CN113814377B - 一种高强度导卫板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度导卫板的生产方法，包括以下步骤，制作耐磨层胚体；制作消失模；制作砂型；浇筑导卫板基体钢水；其中，所述砂型包括与导卫板基体适配的型腔，所述型腔的侧部靠近底部位置具有浇口，型腔的一侧顶部具有冒口，所述浇口与所述型腔的内部的底部之间具有1～2mm的距离。使用本发明的方法铸造的导卫板，能够避免缩松缩孔现象的出现，防止导卫板出现砂眼、气孔、杂渣等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金技术，特别涉及一种高强度导卫板的生产方法。
背景技术
在冶金工业领域的型材生产中，导卫板是必不可少的模具。导卫板工作环境十分恶劣，它们在工作过程中常常承受到高温钢坯的热负荷、大冲击、强烈磨损、挤压以及冷却水的极冷作用。这就要求导卫板材料必须具备高的强度硬度和优异的耐磨性，同时还必须具备高的冲击韧性和抗氧化性、抗热疲劳性等。
目前国内外常用的导卫板制造方式有铸造、复合铸造、粉末冶金等，材料有合金钢、低合金钢、耐热钢(高镍铬合金)、高铬铸铁、硬质合金等，导卫板工作条件苛刻，都存在使用寿命短、更换频繁的问题，直接影响线材轧机的生产效率。
消失模铸造工艺是导卫板的常用工艺之一，在铸造导卫板时，将导卫板的钢水倒入型腔内，从而形成导卫板逐渐。但是在采用这种工艺来铸造导卫板时，导卫板很容易出现砂眼、气孔、杂渣等缺陷。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种高强度导卫板的生产方法，使用该方法铸造的导卫板，能够避免缩松缩孔现象的出现，防止导卫板出现砂眼、气孔、杂渣等缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种高强度导卫板的生产方法，包括以下步骤，
制作耐磨层胚体；
制作消失模；
制作砂型；
浇筑导卫板基体钢水；
其中，所述砂型包括与导卫板基体适配的型腔，所述型腔的侧部靠近底部位置具有浇口，型腔的一侧顶部具有冒口，所述浇口与所述型腔的内部的底部之间具有1～2mm的距离。
可选的，所述耐磨层胚体的制作步骤为：
将耐磨合金粉与醇溶性树脂混合搅拌；
搅拌均匀后，将耐磨合金粉和醇溶性树脂的混合物倒入耐磨层的模具内，静置、冷却，制得耐磨层胚体。
可选的，所述耐磨层的模具与导卫板适配。
可选的，所述耐磨合金粉包括粒度为10～40μm的硬质合金粉末和粒度为75～150μm的合金铸铁粉末，其中，硬质合金粉末所占质量比为10％～30％，合金铸铁粉末所占质量比是50％～90％；
所述醇溶性树脂所占质量比是2％～5％。
可选的，在制作号消失模后，将所述耐磨层胚体粘贴在消失模的底部；
在将所述耐磨层胚体粘贴在消失模的底部后，在消失模的表面喷涂耐火涂层，然后再将消失模烘干。
可选的，所述消失模的底部设有凹槽，所述耐磨层胚体粘贴在所述凹槽内。
可选的，所述砂型型腔设有真空管，所述真空管连接真空发生器；
在浇筑导卫板基体钢水时，通过所述真空发生器使所述真空管产生负压。
可选的，在浇筑导卫板基体钢水时，浇筑温度保持在1550～1600℃，待钢水冷却凝固后，取出导卫板铸件。
可选的，在取出导卫板铸件后，对导卫板铸件进行热处理，热处理是退火处理。
可选的，对导卫板铸件的退火处理步骤是：
在保温炉内将导卫板铸件加热至900℃，保温2小时；
保温结束后，炉冷至500℃后空冷至室温。
采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：使用本发明的方法铸造的导卫板，能够避免缩松缩孔现象的出现，防止导卫板出现砂眼、气孔、杂渣等缺陷。
附图说明
图1是本发明的砂型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明公开了一种高强度导卫板的生产方法，包括以下步骤，
