CN109590452A - 一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，将渣液加入到中频感应电炉中，然后取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，炉体加热温度为1450‑1470℃，得渣铁混合液，然后进行炉内处理和炉外处理，最后将渣铁混合液注入定量浇注钢包中；该发明，在外层合金中加入碳化物形成元素，增加碳化物的含量，增加Cr、Mn元素，减少石墨化元素的含量，并利用Cr、Mo改善热稳定性作用；为保证基体为针、片状组织，加入一定量的镍合金进行控制，再结合碳当量的基础调控，实现多元中、低合金化，获得优良的耐磨、耐热性能。

Description

一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺
技术领域
本发明涉及轧辊技术领域，具体涉及一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺。
背景技术
我国中、小型轧辊年产量在3000吨以上的有近80家，这些企业均采用常法铸造和离心铸造的方式生产轧辊，在制造方式和内容上大多处于“旗鼓相当”的水平，产品早已开始形成市场恶性竞争局面，尽管如此，中、小型轧辊的生产平均利润仍可维持在10％～35％的基础上，这方面落差主要体现于原材料的供货渠道和轧辊产品合格率的高低上。
为了满足重工业、装备制造业向大型化、高效率化和产品稳定化形式发展的需要，钢铁业轧钢企业迫切希望轧辊的力学性能、使用性能能获得进一步的提高，并对轧辊产品的品质、档次、质量稳定性、可靠性和安全性提出了更为严格的要求。因此，国内、外的研究机构、生产厂家都在这方面投入了大量的人力、物力，以寻求技术创新，寻求更高品质的轧辊产品问世。
离心铸造是将金属液通过注入离心铸造机，使其在高速旋转的离心力作用下充型凝固，用离心铸造法成形轧辊其组织致密。
电渣熔铸是电渣通过自耗电极和熔化渣池析出热量(渣阻热)，使自耗电极逐渐熔化，熔液汇聚成滴，通过渣池落入金属熔池得到精炼。由于钢、渣反应温度高(1700～1900℃)，钢、渣充分接触，钢、渣界面毛细振荡强化精炼过程，以及渣池强烈搅拌，使钢液中非金属夹杂物为炉渣吸附及熔解。通过物理化学反应，钢液中有害气体(O、N、H)及有害元素(S、P、Pb、Bi、Sn)充分去除。
目前，离心铸造和电渣熔铸已广泛应用于轧辊生产上，但是由于液渣成分的不同，生产出的轧辊性能各异，且品质都不够理想，并且现有方法制备的轧辊硬度、耐磨性、热稳定性和抗热疲劳性的综合力学性能比较差，同时现有的卧式离心机使用起来不方便，因此设计一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，采用卧式离心铸造和顶注填芯法相结合浇注离心复合铸铁轧辊的生产工艺；通过加入有效的合金化元素来提高轧辊的耐磨、抗裂等性能，通过填芯复合措施，把具有不同组织的内外层金属实现牢固的冶金结合；通过V-Ti-Zn复合孕育剂和Y-Ca-Te复合变质剂对辊面层冷硬铸铁的进行复合孕育处理和复合变质处理，提高铸铁轧辊产品的综合力学性能和产品质量。
在外层合金中加入碳化物形成元素，增加碳化物的含量，增加Cr、Mn元素，减少石墨化元素的含量，并利用Cr、Mo改善热稳定性作用；为保证基体为针、片状组织，加入一定量的镍合金进行控制，再结合碳当量的基础调控，实现多元中、低合金化，获得优良的耐磨、耐热性能；芯部材质设计为球墨铸铁，为保证轧辊的抗断、抗事故能力，降低了芯部的碳化物量；在合金成份的设计中，适当放宽P的含量,从而改善轧辊生产过程中铁水的流动性，减少轧辊热裂纹的产生。通过减少面层与芯部成份差异过大，达到内外层牢固的结合。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，该复合轧辊包括外层和辊芯，
