一種鑄鋼軋輥的製備方法

2023-05-29 16:27:51

專利名稱：一種鑄鋼軋輥的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種軋輥的製備方法，特別涉及一種鑄鋼軋輥的製備方法，屬於鑄造
技術領域。
背景技術：
鑄鋼系軋輥可分為兩類鋼軋輥(含碳量0.4_1.4% )和半鋼軋輥(含碳量 1. 4-2. 4)。鋼軋輥含碳量低，故硬度較低，其組織一般由鐵素體和珠光體組成，隨著含碳量 增加，鐵素體量減少，珠光體量增加。為提高硬度，可加入Cr、 Ni、 Mo等合金元素，或者進行 特殊熱處理，由於鋼軋輥具有高的抗拉強度和韌性，適用於軋制溫度高、軋制載荷大的開坯 軋機或初軋機，也可用做支撐輥。如進行特殊熱處理，得到HS90以上的高硬度，亦可用做冷 軋工作輥。半鋼軋輥含碳量在鑄鋼輥和鑄鐵輥之間，其組織主要由珠光體構成，並含有一定 的碳化物，因此，其強度比鑄鋼軋輥稍高，比鑄鐵軋輥低，其硬度比一般鑄鋼軋輥高。半鋼軋 輥的最主要特點是內部硬度降落很小，因此，特別適用於製造深孔型軋輥，同時廣泛應用於 型鋼軋機粗軋和精軋機架、熱軋帶鋼連軋機粗軋和精軋前段工作輥。半鋼軋輥材質中若增 加矽含量，通過石墨化處理，具有高的抗熱裂性和強韌性，作為初軋機開坯軋輥、大型型鋼 粗軋輥、開坯連軋機軋輥和熱軋帶鋼連軋機立輥，可獲得良好的軋制效果。
但是，鑄鋼軋輥生產中，仍存在以下問題其一是鑄鋼軋輥收縮量大，軋輥組織致 密性差，導致軋輥的強度下降，使用中易出現斷輥事故，影響軋機的正常生產；其二是澆注 大型鑄鋼軋輥過程中，如果鋼水直接從澆口杯往鑄型型腔澆注鋼水，鋼水易衝刷鑄型塗料， 導致軋輥中出現較多的夾雜物，降低軋輥力學性能和使用性能；其三是鋼水直接從上往下 澆注工程中，易將鑄型中的氣體混入鋼液中，使軋輥中易出現氣孔，降低軋輥力學性能和 使用性能，嚴重時使鑄鋼軋輥報廢。為了解決鑄鋼軋輥澆鑄中存在的上述問題，中國專利 CN2810816公開了一種大型軋輥浸入式上注鋼鐵液面自動控制裝置，包括軋輥型腔、澆注管 和浸入管，在澆注管(1)上設有耐高溫導線上觸頭(3)，軋輥型腔(8)底部設有耐高溫導線 下觸頭(4)，在導線上觸頭(3)與導線下觸頭(4)連接的導線上依次安裝電池(5)、指示燈 (6)及喊話器(7)。當軋輥型腔(8)鋼鐵水液面上升到與耐高溫導線上觸頭(3)接觸時，出 現聲光電信號，指示天車提升鋼鐵水包(9)，聲光電信號消失，天車停止提升，繼續澆注，當 再次出現聲光電信號時，天車再次提升，依次反覆進行，直到鋼鐵水澆注完畢，充滿軋輥型 腔(8)，控制準確無誤。但是，這種控制方式，每次進行澆注都是天車工根據地面信號燈、喊 話器的指示，進行手動控制提升，由於人工手動操作控制澆注管的起升，天車工只能憑經驗 和感覺進行操作，使得每次的提升高度不能得到精確的控制，難以保障每次澆注管起升高 度在一致的範圍。中國專利CN201220271還公開了一種無流澆注等量提升自動控制裝置， 包括探入軋輥型腔內的澆注管(5)下部的上觸頭(4)、與型腔底部的下觸頭相連的軋輥電 加熱地線(2)，與上、下觸頭電連接的信號燈(6)、電源(1)，與信號燈(6)並聯設有遙控信號 發射器(7)，遙控信號接收器(8)與提升澆注管(5)的天車電動機磁力盤電連接。該實用 新型利用自動化的等量提升控制電路，來代替手動操作，利用時間繼電器實現每次提升高度的準確控制，保證每次的運行距離相等，利用遙控信號實現對天車的控制指揮，根據設置好的起升高度，實現澆注過程中的等量提升自動控制，提高了無流澆注軋輥的澆注質量，使產品的穩定性得到了提高，確保了產品的成品率。但是，無流澆注設備複雜，造價高，導致軋輥生產成本增加。中國發明專利CN1087562還公開了生產鑄鋼軋輥的方法及其專用的金屬鑄型，生產方法中主要是鑄型設計、澆注平板配製及冷卻後進行直接回火處理；金屬鑄型主要包括上、下鑄型兩部分，其中上鑄型內部為上、下相通的空腔體，下鑄型內部亦為空腔體，上、下鑄型配合後其內部顯示為軋輥形狀，其具體結構設計合理，便於軋輥脫模。該發明可普遍應用於鑄鋼軋輥的製造。

