一种离心复合轧辊的铸造方法技术

本发明专利技术提供一种离心复合轧辊的铸造方法，其铸造工艺步骤如下：步骤一、将外层金属液的温度加热到浇注温度T

【技术实现步骤摘要】
一种离心复合轧辊的铸造方法
本专利技术涉及轧辊制造领域，具体地涉及一种离心复合轧辊的铸造方法。
技术介绍
轧辊是轧钢机的核心部件。多种金属离心复合铸造法是目前应用较为广泛的轧辊制造方法之一。由于轧辊断面较大，且辊身和辊颈冷却速度和顺序难以控制，常常导致轧辊芯部出现中心缩孔问题，降低了轧辊的力学性能和抗事故能力。此外，由于是多种金属复合浇注，不同金属间的结合面融合不良，会导致外层产生裂纹甚至剥落等问题，大大降低了轧辊寿命。因此，研发改进轧辊制造工艺，减少芯部中心缩孔，提高结合面融合质量，是提升轧辊品质的重要措施。公开专利技术CN102615108B中公布了一种离心复合轧辊制造方法，其公布了轧辊材质的化学成分、制造步骤和离心机转速控制公式，可制造出综合质量较高的高速钢复合轧辊。但由于技术条件所限，对于轧辊芯部的冷却凝固顺序和不同金属结合面的融合不良问题未予足够考虑，从而导致轧辊容易产生中心缩孔问题以及结合面融合不良等。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种离心复合轧辊的铸造方法，其能够使轧辊芯部实现从下到上的顺序凝固，并能够提升不同金属结合面的融合质量，从而解决轧辊中心缩孔问题和结合面融合不良问题，得到高质量轧辊。本专利对轧辊的外层和中间层均采用离心铸造的方法进行铸造，对芯部采用重力铸造的方法进行铸造，在对中间层进行离心铸造时，对其进行上端大、下端小的不均匀壁厚设置，在此基础上，增加浇注时各层金属液的温度和浇注后内表面温度值的设定。对轧辊外层、中间层以及芯部的金属含量的种类和含量精确配比，并对其添加孕育剂进行孕育处理，以及添加稀土和金属元素。具体地，本专利技术提供一种离心复合轧辊的铸造方法，其铸造工艺步骤如下：步骤一、将外层金属液的温度加热到浇注温度T1后，注入高速旋转的铸型内，并添加0.5～1.3kg/t的SiCaMn孕育剂和1.2～1.6kg/t的稀土，其中，T1＝L1+100℃，L1为外层金属液相线；步骤二、外层浇注完成后，待外层的内表面温度降至N1后，开始浇注中间层，其中，N1＝S1-K1×100℃，K1＝H2/H1，H1为外层初始壁厚，H2为外层有效壁厚，S1为外层金属固相线，外层初始壁厚为外层完成浇注后的初始壁厚，当中间层浇注完成后，外层有效壁厚为外层初始壁厚减去中间层和外层融合的部分壁厚；浇注中间层的具体过程为：将中间层金属液的温度加热到浇注温度T2后，注入高速旋转的铸型内，并添加0.5～1.3kg/t的SiCaMn孕育剂和0.5～0.7kg/t的铝饼，其中，T2＝Max(L1，L2)+K1×(Max(S1，S2)-N1)，L2为中间层金属液相线，S2为中间层金属固相线，在浇注中间层时，需将中间层浇注成非均匀壁厚，其中，中间层靠近上辊颈一端的壁厚大于其靠近下辊颈一端的壁厚；步骤三、中间层浇注完成后，待其内表面温度降至N2后，将离心旋转模从离心机上拆下，并与芯部重力铸造的工装进行装配，以进行芯部浇注，其中，N2＝S2-K1×100℃；芯部浇注的具体过程为：将芯部金属液的温度加热到浇注温度T3后，注入芯部铸型内，并添加8～10kg/t的稀土镁球化剂和6～8kg/t的铜锰锑合金，其中，T3＝Max(L2，L3)+K2×(Max(S2，S3)-N2)，L3为芯部金属液相线，S3为芯部金属固相线，K2＝G3/G2，G2为中间层浇注重量，G3为芯部浇注重量；步骤四、芯部浇注完毕后，在砂箱外部设置密封保温罩，冷却10小时后移除保温罩，待自然冷却后即可进行拆箱，芯部冷却时借助中间层上端厚度大于下端厚度的结构引导芯部以下部先冷却，上部后冷却的顺序凝固。优选地，轧辊外层材料按重量百分比计，其成分为：C2.50～3.20％，Si0.70～0.95％，Mn0.85～1.25％，Ni1.25～1.50％，Cr1.50～2.50％，Mo0.25～0.45％，V2.00～3.00％，Nb0.75～2.00％，W0.25～0.38％，S≤0.02％，P≤0.05％，其余为铁和其他杂质。优选地，轧辊中间层材料按重量百分比计，其成分为：C2.10～2.40％，Si2.20～2.80％，Mn0.35～1.25％，S≤0.02％，P≤0.10％，Ni、Cr、Mo含量均小于0.10％，其余为铁和其他杂质。优选地，轧辊芯部材料按重量百分比计，其成分为：C3.00～3.30％，Si2.10～2.40％，Mn0.20～0.40％，Ni0.20～0.40％，P≤0.10％，S≤0.03％，Cr≤0.15％，Mg≧0.04，其余为铁和其他杂质。优选地，保温罩由隔热材料制成。优选地，所述中间层的上端壁厚为其下端壁厚的1.5～3倍。与现有技术相比，本专利技术的效果如下：(1)本专利技术提供了一种离心复合轧辊的铸造方法，该方法通过对浇注金属液温度和接触层温度的合理控制，以及对轧辊中间层采取上端大、下端小的非均匀壁厚设置，引导芯部的凝固顺序，从而使轧辊辊身处缩松以及缩孔产生减少了44.1％以上，同时解决了轧辊中心缩孔问题和结合面融合不良问题，能够得到高质量轧辊。(2)本专利技术的离心复合轧辊的铸造方法在浇注外层时添加稀土以及SiCaMn孕育剂，浇注中间层时添加SiCaMn孕育剂以及Al元素，促进了碳化物网络的不连续性，增加了外层与中间层结合面之间的韧性。浇注芯部时添加稀土镁球化剂以及铜、锰、锑元素，可得到球化程度较高的细小石墨，降低渗碳体比例，减小组织脆性，从而进一步增加芯部与中间层结合面的韧性和强度。附图说明图1为本专利技术的工作流程示意图；图2是本专利技术的轧辊铸造工装示意图；图3a是利用Procast软件模拟现有铸造方法所铸轧辊辊身缩松体积图；图3b是利用Procast软件模拟本专利技术铸造方法所铸轧辊辊身缩松体积图。图中，部分附图标记如下：1-上砂芯；2-冒口箱；3-上端盖；4-上端盖砂；5-辊模；6-外层；7-中间层；8-芯部；9-下砂芯；10-底箱上节；11-底箱下节。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。本专利技术的目的是提供一种离心复合轧辊的铸造方法，该方法通过设定金属液浇注温度和各接触层温度，以及对中间层上大下小的不均匀壁厚设置，减少缩松、缩孔产生或上移至冒口处，通过对轧辊各层金属含量和种类的精确控制，以及添加孕育剂、稀土等元素处理，增强了轧辊结合面的韧性和强度。本专利技术提供一种离心复合轧辊的铸造方法，如图1所示，其铸造工艺包括以下步骤：步骤一、将外层金属液的温度加热到浇注温度T1后，注入高速旋转的铸型内，并添加0.5～1.3kg/t的SiCaMn孕育剂和1.2～1.6kg/t的稀土，其中，T1＝L1+100℃，L1为外层金属液相线。步骤二、外层浇注完成后，待外层的内表面温度降至N1后，开始浇注中间层，其中，N1＝S1-K1×100℃，K1＝H2/H1，H1为外层初始壁厚，H2为外层有效壁厚，S1为外层金属固相线，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心复合轧辊的铸造方法，其特征在于：其铸造工艺步骤如下：/n步骤一、将外层金属液的温度加热到浇注温度T