所述外层的化学组成成分是：C:2.9-3.5％、Si:0.3-0.8％、Mn:0.2-0.5％、P:≤0.35％、S≤0.10％、Cr:0.6-1.5％、Ni:3.0-4.5％、Mo:0.3-0.6％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
所述辊芯的化学组成成分是：C:3.1-3.5％、Si:1.8-2.5％、Mn:0.4-0.6％、P:≤0.2％、S≤0.03％、Cr:0.3-0.5％、Mo:0.2-0.4％、Re:0.03-0.05％、Mg:≥0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
该复合轧辊通过下述步骤制备得到：
1)轧辊外层的熔炼：将渣液加入到中频感应电炉中，然后取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，炉体加热温度为1450-1470℃，得渣铁混合液，然后进行炉内处理和炉外处理，最后将渣铁混合液注入定量浇注钢包中；
2)在铸型内表面均匀喷涂上一层改性涂料，然后将钢包中的渣铁混合液浇入在卧式离心机上旋转的铸型内，铸型转速为650-670转/分，浇注温度为1370-1400℃，浇注时间为35-50s，当渣铁混合液浇注完成后，保持铸型继续旋转14-17min，然后进行配箱处理；
3)用工频感应电炉制备得到球墨铸铁铁水，将铁水从竖立在铸型中心部位的浇注管对轧辊辊身壳体进行填芯处理，浇注温度为1330-1380℃，填芯时间为1.5-3min，开箱清理轧辊毛坯，得预处理离心电渣熔铸双基复合轧辊；
4)热处理：轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，最后精加工至规定的尺寸和精度，将成品包装入库。
作为本发明进一步的方案：所述铸型停转到开始注入填芯铁水的时间为3-5min。
作为本发明进一步的方案：所述改性涂料喷涂的厚度为1.5-2mm，型温为170-190℃。
作为本发明进一步的方案：所述炉内处理的步骤如下：依次向炉内渣铁混合液加入占混合液重量0.1-0.3％的钒和占混合液重量0.05-0.1％的钇钙；
炉外处理的步骤如下：将占混合液重量0.02-0.04％的碲和占混合液重量0.01-0.03％的锌投入钢包中，并在出铁时随流加入占混合液重量0.2-0.45％的钛；
V-Ti-Zn组成复合孕育剂；Y-Ca-Te组成复合变质剂。
作为本发明进一步的方案：所述配箱处理的步骤如下：待轧辊外层液体凝固后，得辊身壳体毛胚，将铸型吊立起来与辊颈与冒口箱铸型、底箱铸型、浇注管组立装配在一起。
作为本发明进一步的方案：所述渣液通过下述步骤制备得到：将55-65％的氟化钙和25-35％的三氧化二铝及5-15％的氧化镁置于炉内熔化成渣液。
作为本发明进一步的方案：所述回火的温度为500-550℃；
作为本发明进一步的方案：所述改性涂料通过下述步骤制备得到：首先将80-100份高铝性粉加入到搅拌反应釜中，然后将25-300份乙醇加入反应釜中，搅拌混合10-20分钟，最后将3-6份膨润土、0.2-0.5份聚乙烯醇缩丁醛、2-5份热塑性酚醛树脂、0.2-0.25份正丁醇和2-6份云母粉依次加入到搅拌反应釜中，再次搅拌混合30-40分钟即可得到改性涂料；
作为本发明进一步的方案：所述步骤2)中的卧式离心机包括储液箱、第一气缸活塞杆、自锁滚轮、料液输送管、底座、气缸、套筒、轴承、连轴节、驱动电机、夹板、第二气缸活塞杆、铸型、盖板、伺服电机和转轴，所述底座的顶部一端滑动连接两第一气缸活塞杆，所述第一气缸活塞杆由气缸驱动伸缩，两所述第一气缸活塞杆的两侧均设置有自锁滚轮，所述自锁滚轮与底座顶部设置的滚轮滑槽配合滚动，其中一根第一气缸活塞杆的一侧固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴与转轴连接，所述转轴位于两第一气缸活塞杆之间，且与两第一气缸活塞杆传动连接，所述转轴的中心处固定安装有储液箱，所述储液箱的一侧安装有料液输送管，所述料液输送管伸入铸型内进行浇注；
