專利名稱：一種鑄鋼軋輥的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋輥的制備方法，特別涉及一種鑄鋼軋輥的制備方法，屬于鑄造
技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(jìn)行 特殊熱處理，由于鋼軋輥具有高的抗拉強(qiáng)度和韌性，適用于軋制溫度高、軋制載荷大的開坯 軋機(jī)或初軋機(jī)，也可用做支撐輥。如進(jìn)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(gòu)成，并含有一定 的碳化物，因此，其強(qiáng)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(diǎn)是內(nèi)部硬度降落很小，因此，特別適用于制造深孔型軋輥，同時(shí)廣泛應(yīng)用于 型鋼軋機(jī)粗軋和精軋機(jī)架、熱軋帶鋼連軋機(jī)粗軋和精軋前段工作輥。半鋼軋輥材質(zhì)中若增 加硅含量，通過石墨化處理，具有高的抗熱裂性和強(qiáng)韌性，作為初軋機(jī)開坯軋輥、大型型鋼 粗軋輥、開坯連軋機(jī)軋輥和熱軋帶鋼連軋機(jī)立輥，可獲得良好的軋制效果。
但是，鑄鋼軋輥生產(chǎn)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(dǎo)致軋輥的強(qiáng)度下降，使用中易出現(xiàn)斷輥事故，影響軋機(jī)的正常生產(chǎn)；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，鋼水易沖刷鑄型涂料， 導(dǎo)致軋輥中出現(xiàn)較多的夾雜物，降低軋輥力學(xué)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(xiàn)氣孔，降低軋輥力學(xué)性能和 使用性能，嚴(yán)重時(shí)使鑄鋼軋輥報(bào)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(dòng)控制裝置，包括軋輥型腔、澆注管 和浸入管，在澆注管(1)上設(shè)有耐高溫導(dǎo)線上觸頭(3)，軋輥型腔(8)底部設(shè)有耐高溫導(dǎo)線 下觸頭(4)，在導(dǎo)線上觸頭(3)與導(dǎo)線下觸頭(4)連接的導(dǎo)線上依次安裝電池(5)、指示燈 (6)及喊話器(7)。當(dāng)軋輥型腔(8)鋼鐵水液面上升到與耐高溫導(dǎo)線上觸頭(3)接觸時(shí)，出 現(xiàn)聲光電信號(hào)，指示天車提升鋼鐵水包(9)，聲光電信號(hào)消失，天車停止提升，繼續(xù)澆注，當(dāng) 再次出現(xiàn)聲光電信號(hào)時(shí)，天車再次提升，依次反復(fù)進(jìn)行，直到鋼鐵水澆注完畢，充滿軋輥型 腔(8)，控制準(zhǔn)確無誤。但是，這種控制方式，每次進(jìn)行澆注都是天車工根據(jù)地面信號(hào)燈、喊 話器的指示，進(jìn)行手動(dòng)控制提升，由于人工手動(dòng)操作控制澆注管的起升，天車工只能憑經(jīng)驗(yàn) 和感覺進(jìn)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 度在一致的范圍。中國專利CN201220271還公開了一種無流澆注等量提升自動(dòng)控制裝置， 包括探入軋輥型腔內(nèi)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(hào)燈(6)、電源(1)，與信號(hào)燈(6)并聯(lián)設(shè)有遙控信號(hào) 發(fā)射器(7)，遙控信號(hào)接收器(8)與提升澆注管(5)的天車電動(dòng)機(jī)磁力盤電連接。該實(shí)用 新型利用自動(dòng)化的等量提升控制電路，來代替手動(dòng)操作，利用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)每次提升高度的準(zhǔn)確控制，保證每次的運(yùn)行距離相等，利用遙控信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)天車的控制指揮，根據(jù)設(shè)置好的起升高度，實(shí)現(xiàn)澆注過程中的等量提升自動(dòng)控制，提高了無流澆注軋輥的澆注質(zhì)量，使產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到了提高，確保了產(chǎn)品的成品率。但是，無流澆注設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，導(dǎo)致軋輥生產(chǎn)成本增加。中國發(fā)明專利CN1087562還公開了生產(chǎn)鑄鋼軋輥的方法及其專用的金屬鑄型，生產(chǎn)方法中主要是鑄型設(shè)計(jì)、澆注平板配制及冷卻后進(jìn)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(nèi)部為上、下相通的空腔體，下鑄型內(nèi)部亦為空腔體，上、下鑄型配合后其內(nèi)部顯示為軋輥形狀，其具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，便于軋輥脫模。該發(fā)明可普遍應(yīng)用于鑄鋼軋輥的制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)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(jìn)入鑄型型腔，在鋼管下端開了多個(gè)圓孔，鋼水經(jīng)圓孔而進(jìn)入鑄型型腔下端，然后鋼水從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最后鋼管也鑲嵌在軋輥中心部位。 