响槽型尺寸的准确度，还可能引起铁液渗入激冷环与冷型之间的缝隙，造成脱模困难；拆卸过迟，辊身表面已产生了较大的收缩，定位销拆卸将会很困难，甚至会出现因定位销拆卸不掉而无法开箱的情况。经过反复的试验和实际探查，得出拆卸定位销的时间以浇注后20-30分钟为宜。

第九步，开箱，得半成品。

按工艺开箱要求的时间进行开箱；搬掉浇管，脱掉冒口及冷型；将铸坯吊出浇注坑，脱掉底座箱，取掉各激冷环的连接螺栓，然后脱掉激冷环，即可形成如图1所示的球铁轧辊铸坯，将该铸坯进行精加工，即可得成品轧辊。

本发明通过采用带槽铸造球铁轧辊的方法，铸造时装入激冷环，待浇铸冷却后，开箱取掉激冷环，在原来激冷环处直接铸出槽形，避免了加工开槽影响轧辊的耐磨性，同时大大减少加工量；整个加工过程的制作成本低，操作方便，毛坯槽型光洁平整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：包括如下工艺流程：

第一步，造型：

将冒口样和底座样分别放置在造型底板对应位置上，再将冒口箱和底座箱扣合在造型底板上，然后填砂造型并紧实型砂；型砂紧实后取出冒口样和底座样，修型后在型腔表面刷涂一层石墨涂料，形成底座铸型和冒口铸型；

第二步，激冷环与冷型的组装：

将等分的激冷环吊放在平台上，打磨激冷环的表面至金属光泽；然后将等分的激冷环摆放成圆的形状，相邻的等分的激冷环用螺栓连接形成一个圆环形的整体激冷环，调整整体激冷环使其内圆和外圆在同一圆心上，紧固连接螺栓；

打磨冷型内腔至金属光泽；

将数个整体激冷环依次吊入冷型内，用定位销穿过冷型上的定位孔将整体激冷环固定；激冷环与冷型组装好后，激冷环与冷型之间具有一定的间隙，用石棉绳填实激冷环与冷型之间的间隙，最后用锆英粉涂料涂抹表面即可；

第三步，烘模：

将底座铸型、冒口铸型以及组装好激冷环的冷型放入干燥窑内烘烤11-16小时后出窑；

第四步，冷型喷涂：

组装好激冷环的冷型在200-300℃出窑后，对激冷环的表面以及冷型内孔表面喷涂一层石墨涂料；

第五步，扣箱：

先将冒口铸型扣合在冷型上，再吊入浇注坑内与底座铸型扣合，在底座铸型上连接浇管，浇管上面连接浇注漏斗；

第六步，熔炼：

加入炉料，炉料熔清后打渣，取熔清样，根据熔清样加入铁合金；待炉内铁液化学成分达标，以及温度达到1380～1450℃后出炉；

第七步，浇注：

向浇注包内加入球化剂和孕育剂，待铁液出完后，去掉表面浮渣，进行浇注；

第八步，拆卸定位销：

浇注后，冷却20-30分钟，将定位销从冷型中取出；

第九步，开箱，得半成品：

搬掉浇管，脱掉冒口及冷型；将铸坯吊出浇注坑，脱掉底座箱，取掉各激冷环的连接螺栓，然后脱掉激冷环。

2.如权利要求1所述的带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：选用铸铁材料来制作激冷环，该等分的激冷环是指将整环按照二等分、三等分或者四等分进行等分而形成的环弧形的激冷环，该激冷环的制作工艺为：根据等分后的尺寸放样制作等分的激冷环木模样，用木模样造型后浇注出等分的激冷环毛坯，经过粗加工组合后再精加工形成激冷环。

3.如权利要求1所述的带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：第七步中，在浇注速度上采用全速浇注，铁液充满浇注漏斗，浇注温度为1280±10℃。

4.如权利要求1所述的带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：第五步中，先检查出窑后的铸型是否完好，如有裂纹和缺损及时修复。

5.如权利要求1所述的带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：第六步中，炉料是指生铁、废铁辊、回炉料或者废钢；含铁合金是指硅铁、锰铁、铬铁、钼铁或者镍板。

6.如权利要求1所述的带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：第七步中，球化剂是指纯镁、镍镁合金、稀土硅铁镁合金、稀土硅铁或者钇基重稀土硅铁镁合金中的一种或者数种；孕育剂是指75硅铁、硅锆合金、硅钙合金或者硅钡锆合金中的一种或者数种。

7.如权利要求1所述的带槽铸造球铁轧辊的方法，其特征在于：第八步中，用工具将定位销勾出距冷型约40-100mm距离。