所述底座的顶部另一端固定安装有驱动电机，所述驱动电机的通过连轴节与轴承的一端连接，所述轴承的另一端与套筒传动连接，第二气缸活塞杆的一端伸入套筒的内部与夹板传动连接，所述夹板与套筒的内壁滑动连接，所述第二气缸活塞杆的另一端焊接固定有气缸，所述夹板用于固定套筒内部设置的铸型，所述套筒的一侧设置有盖板。
作为本发明进一步的方案：所述夹板为弧形夹板。
本发明的有益效果：
1、由氟化钙、氧化镁和三氧化二铝熔化后形成的渣体可以除去铁水中的气体杂质，同时又可对铁水进行保温，除去杂质后的铁水再次浇铸使得得到的产品的性能更加合理；该原料制备的改性涂料与原锆英粉的涂刷性、覆盖性和抗粘性基本相同，但是比原锆英粉更加便宜，实惠；
2、在外层合金中加入碳化物形成元素，增加碳化物的含量，增加Cr、Mn元素，减少石墨化元素的含量，并利用Cr、Mo改善热稳定性作用；为保证基体为针、片状组织，加入一定量的镍合金进行控制，再结合碳当量的基础调控，实现多元中、低合金化，获得优良的耐磨、耐热性能；芯部材质设计为球墨铸铁，为保证轧辊的抗断、抗事故能力，降低了芯部的碳化物量；在合金成份的设计中，适当放宽P的含量,从而改善轧辊生产过程中铁水的流动性，减少轧辊热裂纹的产生。通过减少面层与芯部成份差异过大，达到内外层牢固的结合；
3、通过加入有效的合金化元素来提高轧辊的耐磨、抗裂等性能，通过V-Ti-Zn复合孕育剂和Y-Ca-Te复合变质剂对辊面层冷硬铸铁的进行复合孕育处理和复合变质处理，提高铸铁轧辊产品的综合力学性能和产品质量；在500～550℃之间进行回火，经该温度范围内热处理的轧辊工作层内部组织中的残余奥氏体已全部分解，金相组织为回火屈氏体+回火索氏体,轧辊的工作层硬度均布在HSD70～85之间；
4、首先通过自锁滚轮滚动将料液输送管插入到铸型中，然后将钢包中的铁液倒入储液箱中，通过料液输送管流入铸型中；驱动电机通过连轴节和轴承带动套筒转动，进行离心处理；通过气缸驱动第一气缸活塞杆伸缩，便于带动储液箱上升与下降，便于调节高度，方便使用，同时通过伺服电机带动转轴转动，从而带动储液箱倾斜，便于浇注；将铸型放入到套筒中，通过气缸工作带动第二气缸活塞杆伸长，从而带动夹板下降，从而固定铸型，反之既可松开铸型，便于固定不同型号的铸型，便于使用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中卧式离心机整体结构示意图。
图2是本发明中卧式离心机第一气缸活塞杆整体结构示意图。
图3是本发明实施例4中第一种孕育剂与变质剂计算图表示意图。
图4是本发明实施例4中第二种孕育剂与变质剂计算图表示意图。
图5是本发明实施例4中第三种孕育剂与变质剂计算图表示意图。
图中：1、储液箱；2、第一气缸活塞杆；3、自锁滚轮；4、料液输送管；5、底座；6、气缸；7、套筒；8、轴承；9、连轴节；10、驱动电机；11、夹板；12、第二气缸活塞杆；13、铸型；14、盖板；15、伺服电机；16、转轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺；
实施例1
一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，该复合轧辊包括外层和辊芯，
所述外层的化学组成成分是：C:2.9％、Si:0.3％、Mn:0.2％、P:≤0.35％、S≤0.10％、Cr:0.6％、Ni:3.0％、Mo:0.3％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