S1、制作耐磨层胚体。
导卫板是轧钢生产线上重要且消耗量很大的易损件之一，其使用寿命直接影响轧机的生产效率。导卫板的工作环境非常恶劣，工作部位磨损异常严重，导致需要频繁更换导卫板，所以要求导卫板具有较高的强度、硬度和耐磨性，也要有高的抗冲击韧性、抗热疲劳性、热稳定性和抗氧化性。基于此，需在导卫板的表面采用铸渗工艺来设置一层耐磨层。
本发明采用消失模铸造工艺来制备导卫板，采用铸渗工艺将耐磨层设置于导卫板的表面，因此，在铸造导卫板前，首先需要制作耐磨层胚体。
耐磨层胚体的制作步骤为：
A1、将耐磨合金粉与醇溶性树脂混合搅拌；
A2、搅拌均匀后，将耐磨合金粉和醇溶性树脂的混合物倒入耐磨层的模具内，静置、冷却，等待约30分钟后，醇溶性树脂固化，从而制得耐磨层胚体1。
在本发明中，铸渗到导卫板上的耐磨层需满足耐磨、耐高温、耐腐蚀等性能，因此，本发明的耐磨合金粉中可添加WC(碳化钨)，这是由于WC具有较高的硬度、红硬性以及抗压强度、导热性。此外，还可在耐磨合金粉中加入助熔剂，助熔剂能够促进合金粉末的熔化，保证耐磨层胚体的快速形成，且形成的耐磨层胚体致密无缺陷。例如，在本发明中，助熔剂可是主要成分是氧化钙、氧化镁的碱性助熔剂，或者是主要成分为萤石、氧化铝的中性助熔剂。
在本发明中，耐磨合金粉包括两个部分，即硬质合金粉末和合金铸铁粉末。其中，硬质合金粉末为镍基合金粉末，其成分(质量分数)是：C，0.6～0.8％；Si，4～5％；Cr，16～18％；Fe，0～5％；WC，20～40％；其余是Ni。该硬质合金粉末经研磨后，形成粒度为10～40μm的粉末颗粒物。本发明的合金铸铁粉末经过球磨研磨成粒度为75～150μm的粉末。两者混合后，所占百分比(质量比)是硬质合金粉末所占质量比为10％～30％，合金铸铁粉末所占质量比是50％～90％。
在本发明中，醇溶性树脂所占质量比是2％～5％。醇溶性树脂能够使合金粉末粘结成为一个胚体，而且在浇筑钢水时，醇溶性树脂能够挥发溢出。
S2、制作消失模。
按导卫板的尺寸，制作消失模2。消失模2采用聚苯乙烯泡沫制作，再根据导卫板的受力部位，在消失模2的相应位置设置凹槽3。
在在制作好消失模2后，将耐磨层胚体1粘贴在消失模2的底部的凹槽3内。
在将耐磨层胚体1粘贴在消失模2的底部后，在消失模2的表面喷涂耐火涂层，然后再将消失模2烘干。
S3、制作砂型。
按照导卫板的尺寸，采用自用树脂砂制作砂型4，并在砂型4内设有与消失模2适配型腔5。当然，在制作砂型4时，已经将消失模2置于型腔5内部。砂型4的结构如图1所示。
在本发明中，如图1所示，制作好的砂型4具有浇口6以及冒口7，同时还具有真空管8，真空管8则连接真空发生器。在本发明中，浇口6与型腔5的内部的底部之间具有1～2mm的距离，而这个距离恰好是导卫板的耐磨层的厚度。当消失模2置于型腔5内后，浇口6的底侧也就与耐磨层胚体1的顶面齐平。在这种情况下，在向消失模2内浇筑钢水时，钢水是从下而上进行填充，在浇筑的过程中，钢水液面是逐渐升高的，同时，钢水不会产生喷溅、氧化的现象，从而能够避免缩松缩孔现象的出现，防止导卫板出现砂眼、气孔、杂渣等缺陷。
S4、浇筑导卫板基体钢水。
在本发明中，导卫板基体采用45号钢，因此，在浇筑导卫板基体钢水时，钢水的浇筑温度保持在1550～1600℃，负压为0.04MP，砂型4的初始温度是20℃。待钢水冷却凝固后，取出导卫板铸件。
在本发明中，在浇铸钢水的过程中，高温的钢水将过热热量和结晶潜热传输到耐磨层胚体1，使耐磨层胚体1中的合金粉末中的不同成分相互扩散，并被钢水稀释形成共晶液相，发生反应烧结，生成一层高硬度与高耐磨性的铸渗层，而且铸渗层与导卫板之间还有一层8～12μm的过渡层，铸渗层与导卫板的结合界面在过渡层的中间部位，从而使铸渗层与导卫板之间具有较高的结合度。而醇溶性树脂以及受热汽化，被真空管8抽出，使型腔5内形成真空环境，从而提高了钢水的充型能力，避免了钢水充型时被氧化，气体不会进入钢水内部，避免了缺陷的产生，同时也利于钢水在合金颗粒间渗透，形成致密的复合层，防止耐磨层胚体1脱落，从而得到高耐磨度、高硬度的导卫板。
