CN115070004B - 一种金属型离心辊环的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属型离心辊环的铸造方法,属于铸造浇注技术领域,外层为耐磨层,内层为低碳低合金钢材质,包括以下步骤:步骤一、确定内外层以及一种低熔点铁水的化学成分符合要求;步骤二、浇注外层铁水到离心旋转的金属型中;步骤三、浇注内层芯部铁水到离心旋转的金属型中;步骤四、浇注完内层铁水后一定时间内点浇一层低熔点铁水;步骤五、步骤四结束后一定时间内再次点浇一层低熔点铁水;步骤六、全部浇注之后对辊环进行正火、回火处理。本发明在浇注完内层铁水后,再浇注一种低熔点铁水,使其对内层进行充分补缩,改善内孔收缩大的问题。同时可降低内层余量设计,降低生产成本。产品质量得到提升,内孔缺陷率由4%降至0.5%。

Description

一种金属型离心辊环的铸造方法
技术领域
本发明属于铸造浇注技术领域,具体涉及一种金属型离心辊环的铸造方法。
背景技术
在盘式离心机生产离心辊环时,外层为耐磨层,内层为低碳低合金钢材质,现有技术中的浇注方法见图1,冷型模具2,上端盖1,下端盖3,都是先浇筑辊环外层4,再浇筑辊环内层5,由于芯部铁水含碳量相对较低,所以经常发生内孔收缩大,上下壁厚差大现象。针对此现象,目前的解决方法是增加内层余量设计来保证产品质量,而后粗加工时再除去多余的内层,由此造成生产成本高,但也没有完全解决此问题,仍然时有发生内孔缺陷问题。因此,目前急需一种解决离心辊环铸造时内孔收缩的方法。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种金属型离心辊环的铸造方法,改善内孔收缩大的问题,同时,可降低内层余量设计,降低生产成本。
为实现上述目的,本发明采用技术方案如下:
一种金属型离心辊环的铸造方法,外层为耐磨层,内层为低碳低合金钢材质,包括以下步骤:
步骤一、确定内外层铁水以及一种低熔点铁水的化学成分符合要求;
步骤二、浇注外层铁水到离心旋转的金属型中;
步骤三、浇注内层芯部铁水到离心旋转的金属型中;
步骤四、浇注完内层铁水后一定时间内点浇一层低熔点铁水;
步骤五、步骤四结束后一定时间内再次点浇一层低熔点铁水;
步骤六、全部浇注之后对辊环进行热处理:正火、回火处理。
本发明技术方案的进一步改进在于:外层铁水化学成分及重量百分比为:C:1.0~2.0%;Si:0.2~1.0%;Mn:0.60~1.20%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:1.5~3.5%;Ni:1.0~2.0%;Mo:0.20~0.60%,其余为铁。
本发明技术方案的进一步改进在于:内层芯部铁水化学成分及重量百分比为:C:0.5~1.5%;Si:0.80~1.5%;Mn:0.60~1.0%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:≤0.60%;Ni:0.20~1.0%;Mo:≤0.60%,其余为铁。
本发明技术方案的进一步改进在于:低熔点铁水的化学成分及重量百分比为:C:3.00~3.60%;Si:2.0~2.5%;Mn:0.40~1.00%;P≤0.10%;S≤0.02%;Cr:≤0.50%;Ni:≤0.50%;Mo:≤0.50%,其余为铁。
本发明技术方案的进一步改进在于:外层铁水的浇注温度为1400-1480℃,当外层铁水内腔温度开始凝固时,浇注内层芯部铁水。
本发明技术方案的进一步改进在于:内层芯部铁水浇注温度控制在1440-1500℃;浇注时外层铁水占比60%,芯部铁水占比40%。
本发明技术方案的进一步改进在于:步骤四中浇注完内层芯部铁水后3-5min后浇注低熔点铁水,浇注厚度为20~50mm,浇注温度控制在1400-1500℃。
本发明技术方案的进一步改进在于:步骤五中浇注完第一层低熔点铁水后10-15min后再浇注一层低熔点铁水,浇注厚度为10-30mm,浇注温度控制在1420-1500℃。
本发明技术方案的进一步改进在于:步骤六正火温度850-950℃,回火温度为450-550℃。