所述辊芯的化学组成成分是：C:3.1％、Si:1.8％、Mn:0.4％、P:≤0.2％、S≤0.03％、Cr:0.3％、Mo:0.2％、Re:0.03％、Mg:≥0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
该复合轧辊通过下述步骤制备得到：
1)轧辊外层的熔炼：将渣液加入到中频感应电炉中，渣液通过下述步骤制备得到：将55％的氟化钙和30％的三氧化二铝及15％的氧化镁置于炉内熔化成渣液，然后取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，炉体加热温度为1450℃，得渣铁混合液，然后进行炉内处理和炉外处理，炉内处理的步骤如下：依次向炉内渣铁混合液加入占混合液重量0.1％的钒和占混合液重量0.05％的钇钙；炉外处理的步骤如下：将占混合液重量0.02％的碲和占混合液重量0.01％的锌投入钢包中，并在出铁时随流加入占混合液重量0.2％的钛；最后将渣铁混合液注入定量浇注钢包中；
2)在铸型内表面均匀喷涂上一层改性涂料，改性涂料喷涂的厚度为1.5mm，型温为170℃，然后将钢包中的渣铁混合液浇入在卧式离心机上旋转的铸型内，铸型转速为650转/分，浇注温度为1370℃，浇注时间为35s，当渣铁混合液浇注完成后，保持铸型继续旋转14min，然后进行配箱处理，配箱处理的步骤如下：待轧辊外层液体凝固后，得辊身壳体毛胚，将铸型吊立起来与辊颈与冒口箱铸型、底箱铸型、浇注管组立装配在一起；铸型停转到开始注入填芯铁水的时间为3min；
3)用工频感应电炉制备得到球墨铸铁铁水，将铁水从竖立在铸型中心部位的浇注管对轧辊辊身壳体进行填芯处理，浇注温度为1330℃，填芯时间为1.5min，开箱清理轧辊毛坯，得预处理离心电渣熔铸双基复合轧辊；
4)热处理：轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，回火的温度为500℃，最后精加工至规定的尺寸和精度，将成品包装入库。
其中：V-Ti-Zn组成复合孕育剂；Y-Ca-Te组成复合变质剂。
所述改性涂料通过下述步骤制备得到：首先将80份高铝性粉加入到搅拌反应釜中，然后将25份乙醇加入反应釜中，搅拌混合10分钟，最后将3份膨润土、0.2份聚乙烯醇缩丁醛、2份热塑性酚醛树脂、0.2份正丁醇和2份云母粉依次加入到搅拌反应釜中，再次搅拌混合30分钟即可得到改性涂料。
实施例2
一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，该复合轧辊包括外层和辊芯，
所述外层的化学组成成分是：C:3.5％、Si:0.8％、Mn:0.5％、P:≤0.35％、S≤0.10％、Cr:1.5％、Ni:4.5％、Mo:0.6％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
所述辊芯的化学组成成分是：C:3.5％、Si:2.5％、Mn:0.6％、P:≤0.2％、S≤0.03％、Cr:0.5％、Mo:0.4％、Re:0.05％、Mg:≥0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
该复合轧辊通过下述步骤制备得到：
1)轧辊外层的熔炼：将渣液加入到中频感应电炉中，渣液通过下述步骤制备得到：将65％的氟化钙和25％的三氧化二铝及10％的氧化镁置于炉内熔化成渣液，然后取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，炉体加热温度为1470℃，得渣铁混合液，然后进行炉内处理和炉外处理，炉内处理的步骤如下：依次向炉内渣铁混合液加入占混合液重量0.3％的钒和占混合液重量0.1％的钇钙；炉外处理的步骤如下：将占混合液重量0.04％的碲和占混合液重量0.03％的锌投入钢包中，并在出铁时随流加入占混合液重量0.45％的钛；最后将渣铁混合液注入定量浇注钢包中；
