CN106077517B - 一种高速钢轧辊的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速钢轧辊的铸造方法，属于铸造领域。本发明通过在冒口上使用人工加压的方式，来加强对下辊颈的补缩效果。经过此方法处理后的高速钢轧辊，下辊颈轴承档缩松区域明显变短，由以前300mm长度缩短至90～100mm，且此处缺陷波高也降低至10％‑15％之间。下辊颈的物理性能也显著提高，高温热处理后下辊颈的抗拉强度由以前的500‑550Mpa提高至600‑650Mpa。

Description

一种高速钢轧辊的铸造方法
技术领域
本发明涉及一种高速钢轧辊的铸造方法，属于铸造领域。
背景技术
随着科学技术的进步，高速钢轧辊在国内已经被广泛应用于板材、型钢、棒线材等领域的轧钢生产，其具有的耐磨性高、强韧性好和抗热裂性能高等优点深受欢迎。
在高速钢实际生产中，如果采取离心复合底注的铸造方式，优点在于能有效控制结合层宽度在5-10mm以内，减少外层和芯部的融合，降低下辊颈的渗合金量。同时底注有利于型腔内夹杂物上浮，结合层不易有夹渣缺陷。但是缺点同样明显，由于下辊颈部位过热度高凝固较慢，容易在此处形成缩松缺陷。下辊颈探伤下来总是在距辊身端面200-500mm的轴承档位置有缩松缺陷波反射，反射波高30％-40％，深度为下辊颈直径的1/4到中心。此缩松缺陷极大降低了下辊颈的强度和抗冲击韧性，增加了断辊风险。
发明内容
由于底注的方法改变了传统轧辊顺序凝固的方式，使下辊颈局部过热，凝固较慢，辊身和冒口位置凝固较快，所以造成由上往下的补缩通道受阻，最终造成下辊颈缩松。
为解决此问题，本发明提供了一种高速钢轧辊的铸造方法，是在浇注完成后一定时间，通过在冒口上使用人工加压的方式，来加强对下辊颈的补缩效果。
所述一定时间t的计算公式如式(1)所示：
t＝(T1-TS)/θ 式(1)，
式(1)中T1表示铁水浇注温度(℃)，TS表示铁水理论固相线(℃)，θ表示铁水在铸型内的冷却速度(℃/min)。
在本发明的一种实施方式中，所述冷却速度θ为于铁水在铸型内的冷却速度平均值。
在本发明的一种实施方式中，所述人工加压是在从加压开始的5分钟内使铸型内铁水高度整个下降辊身高度的5％。
在本发明的一种实施方式中，所述人工加压是以人工加压工具下端球状表面包裹高温耐火石棉布，以每分钟20次的频率匀速向下击打铁水，每次压下量在5mm左右，连续击打5分钟后，使铸型内铁水高度最终下降辊身高度的5％。
在本发明的一种实施方式中，所述人工加压工具包括手柄、连接杆和加压球，所述加压球通过连接杆与手柄连接；所述手柄包裹有防滑材料，所述连接杆为钢材，所述加压球是包裹高温耐火石棉布的实心钢球。
在本发明的一种实施方式中，人工加压工具下端加压球的直径可根据冒口直径适当增减。
在本发明的一种实施方式中，加压之前将铸型的浇注口用粘土封口压实。
由于底注的方法改变了传统轧辊顺序凝固的方式，使下辊颈局部过热，凝固较慢，辊身和冒口位置凝固较快，所以造成由上往下的补缩通道受阻，最终造成下辊颈缩松。本发明通过在冒口上使用人工加压的方式，来加强对下辊颈的补缩效果。经过此方法处理后的高速钢轧辊，下辊颈轴承档缩松区域明显变短，由以前300mm长度缩短至90～100mm，且此处缺陷波高也降低至10％-15％之间。下辊颈的物理性能也显著提高，高温热处理后下辊颈的抗拉强度由以前的500-550Mpa提高至600-650Mpa。
附图说明
图1浇注示意图。
图2加压工具主视图，1：手柄，2：连接杆，3、加压球。
图3加压工具仰视图。
具体实施方式
实施例1
采取离心复合底注的铸造方式浇注轧辊，离心浇注好外层后，采用底注式浇注铸造芯部。芯部辊身规格采用的铁水成分件表1。浇注温度T1为1440℃，理论固相温度TS为1200℃，冷却速度θ为8℃/min，则t＝30min。
表1芯部铁水化学成分(质量分数)
