CN1806961A - 复合高速钢轧辊的连续铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶金轧辊加工铸造装置。由操作平台、钢液浇铸系统、坩埚、分离环、水冷结晶器、振动器、定位导向装置、感应加热装置、拉坯系统组成，其特征在于：水冷结晶器和坩埚处于操作平台之上，两个振动器处于操作平台之下，水冷结晶器通过分离环与坩埚相连，钢液浇铸系统配置在坩埚上方的一侧，辊芯感应加热装置和定位导向装置位于坩埚的上方，拉坯系统位于操作平台之下，引锭板正对结晶器的下端。该装置以生产工作层高性能与辊芯高强度完美结合的轧辊，来满足热连轧技术的需求，降低轧制中换辊频率，大幅度提高轧机的作业率，降低生产成本，提高经济效益。

Description

复合高速钢轧辊的连续铸造装置

技术领域：本发明属于轧钢技术领域，涉及到一种冶金轧辊加工铸造装置。

技术背景：近几年来，热轧技术取得了很大进步，在热轧用轧辊的发展从材质和制造工艺上大致经历了以下几个过程：轧辊材质从单一的铸铁、球墨铸铁、铸钢逐渐发展到复合轧辊用高镍铬铸铁、高铬铸铁直至最新发展的铸造高速钢；制造工艺也从普通整体铸造工艺发展到复合铸造工艺，其中复合铸造工艺又从静态浇注法发展到离心铸造法。高速钢轧辊的外层是在普通高速钢的基础上增加C含量，同时大量添加V和W，生成较多的高硬度V碳化物，从而获得高的耐磨性。

代表当代轧制技术水平的热连轧技术，采用了低温、大压下量、小辊径轧制等降低能耗措施，为控制板形和提高板材质量，采用了六辊、双交叉、双重弯辊、小辊径轧制技术，使辊身接触应力增加1-2.5倍，辊径推力增加3-7倍，弯曲应力增加2-3倍，接触频率增加数倍。采用小辊径轧制，再加上水平弯曲，小辊径工作辊颈的弯曲强度必须大于250MPa，相当于700MPa拉伸强度，这些轧制技术的变化对轧辊提出了更高的要求，而目前国内现有的轧辊很难达到这些要求。使用原有传统材质的轧辊，除辊耗大之外，热轧质量不好，如加工板带时，会直接影响冷轧板带的质量，结果造成轻工用薄板几乎全部依赖进口；另外，我国轧钢业所用轧辊的质量与工业发达国家相比有很大差距，轧制中换辊频繁，轧机作业率低，生产成本高，经济效益差。

目前，国际上生产高速钢轧辊采用的复合工艺主要为离心法，离心复合高速钢轧辊生产技术是先将熔化好的外层钢液倒入高速旋转的模筒内先形成外层，而后再填入球墨铸铁的熔体形成辊颈。离心法虽然是很成熟的复合轧辊制造技术，但存在以下缺点：(1)在离心力作用下发生碳化物偏析。高碳高钒高速钢在结晶过程中产生MC先共晶碳化物，因其密度比钢液小，在离心力作用下，易偏析在工作层的内侧，导致轧制中摩擦系数变化，引起钢材产品尺寸超差。(2)辊芯部分是特厚大断面凝固，铸造组织粗大，辊芯强度无法大幅度提高，在应用到1.5mm以下薄板轧制时，容易发生断辊事故。

发明内容：本发明的目的在于提供一种新型的复合高速钢轧辊的连续铸造装置，以生产工作层高性能与辊芯高强度完美结合的轧辊，来满足热连轧技术的需求，降低轧制中换辊频率，大幅度提高轧机的作业率，降低生产成本，提高经济效益。

本发明所述的复合高速钢轧辊的连续铸造装置包括钢包、钢液浇铸系统、坩埚、分离环、水冷结晶器、振动器、定位导向装置、辊芯感应加热装置、操作平台、拉坯系统和引锭板，其特征在于：水冷结晶器和坩埚处于操作平台之上，两个振动器处于操作平台之下，水冷结晶器通过分离环与坩埚相连，钢液浇铸系统配置在坩埚上方的一侧，辊芯感应加热装置和定位导向装置位于坩埚的上方，拉坯系统位于操作平台之下，引锭板正对结晶器的下端。

在钢包和坩埚体内还装有感应加热体。

分离环处于坩埚和水冷结晶器之间，分离环采用摩擦系数小、强度高的材料制成。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.辊芯为预制的高韧性的锻造材质，强度比离心轧辊用的球墨铸铁高；