2)在铸型内表面均匀喷涂上一层改性涂料，改性涂料喷涂的厚度为2mm，型温为190℃，然后将钢包中的渣铁混合液浇入在卧式离心机上旋转的铸型内，铸型转速为670转/分，浇注温度为1400℃，浇注时间为50s，当渣铁混合液浇注完成后，保持铸型继续旋转17min，然后进行配箱处理，配箱处理的步骤如下：待轧辊外层液体凝固后，得辊身壳体毛胚，将铸型吊立起来与辊颈与冒口箱铸型、底箱铸型、浇注管组立装配在一起；铸型停转到开始注入填芯铁水的时间为5min；
3)用工频感应电炉制备得到球墨铸铁铁水，将铁水从竖立在铸型中心部位的浇注管对轧辊辊身壳体进行填芯处理，浇注温度为1380℃，填芯时间为3min，开箱清理轧辊毛坯，得预处理离心电渣熔铸双基复合轧辊；
4)热处理：轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，回火的温度为550℃，最后精加工至规定的尺寸和精度，将成品包装入库。
其中：V-Ti-Zn组成复合孕育剂；Y-Ca-Te组成复合变质剂。
所述改性涂料通过下述步骤制备得到：首先将100份高铝性粉加入到搅拌反应釜中，然后将300份乙醇加入反应釜中，搅拌混合20分钟，最后将6份膨润土、0.5份聚乙烯醇缩丁醛、5份热塑性酚醛树脂、0.25份正丁醇和6份云母粉依次加入到搅拌反应釜中，再次搅拌混合40分钟即可得到改性涂料。
实施例3
一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，该复合轧辊包括外层和辊芯，
所述外层的化学组成成分是：C:3.0％、Si:0.5％、Mn:0.3％、P:≤0.35％、S≤0.10％、Cr:1.0％、Ni:4.0％、Mo:0.4％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
所述辊芯的化学组成成分是：C:3.3％、Si:2.0％、Mn:0.5％、P:≤0.2％、S≤0.03％、Cr:0.4％、Mo:0.3％、Re:0.04％、Mg:≥0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
该复合轧辊通过下述步骤制备得到：
1)轧辊外层的熔炼：将渣液加入到中频感应电炉中，渣液通过下述步骤制备得到：将60％的氟化钙和30％的三氧化二铝及10％的氧化镁置于炉内熔化成渣液，然后取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，炉体加热温度为1460℃，得渣铁混合液，然后进行炉内处理和炉外处理，炉内处理的步骤如下：依次向炉内渣铁混合液加入占混合液重量0.2％的钒和占混合液重量0.08％的钇钙；炉外处理的步骤如下：将占混合液重量0.03％的碲和占混合液重量0.02％的锌投入钢包中，并在出铁时随流加入占混合液重量0.3％的钛；最后将渣铁混合液注入定量浇注钢包中；
2)在铸型内表面均匀喷涂上一层改性涂料，改性涂料喷涂的厚度为1.8mm，型温为180℃，然后将钢包中的渣铁混合液浇入在卧式离心机上旋转的铸型内，铸型转速为660转/分，浇注温度为1390℃，浇注时间为45s，当渣铁混合液浇注完成后，保持铸型继续旋转15min，然后进行配箱处理，配箱处理的步骤如下：待轧辊外层液体凝固后，得辊身壳体毛胚，将铸型吊立起来与辊颈与冒口箱铸型、底箱铸型、浇注管组立装配在一起；铸型停转到开始注入填芯铁水的时间为4min；
3)用工频感应电炉制备得到球墨铸铁铁水，将铁水从竖立在铸型中心部位的浇注管对轧辊辊身壳体进行填芯处理，浇注温度为1350℃，填芯时间为2min，开箱清理轧辊毛坯，得预处理离心电渣熔铸双基复合轧辊；