C Si Mn P S Cr Ni Mo Mg
2.8-3.0 2.3-2.5 0.3-0.5 ≤0.05 ≤0.02 ≤0.2 ≤0.5 ≤0.2 ≥0.04
在芯部铁水浇注结束30min后，将铸型的浇注口用粘土封口压实，采用直径为的球状人工加压工具，在冒口以每分钟20次的频率匀速向下击打5分钟后，最终使得铸型内铁水高度整个下降30mm左右。相比未经人工加压处理的轧辊，探伤结果表明人工加压后下辊颈轴承档缩松缺陷段长度由300mm缩短至90mm，缺陷反射波高由40％下降到12％，下辊颈抗拉强度由500Mpa提高至610Mpa。
实施例2
在实施例1的基础上，在芯部铁水浇注结束20min后，采用直径为的球状人工加压工具，在冒口以每分钟20次的频率匀速向下击打5分钟后，最终使得铸型内铁水高度整个下降30mm左右。相比未经人工加压处理的轧辊，探伤结果表明人工加压后下辊颈轴承档缩松缺陷段长度由300mm缩短至236mm。
实施例3
在实施例1的基础上，在芯部铁水浇注结束30min后，采用直径为的球状人工加压工具，在冒口以每分钟40次的频率匀速向下击打5分钟后，最终使得铸型内铁水高度整个下降30mm左右。相比未经人工加压处理的轧辊，探伤结果表明人工加压后下辊颈轴承档缩松缺陷段长度由300mm缩短至92mm。
实施例4
在实施例1的基础上，在芯部铁水浇注结束30min后，采用直径为的球状人工加压工具，在冒口以每分钟35次的频率匀速向下击打5分钟后，最终使得铸型内铁水高度整个下降30mm左右。相比未经人工加压处理的轧辊，探伤结果表明人工加压后下辊颈轴承档缩松缺陷段长度由300mm缩短至89mm。
实施例5
在实施例1的基础上，在芯部铁水浇注结束30min后，铁水处于半凝固状态，采用直径为的球状人工加压工具，在冒口以每分钟15次的频率匀速向下击打5分钟后，最终使得铸型内铁水高度整个下降25mm左右。相比未经人工加压处理的轧辊，探伤结果表明人工加压后下辊颈轴承档缩松缺陷段长度由300mm缩短至201mm。
实施例6
在实施例1的基础上，在芯部铁水浇注结束30min后，采用直径为的球状人工加压工具，在冒口以每分钟15次的频率匀速向下击打8分钟后，最终使得铸型内铁水高度整个下降30mm左右。相比未经人工加压处理的轧辊，探伤结果表明人工加压后下辊颈轴承档缩松缺陷段长度由300mm缩短至172mm。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种高速钢轧辊的铸造方法，其特征在于，是在浇注完成后一定时间，通过在冒口上使用人工加压的方式，来加强对下辊颈的补缩效果；所述一定时间t的计算公式如式(1)所示：
t＝(T1-TS)/θ 式(1)，
式(1)中T1表示铁水浇注温度(℃)，TS表示铁水理论固相线(℃)，θ表示铁水在铸型内的冷却速度(℃/min)；所述人工加压是在从加压开始的5分钟内使铸型内铁水高度最终下降辊身高度的5％；
所述人工加压是以人工加压工具下端球状表面包裹高温耐火石棉布，以每分钟20次的频率匀速向下击打铁水，每次压下量在5mm左右，连续击打5分钟，使铸型内铁水高度最终下降辊身高度的5％；
所述冷却速度θ为铁水在铸型内的冷却速度平均值；
所述人工加压工具包括手柄、连接杆和加压球，所述加压球通过连接杆与手柄连接；所述手柄包裹有防滑材料，所述连接杆为钢材，所述加压球是包裹高温耐火石棉布的实心钢球。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢轧辊的铸造方法，其特征在于，人工加压工具下端加压球的直径根据冒口直径适当增减。
3.根据权利要求1所述的一种高速钢轧辊的铸造方法，其特征在于，加压之前将铸型的浇注口用粘土封口压实。
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