CN106166604A - 厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法 - Google Patents

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    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor

Abstract

本发明公开了一种厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法，该方法采用变速浇铸，使整个外层由同时凝固变为逐层凝固，具体浇铸方法如下：整个外层的铁水按照快‑慢‑快的模式依次连续浇铸，首先浇铸铁水总量的20%，浇铸速度控制在5±0.5t/min；紧接着降低浇铸速度浇铸铁水总量的50%，浇铸速度控制在2±0.5t/min；然后升高速度浇铸铁水总量的30%，浇铸速度控制在7±0.5t/min；外层孕育剂随离心浇铸过程加入，加入量为铁水总重量的0.5%。本发明将整个外层以不同的浇铸速度浇铸，消除浇铸后期铁水温度低造成的夹渣、疏松缺陷，消除型内凝固时间长带来的成分偏析问题，减少孕育时间，消除孕育衰退现象，外层硬度均匀性好。

Description

厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法
技术领域
本发明属于压辊制造技术领域，具体涉及一种厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法。
背景技术
高镍铬无限冷硬铸铁轧辊因其具有优良的抗事故性，较好的耐磨及表面质量，是目前热带连轧机精轧后段轧机、特别是成品轧机的主流轧辊，高速钢轧辊尚无法取代。一般来说，高镍铬无限冷硬铸铁轧辊外层的使用厚度为40mm，而为了保证轧辊能够正常使用至报废，避免轧辊使用至后期出现疲劳剥落的问题，轧辊制造商通常会增加10mm的支撑层，即按照≥50mm的外层厚度进行设计，而实际轧辊产品因芯部对外层反蚀量的不可控性，外层厚度存在一定的偏差，成品厚度通常在55-70mm之间。
随着轧制技术快速发展以及对板材质量、板型要求的不断提高，用户对轧辊辊身的尺寸精度的要求也随之大幅提高，现代化轧机配套在轧辊修磨辊型时通常以两侧托肩为基准来修磨辊身，如果基准面即托肩出现硬度不均匀、磨损量不一致的现象，将对辊型的修复产生重大影响。而轧机设计商在轧辊设计时往往未考虑到轧辊的实际生产，将托肩的位置设计在据外圆60-70mm的深度，该位置恰恰处于成品厚度的范围内，这样按传统工艺制造轧辊，会造成托肩处于外层与芯部结合区域的尴尬位置，硬度不均匀且不可控。此种情况轧辊制造商往往需要在托肩处增加单独制作且较为昂贵的托肩套，造成资源的极大浪费。
为保证轧辊托肩硬度均匀性，需对外层的制造厚度进行加厚处理，由传统的≥50mm提高至≥70mm，将成品厚度控制在75-90mm的范围，可保证60-70mm深度的托肩位置全部为外层材质，硬度均匀性可控，减低配套成本。由于外层厚度增加，外层铁水量随之增加，如果保持浇铸速度不变，会造成浇铸时间延长，浇铸后期铁水温度过低，对补缩及浮渣不利。如果提高浇铸速度会造成浇铸温度偏高，型内凝固时间延长，不利于逐层凝固，可能带来成分偏析。因此外层铁水量增加后，无论浇铸时间延长还是型内凝固时间延长，均会造成孕育时间长，孕育衰退现象，影响石墨形态、数量等，进而影响产品使用性能。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种无偏析、利于夹渣上浮和补缩、孕育效果好的厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法，该方法采用变速浇铸，使整个外层由同时凝固变为逐层凝固，具体浇铸方法如下：整个外层的铁水按照快-慢-快的模式依次连续浇铸，首先浇铸铁水总量的20％，浇铸速度控制在5±0.5t/min；紧接着降低浇铸速度浇铸铁水总量的50％，浇铸速度控制在2±0.5t/min；然后升高速度浇铸铁水总量的30％，浇铸速度控制在7±0.5t/min；外层孕育剂随离心浇铸过程加入，加入量为铁水总重量的0.5％。
优选的，所述孕育剂为硅铁粒与硅钡粒的混合物。
