CN109332656A - 一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置及其使用方法，包括电磁感应线圈、保护气体喷射系统和围护体，所述围护体包括炉体和炉体钢板，所述炉体外壁设置有炉体钢板，所述炉体内侧壁设置有电磁感应线圈，所述围护体上设置有保护气体喷射系统，通过保护气体喷射系统向炉体内充入保护气体，所述炉体内侧壁两端对称设置有内密封环，所述炉体两端内侧壁或端面设置有外密封环，且内密封环上表面与外密封环下表面贴合，所述炉体内设置有预制辊芯，且预制辊芯的轴线与炉体轴线重合；本发明加热装置将氮气通入炉体内部，不用在辊芯表面涂抹保护层，避免辊芯因受热不均或升温速率过大，造成保护膜熔融前发生破裂而使防氧化功能失效，引起辊芯发生局部氧化。

Description

一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置及其使用方法

技术领域

本发明属轧辊制备领域，同时涉及气体流动及电磁感应加热技术领域，具体涉及一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置及其使用方法。

背景技术

轧钢生产在钢铁材料加工制造领域中占有极其重要的地位。随着先进轧机和高效轧制技术的出现，轧钢生产过程向着大型化、高速化和自动化方向发展，使得作为轧钢生产中的主要消耗部件轧辊的使用工况变得更为苛刻。轧辊性能的好坏直接影响到轧机的生产率、轧材的表面质量和轧材成本，因此对轧辊生产工艺的研究是国内外轧辊及冶金行业共同关注的一项重要课题。

高速钢复合轧辊是一种新型轧辊，由于它能很好地解决单种材料强度和韧性之间的矛盾，因而可以满足轧钢设备大型化、高速化、自动化和恶劣工作条件的要求。该技术的应用，不但极大的缩短了换辊所占用的时间，减轻了工人的劳动强度，甚至可以实现无规程轧制，给轧材规格的安排带来了更大的自由度。

连铸法是众多高速钢复合轧辊制备方法中较为典型的一种方法。采用该方法制备出的高速钢复合轧辊具有界面结合质量好，内外层金属成分不受限制，成分偏析小，晶粒较细，组织致密，共晶碳化物尺寸细小并且分布较为均匀等优点，受到国内外广大科技工作者的高度关注。

高速钢复合轧辊的连铸法是以锻钢或轧钢作为复合轧辊的预制辊芯，采用连续浇铸的方法成型。生产时，将熔融的复合轧辊工作层钢液不间断地注入到垂直安装的预制辊芯和水冷结晶模之间，并在钢液表面覆盖一定厚度的渣层，以减少氧化和对钢液进行保温，熔融的外层钢液与预制辊芯熔合后凝固，随着拉拔机构不断的将轧辊向下拉动，复合轧辊被连续铸造成型。为了使外层材质能与预制辊芯完全熔敷，需要将预制辊芯加热到一定的温度。但在加热过程中，如不采取措施，预制辊芯表面会不可避免的发生氧化，氧化层的存在会给轧辊的复合质量造成致命的影响。在传统制备工艺中，保护措施是在预制辊芯表面涂抹一定厚度的硅系玻璃保护膜。但这种方法不仅工艺复杂、效率低下，而且辊芯如果受热不均或升温速率过大，都会造成保护膜熔融前发生破裂而使防氧化功能失效，此外熔融的保护膜也将不可避免的混入工作层钢液而造成钢液的污染。

发明内容

本发明的目的是提出一种操作简单、成本低廉，而且不存在保护膜熔破裂及钢液的污染等问题的预制辊芯加热保护技术，以满足当前高速钢复合轧辊的连铸法的工艺需求。

为实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，包括电磁感应线圈、保护气体喷射系统和围护体，所述围护体包括炉体和炉体钢板，所述炉体外壁设置有炉体钢板，所述炉体内侧壁设置有电磁感应线圈，所述围护体上设置有保护气体喷射系统，通过保护气体喷射系统向炉体内充入保护气体，所述炉体内侧壁两端对称设置有内密封环，所述炉体两端内侧壁或端面设置有外密封环，且内密封环上表面与外密封环下表面贴合，所述炉体内设置有预制辊芯，且预制辊芯的轴线与炉体轴线重合。

所述电磁感应线圈材质为紫铜，且沿炉体长度方向均布，所述电磁感应线圈采用中频电源，频率为1000-3500Hz。

所述保护气体喷射系统包括总管、支管和环管，所述总管输出端与若干支管输入端相连，支管输出端与环管输入端相连，环管设置在炉体内壁上，且沿炉体长度方向均布，环管正对预制辊芯一侧开设有若干喷口，所述总管和支管对称设置于环管两侧。

所述喷口呈圆台形，大端开口面向预制辊芯表面，所述喷口静压力为2000-8000Pa。

所述保护气体设置为氮气，其纯度大于99％。

所述内密封环和外密封环呈开孔的圆片状，外密封环材质由高温浇注料预制，内密封环材质为耐火纤维预制，内密封环的内圆面与预制辊芯外圆面紧密贴合，所述外密封环的内径比内密封环的内径大10-50mm。

