一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法技术

本发明专利技术提供了一种轧辊辊套挤压振动铸造方法，在金属液充型及凝固过程通过振动消除凝固缺陷，促进夹杂物及气体的排出，阻碍大尺寸网状碳化物的形成，同时使得辊套的成分分布均匀，解决目前高速钢轧辊网状析出物导致的抗剥落事故性差的问题，同时，金属凝固时又通过向未完全或者已完全凝固的金属加载压力，使金属熔体在纵向压力下凝固，并使凝固的金属产生锻压的效果，比传统的静态凝固能进一步提高了铸锻件的致密度，解决辊套在凝固过程中易产生缩孔和疏松等问题，提高其硬度和耐磨性。通过该方法得到的轧辊辊套的硬度可达75‑90HRC，轧辊致密度较普通生产工艺提高3％以上，金属收得率提高15％以上，单根轧辊的使用寿命提高20％以上，节省生产成本。

Production method of roll roller sleeve extrusion vibration casting

The invention provides a squeeze vibration casting method for roll sleeve, which eliminates solidification defects through vibration during filling and solidification of liquid metal, promotes the discharge of inclusions and gases, hinders the formation of large-scale reticulated carbide, and makes the composition of roll sleeve evenly distributed, thus solving the problem caused by reticulated precipitation of high-speed steel rolls at present. At the same time, when metal solidifies, the metal melt solidifies under the longitudinal pressure by loading the pressure on the incomplete or completely solidified metal, and the solidified metal produces the effect of forging. Compared with the traditional static solidification, the density of casting and forging can be further increased, and the roll sleeve can be solved in this way. It is easy to produce shrinkage porosity and porosity during solidification, so as to improve its hardness and wear resistance. The hardness of the roll sleeve obtained by this method can reach 75_90 HRC, the density of the roll can be increased by more than 3%, the metal yield can be increased by more than 15%, the service life of the single roll can be increased by more than 20%, and the production cost can be saved.

【技术实现步骤摘要】
一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法
本专利技术涉及一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，属于轧辊生产