本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn) 首先在電爐內(nèi)熔煉鋼水，鋼水成分符合要求后出爐。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(gè)直徑6mm 20mm圓孔(8)，然后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(jīng)澆口杯(2)進(jìn)入澆鑄管(3)，然后經(jīng)澆鑄管(3)下端的圓孔(8)而進(jìn)入鑄型型腔下端，鋼水(1)在鑄型型腔內(nèi)從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最后澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。 澆鑄管選用碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(nèi)徑控制在小120 300mm。 由于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(duì)澆鑄管的壁厚和材質(zhì)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制。澆鑄管應(yīng)選用熔點(diǎn)高的材料，澆鑄管碳含量越低，澆鑄管熔點(diǎn)越高，鋼水澆鑄過程中，澆鑄管不易燒穿，因此，本發(fā)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(qiáng)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(fā)明澆鑄管壁厚控制在6 15mm，澆鑄管內(nèi)徑控制在小120 300mm，其中澆鑄重量小于3噸的鑄鋼軋輥時(shí)，澆鑄管壁厚為6mm 8mm，澆鑄管內(nèi)徑為(M20mm (M50mm ;澆鑄重量大于10噸的鑄鋼軋輥時(shí)，澆鑄管壁厚為12mm 15mm，澆鑄管內(nèi)徑為小250mm 小300mm ;澆鑄重量3 10噸的鑄鋼軋輥時(shí)，澆鑄管壁厚為8mm 12mm，澆鑄管內(nèi)徑為(M50mm 小250mm。此外，澆鑄管除了起澆鑄鋼水作用外，還具有細(xì)化凝固組織，減輕軋輥中心疏松，提高鑄鋼軋輥中心部位組織致密度的作用。澆鑄管還可以與鑄鋼軋輥實(shí)現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合，具有強(qiáng)化軋輥，提高軋輥整體強(qiáng)度，防止軋輥使用中出現(xiàn)斷輥和彎曲變形等不足。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn) (1)本發(fā)明鑄鋼軋輥澆鑄過程中，鋼水不對(duì)鑄型進(jìn)行沖刷，鑄型表面的涂料不會(huì)帶入鋼水中，另外，鋼水從下往上平穩(wěn)充型，可確保軋輥內(nèi)部無夾雜缺陷。
(2)本發(fā)明軋輥鑄型中的氣體易于排出，軋輥中不會(huì)出現(xiàn)氣孔缺陷。
(3)本發(fā)明軋輥由于澆鑄管的激冷作用，消除了軋輥心部的疏松組織，且澆鑄管具
有強(qiáng)化軋輥的作用。
(4)本發(fā)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(fā)明軋輥比普通澆鑄軋輥的使用壽命延長12% 15%。 采用本發(fā)明澆鑄鑄鋼軋輥，鋼水不會(huì)對(duì)鑄型進(jìn)行沖刷，鑄型表面的涂料不會(huì)帶入
鋼水中，另外，鋼水從下往上平穩(wěn)充型，可確保軋輥內(nèi)部無夾雜、氣孔缺陷。本發(fā)明軋輥由
于澆鑄管的激冷作用，消除了軋輥心部的疏松組織，且鑲嵌在軋輥中心部位的澆鑄管具有
強(qiáng)化軋輥的作用。使用本發(fā)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(chǎn)效率，降低軋輥生產(chǎn)能耗，節(jié)約軋輥生產(chǎn)成
本。采用本發(fā)明澆鑄的鑄鋼軋輥，應(yīng)用于實(shí)際軋鋼生產(chǎn)中，無斷輥、變形現(xiàn)象出現(xiàn)，輥面硬度
均勻性好，無剝落現(xiàn)象出現(xiàn)，本發(fā)明軋輥比普通澆鑄軋輥的使用壽命延長12% 15%。推
廣應(yīng)用本發(fā)明軋輥具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 采用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(dāng)鋼水成 分符合要求后出爐。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(nèi)砂型(5)的上面，在 澆口杯(2)上還開有一個(gè)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(gè)直 徑8mm圓孔，圖l是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。然后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(jīng)澆口杯(2)進(jìn)入澆鑄管(3)，然后經(jīng)澆鑄 管(3)下端的圓孔(8)而進(jìn)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)，最后澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。其中澆鑄管內(nèi)徑為小125mm，澆鑄管壁厚 為6mm，澆鑄管選用碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 12%的低碳鋼無縫鋼管。軋輥退火后進(jìn)行粗加工， 正火和回火后加工至規(guī)定尺寸和精度。