在取出导卫板铸件后，对导卫板铸件进行热处理，热处理是退火处理。
对导卫板铸件的退火处理步骤是：
B1、在保温炉内将导卫板铸件加热至900℃，保温2小时；
B2、保温结束后，炉冷至500℃后空冷至室温。
在本发明中，当硬质合金粉中的WC含量在20％～40％时，WC在形成的耐磨层胚体1中分布均匀，WC与Ni之间的润湿性良好，从而使耐磨层胚体1与导卫板基体钢水的结合性良好。而当WC的含量超过40％后，WC与Ni之间的润湿性逐渐变差，导致耐磨层胚体1在与导卫板基体钢水结合时，结合度变差。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
Claims (9)
1.一种高强度导卫板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤，
制作耐磨层胚体；
制作消失模；
制作砂型；
浇筑导卫板基体钢水；
其中，所述砂型包括与导卫板基体适配的型腔，所述型腔的侧部靠近底部位置具有浇口，型腔的一侧顶部具有冒口，所述浇口与所述型腔的内部的底部之间具有1～2mm的距离；
所述耐磨层胚体的制作步骤为：
将耐磨合金粉与醇溶性树脂混合搅拌；
搅拌均匀后，将耐磨合金粉和醇溶性树脂的混合物倒入耐磨层的模具内，静置、冷却，制得耐磨层胚体；
耐磨合金粉包括两个部分，即硬质合金粉末和合金铸铁粉末；所述硬质合金粉末的各原料质量分数成分为，C，0.6～0.8％；Si，4～5％；Cr，16～18％；Fe，0～5％；WC，20～40％；其余是Ni。
2.根据权利要求1所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，所述耐磨层的模具与导卫板适配。
3.根据权利要求2所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，所述耐磨合金粉包括粒度为10～40μm的硬质合金粉末和粒度为75～150μm的合金铸铁粉末，其中，硬质合金粉末所占质量比为10％～30％，合金铸铁粉末所占质量比是50％～90％；
所述醇溶性树脂所占质量比是2％～5％。
4.根据权利要求3所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，在制作好消失模后，将所述耐磨层胚体粘贴在消失模的底部；
在将所述耐磨层胚体粘贴在消失模的底部后，在消失模的表面喷涂耐火涂层，然后再将消失模烘干。
5.根据权利要求4所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，所述消失模的底部设有凹槽，所述耐磨层胚体粘贴在所述凹槽内。
6.根据权利要求5所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，所述砂型型腔设有真空管，所述真空管连接真空发生器；
在浇筑导卫板基体钢水时，通过所述真空发生器使所述真空管产生负压。
7.根据权利要求6所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，在浇筑导卫板基体钢水时，浇筑温度保持在1550～1600℃，待钢水冷却凝固后，取出导卫板铸件。
8.根据权利要求7所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，在取出导卫板铸件后，对导卫板铸件进行热处理，热处理是退火处理。
9.根据权利要求8所述的高强度导卫板的生产方法，其特征在于，对导卫板铸件的退火处理步骤是：
在保温炉内将导卫板铸件加热至900℃，保温2小时；
保温结束后，炉冷至500℃后空冷至室温。
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