进一步的，孕育剂在5±0.5t/min的浇铸速度时加入孕育剂总量的20％，并且硅铁粒与硅钡粒的质量比为3:1，在2±0.5t/min的浇铸速度时加入孕育剂总量的50％，并且硅铁粒与硅钡粒的质量比为1:1，在7±0.5t/min的浇铸速度时加入孕育剂总量的30％，并且硅铁粒与硅钡粒的质量比为1:3。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明将整个外层(工作层)的浇铸分为连续的三段来进行，每段采用不同的浇铸速度，使整个外层由同时凝固变为逐层凝固，消除浇铸后期铁水温度低造成的夹渣、疏松缺陷，消除型内凝固时间长带来的成分偏析问题，减少孕育时间，消除孕育衰退现象，外层硬度均匀性好；本发明外层厚度75-90mm，可保证成品轧辊60-70mm深度的托肩位置全部为外层材质，硬度均匀性可控，减低配套成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明是一种工作层厚度较厚的轧辊外层的浇铸以及孕育方法，由于工作层较厚，因此采用传统的离心浇铸方法浇铸的工作层(外层)存在成分偏析、夹渣、疏松等缺陷，为了消除这些缺陷，保证铸造质量，本发明方法采用变速浇铸的方式进行浇铸，使整个外层由同时凝固变为逐层凝固，外层孕育剂随离心浇铸过程加入，加入量为铁水总重量的0.5％；具体浇铸方法如下：整个外层的铁水按照快-慢-快的模式依次连续浇铸，首先浇铸铁水总量的20％，浇铸速度控制在5±0.5t/min,同时，加入硅铁粒与硅钡粒孕育剂，硅铁粒与硅钡粒的加入量按质量比3:1加入，为孕育剂加入总量的20％；紧接着降低浇铸速度浇铸铁水总量的50％，浇铸速度控制在2±0.5t/min，同时，加入硅铁粒与硅钡粒孕育剂，硅铁粒与硅钡粒的加入量按质量比1:1加入，为孕育剂加入总量的50％；然后升高速度浇铸铁水总量的30％，浇铸速度控制在7±0.5t/min，同时，加入硅铁粒与硅钡粒孕育剂，硅铁粒与硅钡粒的加入量按质量比1:3加入，为孕育剂加入总量的30％。
浇铸原理分析：
初始20％铁水浇铸速度控制在5±0.5t/min，主要是为了保证铁水快速充型；中间50％铁水降低浇铸速度，控制在2±0.5t/min，尽可能保证铁水的逐层凝固，既防止成分偏析，同时又减少双向凝固区的宽度；后期30％铁水按照7±0.5t/min的速度浇入型腔，利于夹渣上浮及后期补缩。这样的浇铸方法，改变了外层铁水的凝固方式，使整个工作层内铁水由同时凝固变为铁水逐层凝固，保证了工作层内铁水成分及组织的一致性，有效降低了工作层内的成分偏析和组织偏差。
孕育剂加入效果分析：
初始20％的铁水由于凝固时间较短，硅铁粒+硅钡粒按照75％+25％的比例加入；中间50％的铁水浇铸速度降低逐层凝固，硅铁粒+硅钡粒按照50％+50％的比例加入；剩余铁水采用大速度浇铸，凝固时间较长，硅铁粒+硅钡粒按照25％+75％的比例加入，这样充分发挥硅钡长效孕育的效果。
以下是一个具体的浇铸实例：
外层设计厚度≥70mm，外层铁水量为3.2t，采用5t的翻包浇铸，孕育剂加入量总量为8kg，是外层铁水量的0.5％。
浇铸及孕育过程如下：
浇铸顺序 浇铸铁水量t 浇铸速度s 硅铁加入量kg 硅钡加入量kg
1 0.7 8 2.625 0.875
2 1.6 48 4 4
3 0.9 8 1.125 3.375
采用上述工艺方法生产的轧辊，每支轧辊可减低两端托肩配套成本近2000元。成品探伤外层厚度达到76-83mm，工作层、结合层探伤无缺陷，辊身硬度为80-83HSD，托肩硬度78-80HSD，托肩硬度均匀性为2HSD。此轧辊使用过程中托肩未出现硬度不均的现象，报废时辊身硬度80-82HSD，基本无落差。

Claims (3)

1.一种厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法，该方法采用变速浇铸，使整个外层由同时凝固变为逐层凝固，具体浇铸方法如下：整个外层的铁水按照快-慢-快的模式依次连续浇铸，首先浇铸铁水总量的20%，浇铸速度控制在5±0.5t/min；紧接着降低浇铸速度浇铸铁水总量的50%，浇铸速度控制在2±0.5t/min；然后升高速度浇铸铁水总量的30%，浇铸速度控制在7±0.5t/min；外层孕育剂随离心浇铸过程加入，加入量为铁水总重量的0.5%。
2.根据权利要求１所述的厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法，其特征在于：所述孕育剂为硅铁粒与硅钡粒的混合物。
3.根据权利要求2所述的厚工作层轧辊外层离心浇铸及孕育方法，其特征在于：孕育剂在5±0.5t/min的浇铸速度时加入孕育剂总量的20%，并且硅铁粒与硅钡粒的质量比为3:1，在2±0.5t/min的浇铸速度时加入孕育剂总量的50%，并且硅铁粒与硅钡粒的质量比为1:1，在7±0.5t/min的浇铸速度时加入孕育剂总量的30% ，并且硅铁粒与硅钡粒的质量比为1:3。
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