4)热处理：轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，回火的温度为530℃，最后精加工至规定的尺寸和精度，将成品包装入库。
其中：V-Ti-Zn组成复合孕育剂；Y-Ca-Te组成复合变质剂。
所述改性涂料通过下述步骤制备得到：首先将90份高铝性粉加入到搅拌反应釜中，然后将200份乙醇加入反应釜中，搅拌混合15分钟，最后将5份膨润土、0.4份聚乙烯醇缩丁醛、4份热塑性酚醛树脂、0.23份正丁醇和4份云母粉依次加入到搅拌反应釜中，再次搅拌混合35分钟即可得到改性涂料。
实施例4：
运用试验设计和数据处理方法，根据辊面层冷硬铸铁主合金添加元素Ni、Cr、Mo、Y-Ca-Te复合变质剂和V-Ti-Zn复合孕育剂对轧辊材料的硬度、抗拉强度、冲击韧性等力学性能的影响；结果如下表：
回归分析方案设计表
试验炉次所对应的的力学性能表
S1:计算回归系数，求取回归方程：
易知回归模型为：Wi＝a+bx+cy+dz+et+fu
根据一次回归正交试验设计有：
a＝1/8(421+438+456+451+411+409+461+458)＝438.125
b＝1/8(-421+438-456-451+411+409-461+458)＝-9.125
运用相同的方法可以求得c＝7.125,d＝15.125,e＝5.375,f＝3.875。
于是有回归方程：
W1＝438.125-9.125x+7.125y+15.125z+5.375t+3.875u (1)
同理可得：
W2＝1.7225+0.08x+0.2675y-0.125z-0.0275t+0.2975u (2)
W3＝81.8-0.7x+0.25y-1.275z+0.525t+1.225u (3)
W4＝460.5-1.75x+1.75y+6.75z-5.75t+7u (4)
W5＝2.44+0.0925x+0.0725y+0.0225z-0.0025t-0.085 (5)
W6＝81.4875+0.0875x+0.1125y+0.0625z-1.3625t+0.4125u (6)
W7＝441.875-5.875x+0.875y+6.125z-5.125t+8.375u (7)
W8＝78.6625+0.3125x-0.9375y-0.6625z-1.0125t-0.0125u (8)
S2:通过回归方程进行合金成分的优化：
S21：当含Cr量为0.70％，含Ni量为4.0％，含Mo量为0.25％时，则x＝-1，y＝0，z＝-1，代入(1)(2)(3)得：
W1＝432.125+5.375t+3.875u
W2＝1.7675-0.0275t+0.2975u
W3＝83.775+0.525t+1.225u
以孕育剂为横坐标，变质剂为纵坐标做计算图表，如图3所示，阴影线标出的区域为具有最佳力学性能的区域，可以推算出最佳孕育剂和变质剂的含量。
S22：当含Cr量为0.70％，含Ni量为4.0％，含Mo量为0.4％时，则x＝-1，y＝0，z＝0，代入(4)(5)(6)得：
W4＝462.25-5.75t+7u
W5＝2.3475-0.0025t-0.085u
W6＝81.4-1.3625t+0.4125u
同理有：如图4所示：
S23：当含Cr量为0.70％，含Ni量为4.0％，含Mo量为0.55％时，则x＝-1，y＝0，z＝1，代入(7)(8)得：
W7＝453.875-5.125t+8.375u
W8＝77.6875-1.0125t-0.0125u
同理有：如图5所示：
通过上述表格可知：在离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺中，通过加入一定量的Ni、Cr和Mn元素，使得轧辊具有良好的耐磨、耐热等性能，然后通过V-Ti-Zn复合孕育剂和新型Y-Ca-Te复合变质剂对辊面层冷硬铸铁的进行复合孕育处理和复合变质处理，提高铸铁轧辊产品的综合力学性能和产品质量。
