解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，包括采用離心方式鑄造高速鋼軋輥外層，離心澆注外層的過程中離心機的轉速采用階段變速的同時鋼水的澆注速度也與離心機的轉速做相應的改變。即離心澆注開始的階段采用高轉速和高速澆注，在離心澆注的中間階段采用中等轉速、低速澆注，在澆注完成后采用低轉速。通過變速離心澆注高速鋼外層鋼水，可以有利于澆注開始階段的鋼水充型，保證鋼水快速均勻覆蓋整個鑄型內腔，避免出現(xiàn)重皮、冷隔等缺陷，還能有效改善離心外層的受力情況，減輕外層元素偏析，降低應力裂紋傾向，最終達到解決外層熱裂紋的目的。
【專利說明】解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心軋輥外層產生熱裂紋的解決方法，特別涉及一種棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的解決方法，屬于軋輥離心鑄造領域。

【背景技術】
[0002]隨著棒線材軋機向高速化、現(xiàn)代化發(fā)展，精軋機架軋輥的耐磨性與軋機的生產效率不匹配的問題凸顯出來，軋鋼廠希望提高軋輥的耐磨性與抗事故能力，最大限度地降低輥耗，延長軋輥在線周期。高速鋼材質以其優(yōu)良的綜合性能，成為棒線材軋機精軋機架軋輥的理想材料，由于在國內受軋制條件以及軋鋼廠二次加工能力等方面的制約，棒線材高速鋼軋輥仍處于開發(fā)和應用的起步階段，同時棒線材高速鋼離心復合軋輥鑄造成品率低，更是制約了其廣泛的推廣應用。
[0003]大型軋輥的輥身是由外層的工作層和內部的芯部組成，一般先通過離心澆注方式鑄造出外層的工作層，然后在合箱澆注內部的芯。芯部一般由鑄鐵材料構成而外層(工作層)是由耐磨的高合金材料制成。目前軋輥外層的鑄造方法采用常規(guī)的離心澆注方法，即將離心機開到一定的轉速，然后以固定的澆注速度向離心機內澆注鋼水。經大量研究表明，棒線材高速鋼離心復合軋輥鑄造成品率低的主要原因是由于軋輥工作層在鑄造過程中出現(xiàn)熱裂紋。目前的澆注方法不能有效的防止熱裂紋產生。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種軋輥的鑄造方法，它能夠解決棒線材高速鋼軋輥在澆注外層時可能出現(xiàn)熱裂紋。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:
一種解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，包括采用離心方式鑄造高速鋼軋輥外層，離心澆注外層的過程中離心機的轉速采用階段變速的同時鋼水的澆注速度也與離心機的轉速做相應的改變。
[0006]本發(fā)明的進一步改進在于:
所述階段變速是在離心澆注開始的階段采用高轉速，在離心澆注的中間階段采用中等轉速，在澆注完成后采用低轉速，同時，鋼水的澆注速度在離心澆注開始的階段采用高速澆注，在離心澆注的中間階段及以后采用低速澆注。
[0007]本發(fā)明的方法具體采用以下步驟:
(1)采用臥式離心機生產，開始澆注之前，臥式離心機帶著鑄型空轉lOmin，確保離心澆注系統(tǒng)運轉平穩(wěn)，臥式離心機的轉速按照工作層離心重力倍數(shù)G=90?100控制；
(2)澆注外層鋼水，澆注溫度為1440?1540°C，澆注速度控制在5?lOKg/s之間，當澆注鋼水量達到軋輥外層鋼水總量的40%后，降低離心機的轉速至工作層離心重力倍數(shù)G=80?90，同時降低鋼水的澆注速度至4?8Kg/s之間，直至完成全部外層鋼水澆注；
(3)外層鋼水澆注完成后，立即向鑄型內撒入防氧化保護渣，同時將離心機轉速再次降低至工作層離心重力倍數(shù)G=70?80 ；
(4)待外層鋼水在旋轉的離心機中冷卻到800?950°C時停機。
[0008]由于采用上述技術方案，本發(fā)明所產生的有益效果在于:
采用本發(fā)明的鑄造方法，能夠防止高速鋼軋輥工作層(外層)在鑄造時產生裂紋，尤其是可以解決軋制棒線材的高速鋼軋輥在澆注外層時在高溫階段出現(xiàn)熱裂紋的問題。
[0009]由于高速鋼軋輥的工作層的合金含量較高，鋼水的流動性差，開始澆注階段采用高轉速、高流量澆注可以有利于鋼水充型，保證鋼水快速均勻覆蓋整個鑄型內腔，避免了軋輥出現(xiàn)重皮、冷隔等缺陷。澆注的第二階段(澆入的鋼水量達到40%后)降低鑄型轉速，可以有效減小已完成澆注的外層的受力情況，同時可以防止外層中的合金元素因重力而產生偏析，采用低轉速、小流量澆注，使?jié)沧⑦^的外層受力平緩，并且受力的增加速度也平緩，可以降低了應力裂紋傾向。澆注過程中能夠實現(xiàn)逐層冷卻，冷卻速度更加均勻，避免了因冷卻不均造成內應力增加。
[0010]外層鋼水完成全部澆注后，再次適當降低鑄型轉速，避免凝固過程中，外界阻礙合金收縮而產生于晶界的微裂紋，可以防止軋輥外層因快速冷卻產生過大內應力，也降低了外層的離心力，使軋輥的整個工作層內外受力均勻。
[0011]降低離心機轉速不僅可以減少動力消耗，還能有效提升整個鑄造設備系統(tǒng)的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的離心機轉速工藝示意圖。

【具體實施方式】
[0013]一種解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，本方法采用采用離心方式鑄造高速鋼軋輥外層(即工作層)，外層的材料為高速鋼。在離心澆注外層的過程中，離心機的轉速采用階段變速，即在不同的澆注時間段內離心機的轉速不同，在改變離心機轉速的同時，也改變鋼水的澆注速度，鋼水的澆注速度的改變也與離心機的轉速相應，即當離心機的轉速加大或者減小時，燒注速度也加大或者減小。