本发明技术方案的进一步改进在于:低熔点铁水浇注均在离心旋转的铸型中浇注,离心机不停转,不降速。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术效果如下:
本发明在浇注完内层铁水后,再浇注一种低熔点铁水,使其对内层进行充分补缩,改善内孔收缩大的问题。同时可降低内层余量设计,降低生产成本。产品质量得到提升,内孔缺陷率由4%降至0.5%。
低熔点铁水浇注的厚度小,对内层铁水相容性影响区域小,仅利用其本身特点改变铁水凝固顺序,低熔点铁水最后凝固,这样铸造的辊环在后续粗加工过程中,低熔点铁水部分被加工掉,不影响原辊的质量。
附图说明
图1是现有技术中离心辊环铸造时浇注示意图;
图2是本申请离心辊环铸造时浇注示意图;
其中,1、上端盖,2、冷型模具,3下端盖,4、辊环外层,5、辊环内层,6、第一层浇注的低熔点铁水,7、第二层浇注的低熔点铁水。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种金属型离心辊环的铸造方法,辊环外层铁水化学成分及重量百分比为:C:0.7%;Si:0.8%;Mn:1.0%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:3.0%;Ni:1.0~2.0%;Mo:0.4%,其余为铁;内层芯部铁水化学成分及重量百分比为:C:0.5~1.5%;Si:1.2%;Mn:0.7%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:≤0.60%;Ni:0.20~1.0%;Mo:≤0.60%,其余为铁;低熔点铁水的化学成分及重量百分比为:C:3.3%;Si:2.3%;Mn:0.8%;P≤0.10%;S≤0.02%;Cr:≤0.50%;Ni:≤0.50%;Mo:≤0.50%,其余为铁。
外层铁水成分检测合格后,熔炼温度1400-1480℃时,浇注到离心旋转的金属型中;待外层铁水内腔温度开始凝固时,浇注合格的芯部铁水到离心旋转的金属型中,浇注温度控制在1440-1500℃;外层铁水占比60%,芯部铁水占比40%。
浇注完内层3-5min后,浇注一层20-50mm的低熔点铁水,使其对内层铁水进行补缩,浇注温度控制在:1400-1500℃,浇注方式点浇,再经过10-15min后再点浇一次10-30mm厚度的低熔点铁水,使其对内层铁水进行充分补缩,浇注温度控制在:1420-1500℃。
整个浇注过程,都在离心旋转的铸型中浇注,离心机不停转,不降速。
实施例2
本实施例和实施例1不同的是外层铁水、内层铁水以及低熔点铁水的化学成分及重量百分比不同,其他步骤相同。
辊环外层铁水化学成分及重量百分比为:C:1.1%;Si:0.2%;Mn: 1.20%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:1.6%;Ni:1.2%;Mo:0.30%,其余为铁;内层芯部铁水化学成分及重量百分比为:C:0.6%;Si:0.82%;Mn:0.7%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:≤0.60%;Ni:0.30%;Mo:≤0.60%,其余为铁;低熔点铁水的化学成分及重量百分比为:C:3.50%;Si:2.0%;Mn:0.5%;P≤0.10%;S≤0.02%;Cr:≤0.50%;Ni:≤0.50%;Mo:≤0.50%,其余为铁。
实施例3
本实施例和实施例1不同的是外层铁水、内层铁水以及低熔点铁水的化学成分及重量百分比不同,其他步骤相同。
辊环外层铁水化学成分及重量百分比为:C:2.0%;Si:1.0%;Mn:0.80%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:3.5%;Ni:2.0%;Mo:0.60%,其余为铁;内层芯部铁水化学成分及重量百分比为:C:1.5%;Si:1.5%;Mn:1.0%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:≤0.60%;Ni:0.20~1.0%;Mo:≤0.60%,其余为铁;低熔点铁水的化学成分及重量百分比为:C:3.1%;Si:2.5%;Mn: 1.00%;P≤0.10%;S≤0.02%;Cr:≤0.50%;Ni:≤0.50%;Mo:≤0.50%,其余为铁。