所述步骤2)中的卧式离心机包括储液箱1、第一气缸活塞杆2、自锁滚轮3、料液输送管4、底座5、气缸6、套筒7、轴承8、连轴节9、驱动电机10、夹板11、第二气缸活塞杆12、铸型13、盖板14、伺服电机15和转轴16，底座5的顶部一端滑动连接两第一气缸活塞杆2，第一气缸活塞杆2由气缸驱动伸缩，两第一气缸活塞杆2的两侧均设置有自锁滚轮3，自锁滚轮3与底座5顶部设置的滚轮滑槽配合滚动，其中一根第一气缸活塞杆2的一侧固定连接有驱动电机10，驱动电机10的输出轴与转轴16连接，转轴16位于两第一气缸活塞杆2之间，且与两第一气缸活塞杆2传动连接，转轴16的中心处固定安装有储液箱1，储液箱1的一侧安装有料液输送管4，料液输送管4伸入铸型13内进行浇注；
底座5的顶部另一端固定安装有驱动电机10，驱动电机10的通过连轴节9与轴承8的一端连接，轴承8的另一端与套筒7传动连接，第二气缸活塞杆12的一端伸入套筒7的内部与夹板11传动连接，夹板11为弧形夹板，便于固定铸型13，夹板11与套筒7的内壁滑动连接，第二气缸活塞杆12的另一端焊接固定有气缸6，夹板11用于固定套筒7内部设置的铸型13，套筒7的一侧设置有盖板14。
本发明的工作原理：首先通过自锁滚轮3滚动将料液输送管4插入到铸型13中，然后将钢包中的铁液倒入储液箱1中，通过料液输送管4流入铸型13中；驱动电机10通过连轴节9和轴承8带动套筒7转动，进行离心处理；通过气缸驱动第一气缸活塞杆2伸缩，便于带动储液箱1上升与下降，便于调节高度，方便使用，同时通过伺服电机15带动转轴16转动，从而带动储液箱1倾斜，便于浇注；将铸型13放入到套筒7中，通过气缸6工作带动第二气缸活塞杆12伸长，从而带动夹板11下降，从而固定铸型13，反之既可松开铸型13，便于固定不同型号的铸型13，便于使用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺，其特征在于，该复合轧辊包括外层和辊芯，
所述外层的化学组成成分是：C:2.9-3.5％、Si:0.3-0.8％、Mn:0.2-0.5％、P:≤0.35％、S≤0.10％、Cr:0.6-1.5％、Ni:3.0-4.5％、Mo:0.3-0.6％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
所述辊芯的化学组成成分是：C:3.1-3.5％、Si:1.8-2.5％、Mn:0.4-0.6％、P:≤0.2％、S≤0.03％、Cr:0.3-0.5％、Mo:0.2-0.4％、Re:0.03-0.05％、Mg:≥0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质；
该复合轧辊通过下述步骤制备得到：
1)轧辊外层的熔炼：将渣液加入到中频感应电炉中，然后取金属铁用熔化后铸造制得自耗电极；采用熔化自耗电极进行电渣熔炼，使自耗电极逐渐熔化成铁液进入炉内，炉体加热温度为1450-1470℃，得渣铁混合液，然后进行炉内处理和炉外处理，最后将渣铁混合液注入定量浇注钢包中；
2)在铸型内表面均匀喷涂上一层改性涂料，然后将钢包中的渣铁混合液浇入在卧式离心机上旋转的铸型内，铸型转速为650-670转/分，浇注温度为1370-1400℃，浇注时间为35-50s，当渣铁混合液浇注完成后，保持铸型继续旋转14-17min，然后进行配箱处理；
3)用工频感应电炉制备得到球墨铸铁铁水，将铁水从竖立在铸型中心部位的浇注管对轧辊辊身壳体进行填芯处理，浇注温度为1330-1380℃，填芯时间为1.5-3min，开箱清理轧辊毛坯，得预处理离心电渣熔铸双基复合轧辊；
4)热处理：轧辊经过粗加工后进行淬火和回火处理，最后精加工至规定的尺寸和精度，将成品包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述铸型停转到开始注入填芯铁水的时间为3-5min。
