CN112317725A - 改善轴承钢铸坯心部疏松的方法及双向重压下装置 - Google Patents

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邱军华
陶涛
温永红
沈晓辉
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations

Abstract

本发明公开了一种改善轴承钢铸坯心部疏松的方法及双向重压下装置，该方法通过对轴承钢铸坯凝固末端位置精准重压下，且采用凸型辊对铸坯厚度方向和宽度方向的四个方向上同时重压下，使得铸坯心部受三向压应力状态，可显著改善轴承钢大断面矩形坯的心部疏松，提高轴承钢坯料心部致密度，进而提高轴承钢大规格棒材的心部质量。

Description

改善轴承钢铸坯心部疏松的方法及双向重压下装置
技术领域
本发明涉及一种连铸方法及连铸设备，具体涉及一种改善轴承钢铸坯心部疏松的方法及双向重压下装置。
背景技术
轴承钢线棒材是各种工业轴承的制造原料，轴承钢有抗疲劳、耐磨损、强度高等性能。因为市场对轴承的质量、噪音以及使用寿命等要求越来越高，所以轴承行业对轴承钢有了更高的要求。但是由于轴承钢的碳和合金含量较高，金属凝固温差大，导致了铸坯心部凝固过程会形成严重的中心偏析和内部孔洞，其中内部孔洞是轴承钢大棒材主要缺陷之一。心部微小孔洞破坏了金属的连续性，很容易导致应力集中甚至裂纹损伤，进而让轴承钢寿命缩短以致报废。而这种心部空洞在大规格棒材轧制时难以完全闭合，因此，在轴承钢的连铸过程中，消除铸坯内部孔洞改善心部疏松对高质量轴承钢产品的生产至关重要。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，该方法能够有效改善大规格轴承钢坯料的心部疏松，提高坯料心部密实度，从而提高大规格轴承钢棒材的心部质量。
本发明的另一目的是提供一种实施上述方法的双向重压下装置。
技术方案：本发明所述的一种改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，包括如下步骤：
(1)根据连铸生产线在用连铸工艺和铸坯成型理论对大规格矩形连铸坯凝固传热进行计算来确定固相分率；
(2)根据固相分率判断大规格矩形连铸坯的凝固末端位置；
(3)在凝固末端位置对大规格矩形连铸坯的上、下、左、右四个方向同时采用凸型辊进行重压下，各个方向的压下量均为20～40mm。
其中，所述步骤(1)中，矩形连铸坯的固相分率fs取值根据铸坯内铸坯温度T的某点温度与轴承钢液相线温度、固相线温度比较确定，计算如下：
T＞Tl，fs＝0，此时为液相；
TS≤T≤Tl时：
Figure BDA0002747515650000011
式中：Tl为液相线温度，单位K；TS为固相线温度，单位K；
T＜TS，fs＝1，此时为固相。
具体的，所述步骤(2)中，凝固末端位置取固相分率fs＝0.9～1区间位置。
而对应于上述改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，本发明提供的用于实施该方法的双向重压下装置，所采用的技术方案包括与坯料运行方向平行的轨道、设置在轨道上的重压下组件；所述重压下组件包括设置在坯料左右两侧的两个立辊、以及设置在坯料上下两侧的两个水平辊，所述立辊和所述水平辊合围形成封闭的孔型；立辊和水平辊的辊面均具有中间凸起部分，所述中间凸起部分与轧辊边部以斜直线过渡。
有益效果：与现有技术相比，该方法通过对轴承钢铸坯凝固末端位置精准重压下，且采用凸型辊对铸坯厚度方向和宽度方向的四个方向上同时重压下，使得铸坯心部受三向压应力状态，可显著改善轴承钢大断面矩形坯的心部疏松，提高轴承钢坯料心部致密度，进而提高轴承钢大规格棒材的心部质量。
附图说明
图1是本发明双向重压下装置工作状态示意图。
具体实施方式
如图1所示，其中，1为连铸坯；2、3分别为上、下水平辊；4、5分别为左、右立辊。
双向重压下装置的主体部分由位于铸坯上、下的水平辊和左、右的立辊构成，四个轧辊构成一个封闭的孔型。各轧辊均采用直径1000mm的凸型轧辊，带有10mm高度的凸度，也即是中间凸起部分，中间凸起部分与轧辊边部以斜直线过渡。
该装置用于实施本发明所述的改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，具体的，主要针对断面尺寸在320mm*420mm以上的大规格矩形GCr15轴承钢连铸坯。水平辊的中间凸起部分长度为100mm，凸起高度10mm；立辊的中间凸起部分长度为80mm，凸起高度10mm。轧辊凸起部分与轧辊边部以10°斜直线过渡。轧辊宽度与坯料重压下后的断面尺寸基本一致。双向重压下装置的主体部分设置在与坯料运行方向平行的轨道上，装置的位置可以根据铸坯凝固末端位置的变化进行调整，各轧辊旋的转速度与坯料、连铸速度一致，从而实现对坯料凝固末端位置的精准压下。
具体实施本发明的方法，应按照如下步骤：
(1)根据连铸生产线在用连铸工艺和铸坯成型理论对大规格矩形连铸坯凝固传热进行计算来确定固相分率；其中，矩形连铸坯的固相分率fs取值根据铸坯内铸坯温度T的某点温度与轴承钢液相线温度、固相线温度比较确定，计算如下：
T＞Tl，fs＝0，此时为液相；
TS≤T≤Tl时：
Figure BDA0002747515650000031
式中：Tl为液相线温度，单位K；TS为固相线温度，单位K；
T＜TS，fs＝1，此时为固相。
(2)根据固相分率判断大规格矩形连铸坯的凝固末端位置；优选凝固末端位置取固相分率fs＝0.9～1区间位置，即将重压下装置调整到坯料中心固相分率fs＝0.9～1区间位置，并调整好辊缝。
(3)对连铸坯的上、下、左、右四个方向同时进行双向重压下，各个方向的压下量均为20～40mm。
该方法能够改善轴承钢大断面矩形坯的心部疏松，提高轴承钢坯料心部致密度，进而提高轴承钢大规格棒材的心部质量。