發明內容
本發明針對鑄鋼軋輥澆鑄過程中存在的上述諸多問題，提出在鑄鋼軋輥澆注過程中，鋼水通過安裝在鑄型中的澆鑄鋼管而進入鑄型型腔，在鋼管下端開了多個圓孔，鋼水經圓孔而進入鑄型型腔下端，然後鋼水從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最後鋼管也鑲嵌在軋輥中心部位。 本發明的目的可以通過以下措施來實現 首先在電爐內熔煉鋼水，鋼水成分符合要求後出爐。在鑄型的中心部位安裝好澆鑄管(3)，澆鑄管(3)的上端直接與澆口杯(2)相連，澆鑄管(3)的下端直接與底箱鑄型(8)中的砂型(5)相連，澆鑄管(3)的上端開口，下端封閉，且在澆鑄管(3)下端開15 40個直徑6mm 20mm圓孔(8)，然後將熔煉好且成分符合要求的鋼水(1)澆入軋輥鑄型，鋼水(1)澆鑄過程中，鋼水經澆口杯(2)進入澆鑄管(3)，然後經澆鑄管(3)下端的圓孔(8)而進入鑄型型腔下端，鋼水(1)在鑄型型腔內從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最後澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。 澆鑄管選用碳含量質量分數0. 10% -0. 25%低碳鋼無縫鋼管或焊管，澆鑄管壁厚控制在6 15mm，澆鑄管內徑控制在小120 300mm。 由於鑄鋼軋輥澆鑄過程中，鋼水溫度高，為了防止鋼水澆鑄過程中燒穿澆鑄管，對澆鑄管的壁厚和材質應進行嚴格控制。澆鑄管應選用熔點高的材料，澆鑄管碳含量越低，澆鑄管熔點越高，鋼水澆鑄過程中，澆鑄管不易燒穿，因此，本發明澆鑄管選用碳含量《0. 25%低碳鋼無縫鋼管或焊管，但是，碳含量過低，澆鑄管強度低，使用中易變形，因此，澆鑄管碳含量的下限控制在O. 10%。另外，澆鑄管壁厚太薄，高溫鋼水易燒穿澆鑄管，因此本發明澆鑄管壁厚控制在6 15mm，澆鑄管內徑控制在小120 300mm，其中澆鑄重量小於3噸的鑄鋼軋輥時，澆鑄管壁厚為6mm 8mm，澆鑄管內徑為(M20mm (M50mm ;澆鑄重量大於10噸的鑄鋼軋輥時，澆鑄管壁厚為12mm 15mm，澆鑄管內徑為小250mm 小300mm ;澆鑄重量3 10噸的鑄鋼軋輥時，澆鑄管壁厚為8mm 12mm，澆鑄管內徑為(M50mm 小250mm。此外，澆鑄管除了起澆鑄鋼水作用外，還具有細化凝固組織，減輕軋輥中心疏鬆，提高鑄鋼軋輥中心部位組織緻密度的作用。澆鑄管還可以與鑄鋼軋輥實現牢固的冶金結合，具有強化軋輥，提高軋輥整體強度，防止軋輥使用中出現斷輥和彎曲變形等不足。
本發明與現有技術相比具有以下特點 (1)本發明鑄鋼軋輥澆鑄過程中，鋼水不對鑄型進行衝刷，鑄型表面的塗料不會帶入鋼水中，另外，鋼水從下往上平穩充型，可確保軋輥內部無夾雜缺陷。
(2)本發明軋輥鑄型中的氣體易於排出，軋輥中不會出現氣孔缺陷。
(3)本發明軋輥由於澆鑄管的激冷作用，消除了軋輥心部的疏鬆組織，且澆鑄管具
有強化軋輥的作用。
(4)本發明軋輥鋼水的工藝出品率比普通澆鑄鑄鋼軋輥提高8% 12%。 (5)本發明軋輥比普通澆鑄軋輥的使用壽命延長12% 15%。 採用本發明澆鑄鑄鋼軋輥，鋼水不會對鑄型進行衝刷，鑄型表面的塗料不會帶入
鋼水中，另外，鋼水從下往上平穩充型，可確保軋輥內部無夾雜、氣孔缺陷。本發明軋輥由
於澆鑄管的激冷作用，消除了軋輥心部的疏鬆組織，且鑲嵌在軋輥中心部位的澆鑄管具有