實(shí)施例2 采用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(dāng)鋼水成 分符合要求后出爐。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(nèi)砂型(5)的上面，在 澆口杯(2)上還開有一個(gè)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(gè)直徑18mm圓孔，圖1是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。然后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(jīng)澆口杯(2)進(jìn)入澆鑄管(3)，然后經(jīng)澆鑄管(3)下端的圓孔(8)而進(jìn)入鑄型型腔下端，鋼水(1)從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最后澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。其中澆鑄管內(nèi)徑為小285mm，澆鑄管壁厚為14mm，澆鑄管選用碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 23%的低碳鋼焊管。軋輥退火后進(jìn)行粗加工，正火和回火后加工至規(guī)
定尺寸和精度。
實(shí)施例3 采用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(dāng)鋼水成分符合要求后出爐。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(nèi)砂型(5)的上面，在澆口杯(2)上還開有一個(gè)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(gè)直徑15mm圓孔，圖1是鑄鋼軋輥澆鑄示意圖。然后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(jīng)澆口杯(2)進(jìn)入澆鑄管(3)，然后經(jīng)澆鑄管(3)下端的圓孔(8)而進(jìn)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)，最后澆鑄管(3)也鑲嵌在軋輥中心部位。其中澆鑄管內(nèi)徑為小185mm，澆鑄管壁厚為10mm，澆鑄管選用碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 12%的低碳鋼無縫鋼管。軋輥退火后進(jìn)行粗加工，正火和回火后加工至規(guī)定尺寸和精度。
權(quán)利要求
一種鑄鋼軋輥的制備方法，其特征在于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(gè)直徑6mm～20mm圓孔；然后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(jīng)澆口杯進(jìn)入澆鑄管，然后經(jīng)澆鑄管下端的圓孔而進(jìn)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，最后澆鑄管也鑲嵌在軋輥中心部位。
2. 如權(quán)利要求1所述的鑄鋼軋輥制備方法，其特征在于，澆鑄管選用碳含量質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0. 10% 0. 25%的低碳鋼無縫鋼管或焊管。
3. 如權(quán)利要求1所說的鑄鋼軋輥制備方法，其特征在于澆鑄管壁厚控制在6mm 15mm，澆鑄管內(nèi)徑控制在小120mm 小300mm。
4. 如權(quán)利要求3所述的鑄鋼軋輥制備方法，其特征在于，澆鑄重量小于3噸的鑄鋼軋 輥時(shí)，澆鑄管壁厚為6mm 8mm，澆鑄管內(nèi)徑為小120mm (M50mm ;澆鑄重量大于10噸的 鑄鋼軋輥時(shí)，澆鑄管壁厚為12mm 15mm，澆鑄管內(nèi)徑為小250mm 小300mm ;澆鑄重量3 10噸的鑄鋼軋輥時(shí)，澆鑄管壁厚為8mm 12mm，澆鑄管內(nèi)徑為小150mm 小250mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄鋼軋輥的制備方法，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(gè)直徑6mm～20mm圓孔。然后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(jīng)澆口杯進(jìn)入澆鑄管，然后經(jīng)澆鑄管下端的圓孔而進(jìn)入鑄型型腔下端，鋼水從下往上充型，直至鑄型充滿鋼水，最后澆鑄管也鑲嵌在軋輥中心部位。本發(fā)明軋輥組織致密，夾雜物少，強(qiáng)度高，耐磨性好，使用壽命長，推廣應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B22D11/18GK101773999SQ201010103400
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者吳中偉, 林健, 符寒光, 雷永平 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)