Claims (10)

1.一种改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据连铸生产线在用连铸工艺和铸坯成型理论对大规格矩形连铸坯凝固传热进行计算来确定固相分率；
(2)根据固相分率判断大规格矩形连铸坯的凝固末端位置；
(3)在凝固末端位置对大规格矩形连铸坯的上、下、左、右四个方向同时采用凸型辊进行重压下，各个方向的压下量均为20～40mm。
2.根据权利要求1所述的改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，矩形连铸坯的固相分率fs取值根据铸坯内铸坯温度T的某点温度与轴承钢液相线温度、固相线温度比较确定，计算如下：
T＞Tl，fs＝0，此时为液相；
TS≤T≤Tl时：
Figure FDA0002747515640000011
式中：Tl为液相线温度，单位K；TS为固相线温度，单位K；
T＜TS，fs＝1，此时为固相。
3.根据权利要求2所述的改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，凝固末端位置取固相分率fs＝0.9～1区间位置。
4.根据权利要求1所述的改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，其特征在于，所述大规格矩形连铸坯的断面尺寸在320mm*420mm以上。
5.根据权利要求1所述的改善轴承钢铸坯心部疏松的方法，其特征在于，该轴承钢为GCr15轴承钢。
6.一种用于实施权利要求1-5任一项所述的改善轴承钢铸坯心部疏松的方法的双向重压下装置，其特征在于，包括与坯料运行方向平行的轨道、设置在轨道上的重压下组件；所述重压下组件包括设置在坯料左右两侧的两个立辊、以及设置在坯料上下两侧的两个水平辊，所述立辊和所述水平辊合围形成封闭的孔型；立辊和水平辊的辊面均具有中间凸起部分，所述中间凸起部分与轧辊边部以斜直线过渡。
7.根据权利要求6所述的双向重压下装置，其特征在于，所述立辊的中间凸起部分长度为80mm以上，凸起高度10mm以上。
8.根据权利要求6所述的双向重压下装置，其特征在于，所述水平辊的中间凸起部分长度为100mm以上，凸起高度10mm以上。
9.根据权利要求6所述的双向重压下装置，其特征在于，所述中间凸起部分与轧辊边部以10°斜直线过渡。
10.根据权利要求6所述的双向重压下装置，其特征在于，所述立辊和所述水平辊的直径均为1000mm，辊面的宽度与坯料重压下后的端面尺寸一致。
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