3.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述改性涂料喷涂的厚度为1.5-2mm，型温为170-190℃。
4.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述炉内处理的步骤如下：依次向炉内渣铁混合液加入占混合液重量0.1-0.3％的钒和占混合液重量0.05-0.1％的钇钙；
炉外处理的步骤如下：将占混合液重量0.02-0.04％的碲和占混合液重量0.01-0.03％的锌投入钢包中，并在出铁时随流加入占混合液重量0.2-0.45％的钛。
5.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述配箱处理的步骤如下：待轧辊外层液体凝固后，得辊身壳体毛胚，将铸型吊立起来与辊颈与冒口箱铸型、底箱铸型、浇注管组立装配在一起。
6.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述渣液通过下述步骤制备得到：将55-65％的氟化钙和25-35％的三氧化二铝及5-15％的氧化镁置于炉内熔化成渣液。
7.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述回火的温度为500-550℃。
8.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述改性涂料通过下述步骤制备得到：首先将80-100份高铝性粉加入到搅拌反应釜中，然后将25-300份乙醇加入反应釜中，搅拌混合10-20分钟，最后将3-6份膨润土、0.2-0.5份聚乙烯醇缩丁醛、2-5份热塑性酚醛树脂、0.2-0.25份正丁醇和2-6份云母粉依次加入到搅拌反应釜中，再次搅拌混合30-40分钟即可得到改性涂料。
9.根据权利要求1所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述步骤2)中的卧式离心机包括储液箱(1)、第一气缸活塞杆(2)、自锁滚轮(3)、料液输送管(4)、底座(5)、气缸(6)、套筒(7)、轴承(8)、连轴节(9)、驱动电机(10)、夹板(11)、第二气缸活塞杆(12)、铸型(13)、盖板(14)、伺服电机(15)和转轴(16)，所述底座(5)的顶部一端滑动连接两第一气缸活塞杆(2)，所述第一气缸活塞杆(2)由气缸驱动伸缩，两所述第一气缸活塞杆(2)的两侧均设置有自锁滚轮(3)，所述自锁滚轮(3)与底座(5)顶部设置的滚轮滑槽配合滚动，其中一根第一气缸活塞杆(2)的一侧固定连接有驱动电机(10)，所述驱动电机(10)的输出轴与转轴(16)连接，所述转轴(16)位于两第一气缸活塞杆(2)之间，且与两第一气缸活塞杆(2)传动连接，所述转轴(16)的中心处固定安装有储液箱(1)，所述储液箱(1)的一侧安装有料液输送管(4)，所述料液输送管(4)伸入铸型(13)内进行浇注；
所述底座(5)的顶部另一端固定安装有驱动电机(10)，所述驱动电机(10)的通过连轴节(9)与轴承(8)的一端连接，所述轴承(8)的另一端与套筒(7)传动连接，第二气缸活塞杆(12)的一端伸入套筒(7)的内部与夹板(11)传动连接，所述夹板(11)与套筒(7)的内壁滑动连接，所述第二气缸活塞杆(12)的另一端焊接固定有气缸(6)，所述夹板(11)用于固定套筒(7)内部设置的铸型(13)，所述套筒(7)的一侧设置有盖板(14)。
10.根据权利要求9所述的一种基于离心电渣熔铸的双基复合轧辊制备工艺,其特征在于，所述夹板(11)为弧形夹板。
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