技术介绍
轧辊是冶金工业生产中不可或缺的关键部件和最主要的消耗性备件，其质量的好坏对生产成本、加工效率以及轧制件的质量具有重要的影响；轧辊在生产工作中主要承受轧制时的动静载荷、磨损和温度变化的影响，因此需要轧辊具有高强度、高韧度、高热疲劳抗力和抗粘钢性；目前国内外已经开发出多种制作轧辊的材质，常用的材质有合金球铁、贝氏体球铁、高铬铸铁、高钒铸铁、高硼合金、工具型钢等铸造或者锻造整体轧辊、以及通过装配方式生产的高合金复合轧辊。复合轧辊由不同材质制作的轧辊辊套(即辊身外层)和辊芯(包括辊颈部分)构成。目前，复合轧辊的生产方法主要铸造法、焊接法、粉末冶金法和喷射沉积法，但是我国复合轧辊的生产最常见的还是使用离心铸造法。如中国专利：201310624270.5一种合金钢轧辊的生产方法、201110364040.0一种超强耐磨离心符合轧辊的生产方法和201410085918.0一种离心铸造的易切削高速钢轧辊制造工艺均公开了采用离心铸造法来生产轧辊的方法。离心铸造法虽然具有金属液收得率高、节约合金材料、生产效率高等特点，但是离心铸造法扔然存在难以避免的问题，例如：辊套与辊芯的复合界面处易产生夹杂、气孔和裂纹等缺陷，从而降低结合强度；离心力的作用下会时析出的碳化物产生偏析，使组织和成分不均匀；当芯轴材料是有石墨析出的灰铸铁或球铁，而轴套材料为高速钢时，会使外层与芯部结合部位石墨化恶化，加上碳化物的偏析，使结合层变脆，形成外层剥落，从而导致轧辊使用寿命低；因此，有待开发一种新的高速钢复合轧辊生产方法来进一步提高轧辊使用寿命。
技术实现思路
为此，本专利技术要解决现有技术中轧辊使用寿命低的问题，从而提供一种能够生产出使用寿命高的轧辊辊套的轧辊辊套挤压振动铸造生产方法。本专利技术提供一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，包括以下步骤：向竖直的轧辊辊套模具的型腔内注满金属液并密闭型腔；使轧辊辊套模具连同模具内的金属液振动；对轧辊辊套模具内凝固过程中的金属液施加竖直方向的压力；金属液完全凝固后保持振动和压力一段时间后开模。优选地，对铸件施加竖直方向的压力时产生的压强为10-50MPa。优选地，轧辊辊套挤压铸造方法，轧辊辊套模具振动的频率为200-300Hz，振幅为20-30μm。优选地，金属液完全凝固后保持振动和压力的时间为10-15分钟。优选地，所述轧辊辊套模具包括底模，侧模和固定住的柱形的辊芯模，辊芯模不随底模和侧模一起振动，所述底模底部设置有振动电机。优选地，所述轧辊辊套模具顶部设置有支撑滑块和压块以封闭型腔，所述压块在所述支撑滑块撤除后对模具内的金属液施加竖直向下的压力。优选地，所述支撑滑块的高度为5-20cm。优选地，以质量百分数计，所述金属液的成分为：C:0.19-0.25，B：1.3-1.6，Cr：3-4，Mo：0.8-1.5，W：1-1.2，Si：1.5-2，V:1.4-1.8，Zr：0.02-0.05，Ti：0.2-0.5，Al:0.2-0.5，RE：0.15-0.2，Mn：0.5-1，P≤0.02，S≤0.02，余量为Fe及不可避免杂质。优选地，所述金属液在温度1480-1500℃下熔炼到成分合格。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的轧辊辊套挤压振动铸造方法，在金属液充型及凝固过程通过振动消除凝固缺陷，促进夹杂物及气体的排出，更重要的是阻碍了大尺寸网状碳化物的形成，同时使得辊套的成分分布均匀，解决了目前高速钢轧辊网状析出物导致的抗剥落事故性差的缺陷；金属凝固时又通过向未完全或者已完全凝固的金属液加载压力，使金属熔体在纵向压力下凝固，比传统的静态凝固能进一步提高了铸锻件的致密度，解决了辊套在凝固过程中易产生缩孔和疏松等问题从而提高其硬度和耐磨性等。(2)采用本专利技术的轧辊辊套挤压振动铸造方法得到的轧辊辊套的硬度可达75-90HRC，轧辊致密度较普通生产工艺提高3％以上，金属收得率提高15％以上，单根轧辊的使用寿命提高20％以上，为冶金企业节省了生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的轧辊辊套挤压振动铸造装置的结构示意图。附图标记说明：1-支撑平台；2-底模；3-侧模；4-支撑滑块；5-压块；6-辊芯模；7-型腔；8-振动电机；9-导轨。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术实施例的一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，包括以下步骤：S1：向竖直的轧辊辊套模具的型腔内注满金属液并密闭型腔；S2：在注入金属液的同时或者之前使轧辊辊套模具振动，并带着模具内的金属液振动；S3：对轧辊辊套模具内凝固过程中的金属液施加竖直方向的压力；S4：金属液完全凝固后保持振动和压力一段时间后进行开模。上述轧辊辊套挤压振动铸造生产方法为本专利技术的基本专利技术思路，在金属液充型及凝固过程通过振动消除凝固缺陷，促进夹杂物及气体的排出，更重要的是阻碍了大尺寸网状碳化物的形成，同时使得辊套的成分分布均匀，解决了目前高速钢轧辊网状析出物导致的抗剥落事故性差的缺陷。金属凝固时又通过向未完全或者已完全凝固的金属液加载压力，使金属熔体在纵向压力下凝固，比传统的静态凝固能进一步提高了铸锻件的致密度，解决了辊套在凝固过程中易产生缩孔和疏松等问题从而提高其硬度和耐磨性等。所述轧辊辊套挤压振动铸造生产方法的铸造装置如图1所示，包括支撑平台1，设置在所述支撑平台1上的上方开口的轧辊辊套模具，至少一个设置在所述模具底部的振动电机8，设置在所述轧辊辊套模具顶部的支撑滑块4和压块5，所述压块5能够在所述支撑滑块4撤除后对模具内的已凝固金属液形成的铸件施加压力，所述轧辊辊套模具包括底模2、侧模4和柱形的辊芯模6，所述底模2、侧模4和柱形的辊芯模6围成轧辊辊套成型的型腔。所述振动电机8位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，其特征在于，包括以下步骤：向竖直的轧辊辊套模具的型腔内注满金属液并密闭型腔；使轧辊辊套模具连同模具内的金属液振动；对轧辊辊套模具内凝固过程中的金属液施加竖直方向的压力；金属液完全凝固后保持振动和压力一段时间后开模。

【技术特征摘要】
1.一种轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，其特征在于，包括以下步骤：向竖直的轧辊辊套模具的型腔内注满金属液并密闭型腔；使轧辊辊套模具连同模具内的金属液振动；对轧辊辊套模具内凝固过程中的金属液施加竖直方向的压力；金属液完全凝固后保持振动和压力一段时间后开模。2.根据权利要求1所述的轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，其特征在于，对铸件施加竖直方向的压力时产生的压强为10-50MPa。3.根据权利要求1所述的轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，其特征在于，轧辊辊套挤压铸造方法，其特征在于，轧辊辊套模具振动的频率为200-300Hz，振幅为20-30μm。4.根据权利要求1所述的轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，其特征在于，金属液完全凝固后保持振动和压力的时间为10-15分钟。5.根据权利要求1-4中任一项所述的轧辊辊套挤压振动铸造生产方法，其特征在于，所述轧辊辊套模具包括底模(2)、侧模(3)和固定住的柱形的辊芯模(6)，辊芯模(6)不随底模和侧模振动一起振动，所述底模(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏明，李桂荣，吴江，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32