所述炉体为圆柱形，由高温浇注料浇注而成，所述炉体内为正压，压力为100-300Pa。

一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置加热预制辊芯的使用方法，采用一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，包括以下步骤：

步骤1，预制加热装置的组成部分，根据实际的生产情况，制作炉体、炉体钢板、外密封环、内密封环、电磁感应线圈、总管、支管、环管和喷口；

步骤2，将预制辊芯放置于炉体内，且保证预制辊芯的轴线与炉体的轴线重合；

步骤3，通过保护气体喷射系统向炉体通入氮气，且通入氮气3-5min后，炉体内的空气完全由氮气代替，随后打开电磁感应线圈的开关加热预制辊芯，同时开启拉坯装置，使预制辊芯在炉体内自上而下移动，当预制辊芯移动至炉体出口时，即达到要求的加热温度，预制辊芯加热完成。

本发明的有益效果为：

1、本发明加热装置通过将氮气通入炉体内部，不需要在辊芯表面涂抹保护层，避免辊芯因受热不均或升温速率过大，造成保护膜熔融前发生破裂而使防氧化功能失效，引起辊芯发生局部氧化。

2、本发明加热装置可避免连铸熔池内钢液由于保护涂层的熔融而发生污染，同时避免由于局部保护涂层的粘附而使预制辊芯和工作层难以实现冶金结合。

3、本发明加热装置不仅提高了工作效率，而且还降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1为本发明加热装置外密封圈在炉体内壁的整体结构示意图；

图2为本发明加热装置外密封圈在炉体端面的整体结构示意图；

图3为本发明环管部分结构示意图；

图4为A处结构示意图；

1-电磁感应线圈，2-炉体，3-炉体钢板，4-内密封环，5-外密封环，6-预制辊芯，7-总管，8-支管，9-环管，10-喷口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图4所示，一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，包括电磁感应线圈1、保护气体喷射系统和围护体，所述围护体包括炉体2和炉体钢板3，所述炉体2外壁设置有炉体钢板3，炉体钢板3以保证炉体2的强度需求，所述炉体2为圆柱形，由高温浇注料浇注而成，炉体2长度依据拉坯速度、电磁感应加热功率及加热终了温度而定，所述炉体2内为正压，压力为100-300Pa，防止外部空气进入炉体2内，影响预制辊芯6的表面加工质量，所述炉体2内侧壁设置有电磁感应线圈1，所述电磁感应线圈1材质为紫铜，且沿炉体2长度方向均布，所述电磁感应线圈1采用中频电源，频率为1000-3500Hz，所述围护体上设置有保护气体喷射系统，所述保护气体喷射系统包括总管7、支管8和环管9，所述总管7输出端与若干支管8输入端相连，支管8输出端与环管9输入端相连，环管9设置在炉体2内壁上，且沿炉体2长度方向均布，环管9的数量依据炉体2长度设置，环管9正对预制辊芯6一侧开设有若干喷口10，所述喷口10呈圆台形，大端开口面向预制辊芯6表面，所述喷口10静压力为2000-8000Pa，所述总管7和支管8对称设置于环管9两侧，通过保护气体喷射系统向炉体2内充入保护气体，所述保护气体设置为氮气，其纯度大于99％，所述炉体2内侧壁两端对称设置有内密封环4，所述炉体2两端内侧壁或端面设置有外密封环5，且内密封环4上表面与外密封环5下表面贴合，所述内密封环4和外密封环5呈开孔的圆片状，外密封环5材质由高温浇注料预制，内密封环4材质为耐火纤维预制，内密封环4的内圆面与预制辊芯6外圆面紧密贴合，所述外密封环5的内径比内密封环4的内径大10-50mm，所述炉体2内设置有预制辊芯6，且预制辊芯6的轴线与炉体2轴线重合。

实施例1

本实施例将直径为400mm的预制辊芯6由25℃加热到800℃，本实施例中外密封圈5对称安装在炉体2的端面处。

一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置加热预制辊芯的使用方法，采用一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，包括以下步骤：

步骤1，预制加热装置的组成部分，根据实际的生产情况，制作炉体2，其长度为1200mm，外径为700mm，内径为500mm；制作炉体钢板3，其厚度为4mm，材质为Q235B；制作外密封环5，其外径为700mm，内径为450mm，厚度为10mm；制作内密封环4，其外径为500mm，内径为400mm，厚度为25mm；制作电磁感应线圈1，采用φ10mm×2mm紫铜圆管，缠绕圈数为28圈，镶嵌在炉体2内侧，裸露一半，以减少炉体2对感应磁场的遮蔽作用，加热时采用中频电源，频率为2500Hz，加热功率为35Kw；制作总管7，总管7采用φ25mm×1.5mm无缝钢管；制作支管8，支管8采用φ16mm×1.5mm无缝钢管；制作环管9和喷口10，环管9采用φ16mm×2.5mm无缝钢管，环管9数量为3支，且沿炉体2长度方向均布，每个环管9的一侧开设15个喷口10，且喷口10沿环管9周向均匀布置，喷口10大端开口直径为5mm，小端开口直径为3mm，喷口10处的静压力为2800Pa；