2.工作层在结晶器中顺序结晶，晶粒度细小、均匀，而且共晶莱氏体组织细小、分散，提高了工作层的抗热疲劳性能；

3.工作层与辊芯之间为冶金结合的扩散层，可以通过调整工艺参数控制，结合状态好；

4.外层复合金属可以是高速钢、高铬铸铁、不锈钢、黄铜等多种材料；

5.该生产装置既可铸造新轧辊，又可修复旧轧辊；

6.由于辊芯可数倍于轧辊长度，故一次可连续铸造多根复合轧辊，可规模化生产，生产效率高，设备利用率大，成本低。

附图说明：图1为本发明所述生产轧辊的连续铸造装置示意图

1.钢包    2.操作平台    3.振动器    4.水冷结晶器    5.分离环

6.坩埚     7.感应加热装置     8.定位导向装置     9.钢液

10.浇铸系统    11.拉坯系统    12.引锭板    13.加热器

14.加热器    15.辊芯    16.引锭板起始位置

具体实施方式：从图1中可以看出，本发明所述的复合高速钢轧辊的连续铸造装置包括钢包1、钢液浇铸系统10、坩埚6、分离环5、水冷结晶器4、定位导向装置8、辊芯感应加热装置7、操作平台2、拉坯系统11和引锭板12，其特征在于：钢包1在钢液浇铸系统10的上方，钢液浇铸系统10配置在坩埚6上方的一侧，水冷结晶器4和坩埚6处于操作平台2之上，水冷结晶器4通过分离环5与坩埚6相连，辊芯感应加热装置7和定位导向装置8位于坩埚6的上方，拉坯系统11位于操作平台2之下，引锭板12正对水冷结晶器4的下端。

该装置还含有两个振动器3，两个振动器3处于操作平台2之下，两个振动器3采用正弦波方式进行振动，振动频率为40-70次/秒，采用低频、高振幅正弦波振动，利于形成渣壳，便于拉坯。

钢包1和坩埚6的墙体内分别装有感应加热器13和14，这两个加热体可以对钢液9进行加热和保温，使钢液9保持在良好的浇铸温度状态下，以利于辊芯涂料的上浮和确保拉坯速度；同时，适于本装置长时间、间断浇铸和非连续拉坯的工艺要求。

分离环5安装在坩埚6和水冷结晶器4之间，且分离环5采用摩擦系数小、强度高的材料制成，这样可以减少阻力，利于钢液9由坩埚6向水冷结晶器4过渡。

图1中，16所示虚线为引锭板12的起始位置，箭头方向为拉坯方向。

本发明所述的复合高速钢轧辊的连续浇铸过程如下：

首先将预制好的辊芯15装入定位导向装置8和水冷结晶器4中，并通过定位导向装置8进行定位，定位后，辊芯15的下端与拉坯机11的引锭板12相固定，定位时，引锭板12紧靠分离环5的下端，辊芯15的轴线与坩埚6和结晶器4的纵向轴线保持一致。

然后启动感应加热装置7对辊芯15加热，当辊芯15表面温度达到要求后，将预先熔炼好的钢液9通过钢包1和浇铸系统10注入坩埚6中，继而进入水冷结晶器4中，同时启动感应加热器13和14对钢液9进行加热和保温，使钢液9始终保持在良好的浇铸状态下，以利于辊芯15表面涂料的上浮和确保拉坯速度。

当钢液9在水冷结晶器4中开始形成凝固壳，启动振动器3对结晶器4进行振动，同时，启动拉坯机11进行拉坯，采用步进式进行拉坯，步距5-25mm，拉坯与停拉时间比为1/3-1/6。通过结晶器4中钢液9的不断结晶，拉坯机11不断向下拉坯。

该生产装置既可铸造新轧辊，又可修复旧轧辊，采用该装置生产的轧辊，组织细小、均匀、夹杂物少，几乎没有缩孔、疏松和元素偏析等缺陷发生，其辊芯轴可以为高韧性的锻造或铸钢材质，外层复合金属材质选择范围宽，可以是高速钢、高铬铸铁、不锈钢、黄铜等多种材料；而且结合层强度高，生产成本低，成本比电渣重熔法低1/2，比埋弧堆焊法低2/3。

Claims (5)

1.一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置包括钢包(1)、钢液浇铸系统(10)、坩埚(6)、分离环(5)、水冷结晶器(4)、定位导向装置(8)、辊芯感应加热装置(7)、操作平台(2)、拉坯系统(11)和引锭板(12)，其特征在于：钢包(1)在钢液浇铸系统(10)的上方，钢液浇铸系统(10)配置在坩埚(6)上方的一侧，水冷结晶器(4)和坩埚(6)处于操作平台(2)之上，水冷结晶器(4)通过分离环(5)与坩埚(6)相连，辊芯感应加热装置(7)和定位导向装置(8)位于坩埚(6)的上方，拉坯系统(11)位于操作平台(2)之下，引锭板(12)正对水冷结晶器(4)的下端。

2.根据权利要求1所述的一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置，其特征在于：该装置还含有两个振动器(3)，两个振动器(3)处于操作平台(2)之下。

3.根据权利要求1所述的一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置，其特征在于：所述的钢包(1)和坩埚(6)的墙体内分别装有感应加热器(13)和(14)。

4。根据权利要求1所述的一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置，其特征在于：所述的分离环(5)采用摩擦系数小、强度高的材料制成。

5.根据权利要求2所述的一种复合高速钢轧辊的连续铸造装置，其特征在于：所述的两个振动器(3)采用正弦波方式进行振动，振动频率为40-70次/秒。

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