強化軋輥的作用。使用本發明澆鑄鑄鋼軋輥，鋼水工藝出品率高，比普通澆鑄鑄鋼軋輥的工
藝出品率提高8% 12%，由此可提高軋輥生產效率，降低軋輥生產能耗，節約軋輥生產成
本。採用本發明澆鑄的鑄鋼軋輥，應用於實際軋鋼生產中，無斷輥、變形現象出現，輥面硬度
均勻性好，無剝落現象出現，本發明軋輥比普通澆鑄軋輥的使用壽命延長12% 15%。推
廣應用本發明軋輥具有顯著的經濟和社會效益。


圖l是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。其中，l-鋼水，2-澆口杯，3-澆鑄管，4-上箱金屬鑄 型，5-砂型，6-中箱金屬鑄型，7-底箱金屬鑄型，8-圓孔，9-排氣孔。
下面結合實施例對本發明做進一步詳述。
具體實施方式

實施例1 採用3噸電爐熔煉75CrMo鑄鋼軋輥材料，澆鑄重量2. 8噸的鑄鋼軋輥。當鋼水成 分符合要求後出爐。中箱金屬鑄型(6)放置在底箱金屬鑄型(7)上端，上箱金屬鑄型(4) 放置在中箱金屬鑄型(6)上端，澆口杯(2)放置在上箱金屬鑄型(4)內砂型(5)的上面，在 澆口杯(2)上還開有一個排氣孔(9)，且排氣孔(9)與鑄型型腔相通。在軋輥鑄型的中心部 位安裝好澆鑄管(3)，澆鑄管(3)的上端直接與澆口杯(2)相連，澆鑄管(3)的下端直接與 底箱鑄型(8)中的砂型(5)相連，澆鑄管的上端開口，下端封閉，且在澆鑄管下端開15個直 徑8mm圓孔，圖l是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。然後將熔煉好且成分符合要求的鋼水(1)澆入 軋輥鑄型型腔，鋼水(1)澆鑄過程中，鋼水(1)經澆口杯(2)進入澆鑄管(3)，然後經澆鑄 管(3)下端的圓孔(8)而進入軋輥鑄型型腔下端，鋼水(1)從下往上充型，直至鑄型充滿鋼 水(l)，最後澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。其中澆鑄管內徑為小125mm，澆鑄管壁厚 為6mm，澆鑄管選用碳含量質量分數為0. 12%的低碳鋼無縫鋼管。軋輥退火後進行粗加工， 正火和回火後加工至規定尺寸和精度。
實施例2 採用15噸電爐熔煉70Mn2鑄鋼軋輥材料，澆鑄重量12噸的鑄鋼軋輥。當鋼水成 分符合要求後出爐。中箱金屬鑄型(6)放置在底箱金屬鑄型(7)上端，上箱金屬鑄型(4) 放置在中箱金屬鑄型(6)上端，澆口杯(2)放置在上箱金屬鑄型(4)內砂型(5)的上面，在 澆口杯(2)上還開有一個排氣孔(9)，且排氣孔(9)與鑄型型腔相通。在軋輥鑄型的中心部 位安裝好澆鑄管(3)，澆鑄管(3)的上端直接與澆口杯(2)相連，澆鑄管(3)的下端直接與
5底箱鑄型(8)中的砂型(5)相連，澆鑄管的上端開口，下端封閉，且在澆鑄管下端開35個直徑18mm圓孔，圖1是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。然後將熔煉好且成分符合要求的鋼水(1)澆入軋輥鑄型，鋼水(1)澆鑄過程中，鋼水經澆口杯(2)進入澆鑄管(3)，然後經澆鑄管(3)下端的圓孔(8)而進入鑄型型腔下端，鋼水(1)從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最後澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。其中澆鑄管內徑為小285mm，澆鑄管壁厚為14mm，澆鑄管選用碳含量質量分數為0. 23%的低碳鋼焊管。軋輥退火後進行粗加工，正火和回火後加工至規
定尺寸和精度。