步骤2，将预制辊芯6放置于炉体2内，且保证预制辊芯6的轴线与炉体2的轴线重合；

步骤3，通过保护气体喷射系统向炉体2内通入纯度为99％的氮气，供入状态温度为25℃，炉体2内压力为150Pa，且通入氮气5min后，炉体2内的空气完全由氮气代替，随后打开电磁感应线圈1的开关加热预制辊芯6，同时开启拉坯装置，拉坯速度为0.3m/min，使预制辊芯6在炉体2内自上而下移动，当预制辊芯6移动至炉体2出口时，即达到800℃，预制辊芯6加热完成。

实施例2

本实施例将直径为350mm的预制辊芯6由20℃加热到850℃，本实施例中外密封圈5对称安装在炉体2内壁上。

一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置加热预制辊芯的使用方法，采用一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，包括以下步骤：

步骤1，预制加热装置的组成部分，根据实际的生产情况，制作炉体2，其长度为1000mm，外径为650mm，内径为450mm；制作炉体钢板3，其厚度为4mm，材质为Q235B；制作外密封环5，其外径为450mm，内径为400mm，厚度为20mm；制作内密封环4，其外径为450mm，内径为350mm，厚度为30mm；制作电磁感应线圈1，采用φ10mm×2mm紫铜圆管，缠绕圈数为25圈，镶嵌在炉体2内侧，裸露一半，加热时采用中频电源，频率为3000Hz，加热功率为32Kw；制作总管7，总管7采用φ25mm×1.5mm无缝钢管；制作支管8，支管8采用φ16mm×1.5mm无缝钢管；制作环管9和喷口10，环管9采用φ16mm×2.5mm无缝钢管，环管9数量为3支，且沿炉体2长度方向均布，每个环管9的一侧开设15个喷口10，且喷口10沿环管9周向均匀布置，喷口10大端开口直径为4mm，小端开口直径为2.5mm，喷口10处的静压力为2000Pa；

步骤2，将预制辊芯6放置于炉体2内，且保证预制辊芯6的轴线与炉体2的轴线重合；

步骤3，通过保护气体喷射系统向炉体2内通入纯度为99％的氮气，供入状态温度为20℃，炉体2内压力为120Pa，且通入氮气3min后，炉体2内的空气完全由氮气代替，随后打开电磁感应线圈1的开关加热预制辊芯6，同时开启拉坯装置，使预制辊芯6在炉体2内自上而下移动，当预制辊芯6移动至炉体2出口时，即达到850℃，预制辊芯6加热完成。

Claims (8)

1.一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于，包括电磁感应线圈、保护气体喷射系统和围护体，所述围护体包括炉体和炉体钢板，所述炉体外壁设置有炉体钢板，所述炉体内侧壁设置有电磁感应线圈，所述围护体上设置有保护气体喷射系统，通过保护气体喷射系统向炉体内充入保护气体，所述炉体内侧壁两端对称设置有内密封环，所述炉体两端内侧壁或端面设置有外密封环，且内密封环上表面与外密封环下表面贴合，所述炉体内设置有预制辊芯，且预制辊芯的轴线与炉体轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于：所述电磁感应线圈材质为紫铜，且沿炉体长度方向均布，所述电磁感应线圈采用中频电源，频率为1000-3500Hz。

3.根据权利要求1所述的一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于：所述保护气体喷射系统包括总管、支管和环管，所述总管输出端与若干支管输入端相连，支管输出端与环管输入端相连，环管设置在炉体内壁上，且沿炉体长度方向均布，环管正对预制辊芯一侧开设有若干喷口，所述总管和支管对称设置于环管两侧。

4.根据权利要求3所述的一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于：所述喷口呈圆台形，大端开口面向预制辊芯表面，所述喷口静压力为2000-8000Pa。

5.根据权利要求1所述的一种高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于：所述保护气体设置为氮气，其纯度大于99％。

6.根据权利要求1所述的一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于：所述内密封环和外密封环呈开孔的圆片状，外密封环材质由高温浇注料预制，内密封环材质为耐火纤维预制，内密封环的内圆面与预制辊芯外圆面紧密贴合，所述外密封环的内径比内密封环的内径大10-50mm。

7.根据权利要求1所述的一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于：所述炉体为圆柱形，由高温浇注料浇注而成，所述炉体内为正压，压力为100-300Pa。

8.一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置加热预制辊芯的使用方法，采用权利要求1所述一种连铸高速钢复合轧辊预制辊芯加热装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，预制加热装置的组成部分，根据实际的生产情况，制作炉体、炉体钢板、外密封环、内密封环、电磁感应线圈、总管、支管、环管和喷口；

步骤2，将预制辊芯放置于炉体内，且保证预制辊芯的轴线与炉体的轴线重合；

步骤3，通过保护气体喷射系统向炉体通入氮气，且通入氮气3-5min后，炉体内的空气完全由氮气代替，随后打开电磁感应线圈的开关加热预制辊芯，同时开启拉坯装置，使预制辊芯在炉体内自上而下移动，当预制辊芯移动至炉体出口时，即达到要求的加热温度，预制辊芯加热完成。