[0014]階段變速尤其是在離心澆注開始的階段采用高轉速，在離心澆注的中間階段采用中等轉速，在澆注完成后采用低轉速，同時，鋼水的澆注速度在離心澆注開始的階段采用高速澆注，在離心澆注的中間階段及以后采用低速澆注；這樣更適合離心鑄造高合金軋輥工作層，使工作層不產生裂紋。
[0015]本發(fā)明的解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，可以采用以下具體鑄造步驟:
(1)離心鑄造采用臥式離心機，鑄型放入離心鑄造機中。開始澆注之前，起動離心機，使臥式離心機帶著鑄型空轉lOmin，確保離心澆注系統(tǒng)運轉平穩(wěn)，在澆注前，臥式離心機的轉速按照工作層離心重力倍數(shù)G=90?100控制，即控制離心機的轉速以保證工作層受到的離心力是工作層重力的90?100倍；
(2)在上述轉速控制穩(wěn)定后，澆注外層鋼水，鋼水的澆注溫度為1440?1540°C，澆注速度控制在5?lOKg/s之間，當澆注鋼水量達到軋輥外層鋼水總量的40%后，降低離心機的轉速至工作層離心重力倍數(shù)G=80?90 (即控制離心機的轉速以保證工作層受到的離心力是工作層重力的80?90倍)，同時降低鋼水的澆注速度至4?8Kg/s之間，直至完成全部外層鋼水澆注。如果在90?100倍轉速時，澆注速度為10Kg/s，則80?90倍轉速時澆注速度為8Kg/s ;如果在90?100倍轉速時，澆注速度為5Kg/s，則80?90倍轉速時澆注速度為4Kg/s ;同理，80?90倍轉速時的澆注速度要低于90?100倍轉速時的澆注速度。
[0016](3)外層鋼水澆注完成后，立即向鑄型內撒入防氧化保護渣，同時將離心機轉速再次降低至工作層離心重力倍數(shù)G=70?80 (即控制離心機的轉速以保證工作層受到的離心力是工作層重力的70?80倍)；
(4)待外層鋼水在旋轉的離心機中冷卻到800?950°C時停機。
[0017]實施例1
有一種軋制棒線材的高速鋼離心軋輥，其尺寸規(guī)格為Φ 430 X 650 X 1535 mm，工作層厚度為55mm，外層鋼水總量約為320Kg，該高速鋼軋輥的外層澆注步驟如下:
(1)澆注之前，離心機帶鑄型空轉lOmin，待離心澆注系統(tǒng)運轉平穩(wěn)后開始實施澆注，轉速控制為740r/min (離心重力倍數(shù)約為G=10)；
(2)外層鋼水澆注之前測溫為1500°C；
(3)開始實施澆注時，在16s的時間內快速澆進130Kg的鋼水，隨后將離心機轉速降低至700 r/min，此時將澆注流量減小，剩余的190Kg鋼水用40s時間澆進旋轉鑄型中。
[0018](4)外層鋼水全部澆注完成后，立即撒入防氧化保護渣，同時將離心機轉速再次降低，轉速控制為650r/min ；
(5)待外層鋼水在旋轉的離心機中冷卻到900°C時停機。
[0019]本實施例生產出的高速鋼軋輥外層無熱裂紋出現(xiàn)，利用相同澆注參數(shù)生產的共13支高速鋼產品全部無熱裂紋，經過檢測發(fā)現(xiàn)外表面的應力值明顯減小，且外層成分無偏析現(xiàn)象，本發(fā)明有效的解決了棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋。
【權利要求】
1.一種解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，包括采用離心方式鑄造高速鋼軋輥外層，其特征在于:離心澆注外層的過程中離心機的轉速采用階段變速的同時鋼水的澆注速度也與離心機的轉速做相應的改變。
2.根據(jù)權利要求1所述的解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，其特征在于:所述階段變速是在離心澆注開始的階段采用高轉速，在離心澆注的中間階段采用中等轉速，在澆注完成后采用低轉速，同時，鋼水的澆注速度在離心澆注開始的階段采用高速澆注，在離心澆注的中間階段及以后采用低速澆注。
3.根據(jù)權利要求2所述的解決棒線材高速鋼軋輥外層熱裂紋的方法，其特征在于采用以下步驟: (1)采用臥式離心機生產，開始澆注之前，臥式離心機帶著鑄型空轉lOmin，確保離心澆注系統(tǒng)運轉平穩(wěn)，臥式離心機的轉速按照工作層離心重力倍數(shù)G=90?100控制； (2)澆注外層鋼水，澆注溫度為1440?1540°C，澆注速度控制在5?lOKg/s之間，當澆注鋼水量達到軋輥外層鋼水總量的40%后，降低離心機的轉速至工作層離心重力倍數(shù)G=80?90，同時降低鋼水的澆注速度至4?8Kg/s之間，直至完成全部外層鋼水澆注； (3)外層鋼水澆注完成后，立即向鑄型內撒入防氧化保護渣，同時將離心機轉速再次降低至工作層離心重力倍數(shù)G=70?80 ； (4)待外層鋼水在旋轉的離心機中冷卻到800?950°C時停機。
【文檔編號】B22D13/02GK104353799SQ201410548236
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權日:2014年10月16日
【發(fā)明者】楊昱東, 陳風林, 韓建寧, 朱志磊 申請人:中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司