【技术特征摘要】
1.一种离心复合轧辊的铸造方法，其特征在于：其铸造工艺步骤如下：
步骤一、将外层金属液的温度加热到浇注温度T1后，注入高速旋转的铸型内，并添加0.5～1.3kg/t的SiCaMn孕育剂和1.2～1.6kg/t的稀土，其中，T1＝L1+100℃，L1为外层金属液相线；
步骤二、外层浇注完成后，待外层的内表面温度降至N1后，开始浇注中间层，其中，N1＝S1-K1×100℃，K1＝H2/H1，H1为外层初始壁厚，H2为外层有效壁厚，S1为外层金属固相线，外层初始壁厚为外层完成浇注后的初始壁厚，当中间层浇注完成后，外层有效壁厚为外层初始壁厚减去中间层和外层融合的部分壁厚；
浇注中间层的具体过程为：将中间层金属液的温度加热到浇注温度T2后，注入高速旋转的铸型内，并添加0.5～1.3kg/t的SiCaMn孕育剂和0.5～0.7kg/t的铝饼，其中，T2＝Max(L1，L2)+K1×(Max(S1，S2)-N1)，L2为中间层金属液相线，S2为中间层金属固相线，在浇注中间层时，需将中间层浇注成非均匀壁厚，其中，中间层靠近上辊颈一端的壁厚大于其靠近下辊颈一端的壁厚；
步骤三、中间层浇注完成后，待其内表面温度降至N2后，将离心旋转模从离心机上拆下，并与芯部重力铸造的工装进行装配，以进行芯部浇注，其中，N2＝S2-K1×100℃；
芯部浇注的具体过程为：将芯部金属液的温度加热到浇注温度T3后，注入芯部铸型内，并添加8～10kg/t的稀土镁球化剂和6～8kg/t的铜锰锑合金，其中，T3＝Max(L2，L3)+K2×(Max(S2，S3)-N2)，L3为芯部金属液相线，S3为芯部金属固相线，K2＝G3/G2，G2为中间层浇注重量，G...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，张龙，张伟，肖连华，黄明，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13