实施例4
本实施例和实施例1不同的是外层铁水、内层铁水以及低熔点铁水的化学成分及重量百分比不同,其他步骤相同。
辊环外层铁水化学成分及重量百分比为:C:1.3%;Si:0.5%;Mn:0.7%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:2.2%;Ni:0.8%;Mo:0.3%,其余为铁。
内层芯部铁水化学成分及重量百分比为:C:1.0%;Si:1.0%;Mn:1.0%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:≤0.60%;Ni:0.4%;Mo:≤0.60%,其余为铁。
低熔点铁水的化学成分及重量百分比为:C:3.1%;Si:2.2%;Mn:0.5%;P≤0.10%;S≤0.02%;Cr:≤0.50%;Ni:≤0.50%;Mo:≤0.50%,其余为铁。
如图1所示,现有技术中辊环内层5在内层铁水浇注完后收缩较大,按照本发明浇注方法铸造的辊环,如图2所示,经过第一层浇注的低熔点铁水6和第二层浇注的低熔点铁水7后,可以看到辊环的内层5收缩明显减小。
辊环浇注完成后进行热处理,850-950℃正火,450-550℃回火处理。
辊环之后进行粗加工、精加工等步骤,低熔点铁水部分被加工掉,不影响辊环的质量。
上述实施例该生产方式铸造的辊环经过探伤检测,未发现芯部探伤超标缺陷,铸造的辊环已经批量在国内个轧线应用,效果正常。

Claims (7)

1.一种金属型离心辊环的铸造方法,外层为耐磨层,内层为低碳低合金钢材质,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、确定内外层铁水以及一种低熔点铁水的化学成分符合要求;
步骤二、浇注外层铁水到离心旋转的金属型中;
步骤三、浇注内层芯部铁水到离心旋转的金属型中;
步骤四、浇注完内层芯部铁水后3-5min后浇注低熔点铁水,浇注厚度为20~50mm,浇注温度控制在1400-1500℃;
步骤五、浇注完第一层低熔点铁水后10-15min后再浇注一层低熔点铁水,浇注厚度为10-30mm,浇注温度控制在1420-1500℃;
步骤六、全部浇注之后对辊环进行热处理:正火、回火处理;浇注时外层铁水占比60%,芯部铁水占比40%;低熔点铁水成分中不同合金的重量百分比为:C:3.00~3.60%;Si:2.0~2.5%;Mn:0.40~1.00%;P≤0.10%;S≤0.02%;Cr:≤0.50%;Ni:≤0.50%;Mo:≤0.50%,其余为铁。
2.根据权利要求1所述的一种金属型离心辊环的铸造方法,其特征在于:外层铁水成分中不同合金的重量百分比为:C:1.0~2.0%;Si:0.2~1.0%;Mn:0.60~1.20%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:1.5~3.5%;Ni:1.0~2.0%;Mo:0.20~0.60%,其余为铁。
3.根据权利要求1所述的一种金属型离心辊环的铸造方法,其特征在于:内层芯部铁水成分中不同合金的重量百分比为:C:0.5~1.5%;Si:0.80~1.5%;Mn:0.60~1.0%;P≤0.35%;S≤0.30%;Cr:≤0.60%;Ni:0.20~1.0%;Mo:≤0.60%,其余为铁。
4.根据权利要求1所述的一种金属型离心辊环的铸造方法,其特征在于:外层铁水的浇注温度为1400-1480℃,当外层铁水内腔温度开始凝固时,浇注内层芯部铁水。
5.根据权利要求1所述的一种金属型离心辊环的铸造方法,其特征在于:内层芯部铁水浇注温度控制在1440-1500℃。
6.根据权利要求1所述的一种金属型离心辊环的铸造方法,其特征在于:低熔点铁水浇注均在离心旋转的铸型中浇注,离心机不停转,不降速。
7.根据权利要求1所述的一种金属型离心辊环的铸造方法,其特征在于:步骤六正火温度850-950℃,回火温度为450-550℃。
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