實施例3 採用10噸電爐熔煉75CrNiMo鑄鋼軋輥材料，澆鑄重量6噸的鑄鋼軋輥。當鋼水成分符合要求後出爐。中箱金屬鑄型(6)放置在底箱金屬鑄型(7)上端，上箱金屬鑄型(4)放置在中箱金屬鑄型(6)上端，澆口杯(2)放置在上箱金屬鑄型(4)內砂型(5)的上面，在澆口杯(2)上還開有一個排氣孔(9)，且排氣孔(9)與鑄型型腔相通。在軋輥鑄型的中心部位安裝好澆鑄管(3)，澆鑄管(3)的上端直接與澆口杯(2)相連，澆鑄管(3)的下端直接與底箱鑄型(8)中的砂型(5)相連，澆鑄管的上端開口，下端封閉，且在澆鑄管下端開20個直徑15mm圓孔，圖1是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。然後將熔煉好且成分符合要求的鋼水(1)澆入軋輥鑄型型腔，鋼水(1)澆鑄過程中，鋼水(1)經澆口杯(2)進入澆鑄管(3)，然後經澆鑄管(3)下端的圓孔(8)而進入軋輥鑄型型腔下端，鋼水(1)從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水(l)，最後澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。其中澆鑄管內徑為小185mm，澆鑄管壁厚為10mm，澆鑄管選用碳含量質量分數為0. 12%的低碳鋼無縫鋼管。軋輥退火後進行粗加工，正火和回火後加工至規定尺寸和精度。
權利要求
一種鑄鋼軋輥的製備方法，其特徵在於先在軋輥鑄型的中心部位安裝好澆鑄管，澆鑄管的上端直接與澆口杯相連，澆鑄管的下端直接與鑄型底箱相連，澆鑄管的上端開口，下端封閉，且在澆鑄管下端開15～40個直徑6mm～20mm圓孔；然後將熔煉好且成分符合要求的鋼水澆入軋輥鑄型，鋼水澆鑄過程中，鋼水經澆口杯進入澆鑄管，然後經澆鑄管下端的圓孔而進入軋輥鑄型型腔下端，鋼水從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最後澆鑄管也鑲嵌在軋輥中心部位。
2. 如權利要求1所述的鑄鋼軋輥製備方法，其特徵在於，澆鑄管選用碳含量質量分數 為0. 10% 0. 25%的低碳鋼無縫鋼管或焊管。
3. 如權利要求1所說的鑄鋼軋輥製備方法，其特徵在於澆鑄管壁厚控制在6mm 15mm，澆鑄管內徑控制在小120mm 小300mm。
4. 如權利要求3所述的鑄鋼軋輥製備方法，其特徵在於，澆鑄重量小於3噸的鑄鋼軋 輥時，澆鑄管壁厚為6mm 8mm，澆鑄管內徑為小120mm (M50mm ;澆鑄重量大於10噸的 鑄鋼軋輥時，澆鑄管壁厚為12mm 15mm，澆鑄管內徑為小250mm 小300mm ;澆鑄重量3 10噸的鑄鋼軋輥時，澆鑄管壁厚為8mm 12mm，澆鑄管內徑為小150mm 小250mm。
全文摘要
本發明公開了一種鑄鋼軋輥的製備方法，首先在鑄型的中心部位安裝好澆鑄管，澆鑄管的上端直接與澆口杯相連，澆鑄管的下端直接與底箱鑄型中的砂型相連，澆鑄管的上端開口，下端封閉，且在澆鑄管下端開15～40個直徑6mm～20mm圓孔。然後將熔煉好且成分符合要求的鋼水澆入軋輥鑄型，鋼水澆鑄過程中，鋼水經澆口杯進入澆鑄管，然後經澆鑄管下端的圓孔而進入鑄型型腔下端，鋼水從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最後澆鑄管也鑲嵌在軋輥中心部位。本發明軋輥組織緻密，夾雜物少，強度高，耐磨性好，使用壽命長，推廣應用具有良好的經濟效益。
文檔編號B22D11/18GK101773999SQ201010103400
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月29日 優先權日2010年1月29日
發明者吳中偉, 林健, 符寒光, 雷永平 申請人:北京工業大學