一種大型輥環冷型及其應用和製造工藝的製作方法與工藝
2023-06-18 18:12:41
本發明涉及一種大型輥環冷型及其應用和製造工藝。
背景技術：
目前，離心鑄造工藝有立式離心澆注，臥式離心澆注和盤式澆注，常用冷型材質有HT200～400、QT450～500、ZG230～450。大型輥環生產大都採用盤式離心澆注的方式，當鐵水澆入輥環冷型後，輥環冷型內表受高溫鐵水熱衝擊，早期內表溫度高，外表溫度低，中期冷型表面溫度達到300～400℃，開箱時冷型表面溫度50～60℃，多次使用後將會產生熱應力，使輥環冷型內表產生裂紋，嚴重時造成冷型報廢。常用材質輥環冷型使用壽命只有20～50次，盤式離心鑄造用冷型單重14～16t，價值昂貴。因此，如何提高輥環冷型使用壽命成為了該領域技術人員亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的就是提供一種大型輥環冷型及其應用和製造工藝，能完全解決上述現有技術存在的問題。本發明的目的通過下述技術方案來實現：一種大型輥環冷型，其特徵在於所述冷型採用鑄造碳鋼製成，其化學組分及其質量百分含量為：C為0.2～0.35%，Si為0.25～0.45%，Mn為0.5～0.7%，P≤0.035%，S≤0.035%，Al為0.02～0.04%，Cr、Ni、Mo、V、Ti的總和≤1%，其餘為Fe。上述冷型用於離心鑄造成型大型輥環的應用。一種大型輥環，使用前述的冷型進行離心鑄造成型輥環，且每成型15～20件輥環後需要對冷型進行應力處理，其應力處理方法為：採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型加熱至540℃～560℃，並保溫10小時後，自然冷卻至室溫。一種大型輥環冷型的製造工藝，其特徵在於：採用中頻電爐熔煉鋼錠，將中頻電爐中的鋼水倒入鋼包中，隨流衝入脫氧劑，然後對鋼包中的鋼水進行淨化處理；完成後將鋼包中的鋼水注入模具鑄造成型冷型毛坯，然後對冷型毛坯進行熱處理，最後機加工得到需要尺寸和表面質量的冷型；所述熱處理需要先進行正火，然後進行回火，且正火與回火之間無時間間隔。進一步，所述隨流衝入的脫氧劑為矽鈣合金和鋁塊，脫氧劑衝入量為：每噸鋼水加入矽鈣合金0.8～1.2kg，鋁塊0.5～0.7kg，並保證鋼水脫氧後鋁的質量百分含量為0.02～0.04%。進一步，所述淨化處理為在鋼包底部向鋼水中吹氬5～8分鐘。進一步，所述正火為採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型毛坯從室溫加熱到880℃～900℃，保溫8～10小時後進行循環吹風冷卻1.5～2小時，使冷型毛坯溫度降至400℃～500℃。進一步，所述回火連續進行兩次，兩次之間無時間間隔，第一次回火採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型毛坯溫度加熱至650℃～680℃，並保溫16小時後自然冷卻至100℃；第二次回火採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型毛坯溫度加熱至620℃～650℃，並保溫16小時後自然冷卻至室溫，使得冷型毛坯的基體組織為粒狀珠光體和碎塊狀鐵素體，無魏氏組織。本發明中所述的常溫是指25℃。與現有技術相比，本發明的有益效果在於：通過本發明的設計，有效提高了輥環冷型的抗熱裂性能和抗熱疲勞能力，使輥環冷型使用次數大大提高，延長其使用壽命，降低了生產成本，減少了因輥環冷型開裂而造成輥環報廢的質量問題。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。本發明一方面提供了一種大型輥環冷型，所述冷型採用鑄造碳鋼製成，其化學組分及其質量百分含量為：C為0.2～0.35%，Si為0.25～0.45%，Mn為0.5～0.7%，P≤0.035%，S≤0.035%，Al為0.02～0.04%，Cr、Ni、Mo、V、Ti的總和≤1%，其餘為Fe。本發明第二方面提供了利用上述冷型進行離心鑄造成型的大型輥環及其成型方法，包括一種大型輥環，使用前述的冷型進行離心鑄造成型輥環，且每成型15～20件輥環後需要對冷型進行應力處理，其應力處理方法為：採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型加熱至540℃～560℃，並保溫10小時後，自然冷卻至室溫。本發明第三方面提供了一種大型輥環冷型的製造工藝，採用中頻電爐熔煉鋼錠，將中頻電爐中的鋼水倒入鋼包中，隨流衝入脫氧劑，然後對鋼包中的鋼水進行淨化處理。淨化處理完成後將鋼包中的鋼水注入模具鑄造成型冷型毛坯，然後對冷型毛坯進行熱處理，徹底消除輥環冷型內應力，使其基體組織為粒狀珠光體和碎塊狀鐵素體，消除魏氏組織，最後機加工得到需要尺寸和表面質量的冷型。所述熱處理需要先進行正火，然後進行回火，且正火與回火之間無時間間隔。進一步，所述隨流衝入的脫氧劑為矽鈣合金和鋁塊，脫氧劑衝入量為：每噸鋼水加入矽鈣合金0.8～1.2kg，鋁塊0.5～0.7kg，並保證鋼水脫氧後鋁的質量百分含量為0.02～0.04%，從而消除蛇狀斷口缺陷。進一步，所述淨化處理為在鋼包底部向鋼水中吹氬5～8分鐘。進一步，所述正火為採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型毛坯從室溫加熱到880℃～900℃，保溫8～10小時後進行循環吹風冷卻1.5～2小時，使冷型毛坯溫度降至400℃～500℃。進一步，所述回火連續進行兩次，兩次之間無時間間隔，第一次回火採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型毛坯溫度加熱至650℃～680℃，並保溫16小時後自然冷卻至100℃；第二次回火採用40℃～60℃/h的升溫速度將冷型毛坯溫度加熱至620℃～650℃，並保溫16小時後自然冷卻至室溫，使得冷型毛坯的基體組織為粒狀珠光體和碎塊狀鐵素體，無魏氏組織。本發明的輥環冷型適用於離心鑄造成型直徑1700mm～2000mm，高度400mm～600mm，淨重5t～10t的大型輥環。該輥環冷型的使用壽命由過去的30～40次提高到100～150次，降低了生產成本，提高了輥環產品質量，提高了經濟效益，提升了企業市場競爭力。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。