一种钢芯铸铁复合轧辊的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种钢芯铸铁复合轧辊的制造方法，采用传统的砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，将钢芯加工成曲面形，并在钢芯表面包覆一层易熔金属层，钢芯与铸铁外壳曲面结合，由铁水凝固收缩应力紧固复合。由于在钢芯表层包覆一层易熔金属，使凝固温度降低，凝固时间延长，平衡了铁水凝固产生的收缩应力，有效地解决了采用传统浇铸工艺在钢芯表面浇铸复合铸铁，外壳易裂的技术难题，钢芯与铸铁外壳曲面结合，摩擦力大，不易剥落。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轧机轧辊的制造方法，特别是关于，适用于制造各类轧机的轧辊。随轧钢生产向高速度、大压下、高精度方向发展，对轧辊的芯部强度和表面耐磨性的要求日趋严格，现有的钢质轧辊、合金铸铁轧辊和外壳为合金铸铁、芯部为球墨铸铁的轧辊，已不能满足轧钢生产工艺日益发展的需求。目前，钢芯铸铁复合轧辊的研制工作已引起轧钢工作者的关注。人们试图采用现有的铸造工艺和设备，制造钢芯铸铁复合轧辊。但铁水凝固收缩应力造成铸铁外壳出现裂纹不易制做的技术难题尚未得到解决。目前，研制一种采用钢芯和铸铁外壳过盈装配的钢芯铸铁复合轧辊，由于钢芯表面和铸铁外壳内表面加工精度差别大，两者过盈装配时，难以紧密复合，在轧制力作用下，铸铁外壳易出现裂纹和剥落。1969年7月15日美国Pat3455372号文中公开了一种钢芯合金铸铁复合轧辊的制造方法(附图说明图1)，它采用连铸方法，钢芯采用高频感应加热器预加热后插入带有高频感应加热器、结晶器的铸模内，在钢芯表面浇铸复合铸铁外壳。钢芯与铸铁外壳以冶金键结合，两者间有一层冶金结合过渡层，采用这种方法制造的钢芯铸铁复合轧辊，钢芯与铸铁外壳结合牢固，芯部韧性好，表面耐磨性好，但存在制造工艺和设备复杂等问题。本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种钢芯和铸铁外壳结合牢固、制造工艺和设备简单的钢芯铸铁复合轧辊的制造方法，它可有效地解决采用现有铸造工艺制造钢芯铸铁复合轧辊，铸铁外壳易裂和剥落的技术难题，并可有效地克服过盈装配钢芯铸铁复合轧辊复合不紧密，使用时易产生裂纹和剥落的缺陷。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到本专利技术是(图2)，采用砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，轧辊由钢芯和铸铁外壳两部分组成，钢芯表面经钝化处理、低温加热，然后经浇铸铁水、保温、热处理等工序;其特征在于①将钢芯表面加工成曲面形(或多面形)进行钝化处理后，在其表层包覆一层易熔金属层，其厚度由铸铁外壳铁水凝固收缩量和钢芯热膨胀量确定，②钢芯与铸铁外壳曲面结合，铸铁外壳内表层形成一层冶金结合过渡层，由铁水凝固收缩应力紧固复合。本专利技术的目的还可以通过以下措施来达到。本专利技术钢芯铸铁复合轧辊的主要铸造工艺参数如下1、钢芯低温加热至300℃±10℃;2、浇注时钢芯温度＞200℃;3、铁水浇注温度1270℃～1300℃;4、浇注速度200～220kg/s;5、铁水上升速度80～85mm/s;6、浇后封闭保温时间80小时，开箱铸件温度＜120℃。本专利技术的目的还可以通过以下措施来达到本专利技术钢芯铸铁复合轧辊的热处理工艺曲线见图3。本专利技术钢芯铸铁复合轧辊铸件以≤20℃/h升温速度升至350℃，保温6小时，再以≤20℃/h升温速度升至550℃±10℃，保温32小时后，以≤20℃/h的冷却速度降至120℃出炉。由于本专利技术在钢芯表面包覆一层易熔金属层(铝金属板)，在铁液与钢芯进行热平衡时，易熔金属溶入铁水，生成Al-Fe固溶体和Al-Fe共晶体，降低了凝固温度，延长了凝固时间，平衡了铁水凝固产生的收缩应力，在铁液凝固收缩与钢芯紧固复合时，不易产生裂纹，有效地解决了采用传统浇铸工艺，在钢芯表面复合铸铁层易裂和剥落的技术难题，本专利技术钢芯的表面为曲面形(或多面形)，钢芯与铸铁外壳的结合是曲面结合，在轧制力作用下，两者复合面摩擦力大，不易剥落，有效地克服了现有过盈装配的钢芯铸铁复合轧辊在轧制力作用下，铸铁外壳易剥落的缺陷。本专利技术采用传统的砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，制做工艺和设备简单。本专利技术附图的图面说明如下图1现有技术钢芯铸铁复合轧辊制造方法示意图;图中1-钢芯，2-高频感应预加热器，3-助熔剂，4-浇注漏斗，5-高频感应加热器，6-高频感应器，7-缓冲器，8-水冷器，9-进水口，10-铸铁层，11-出水口，12-铸铁水。图2是本专利技术钢芯铸铁复合轧辊制造方法示意图。图中13-底箱，14-轧辊铸铁外壳，15-浇道，16-冒口箱，17-电极，18-调整装置，19-溢铁槽，20-易熔金属层，21-钢芯，22-冷型。图3是本专利技术钢芯铸铁复合轧辊的热处理工艺曲线。下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步详述。以本专利技术制做中板四辊轧机工作轧辊为例辊身规格φ780×2500mm，总长度5764mm。钢芯材质采用45＃钢、铸铁外壳采用合金铸铁，钢芯直径约φ450mm，铸铁外壳层厚165mm，铁水成份为C2.9～3.4%Si0.9～1.2%，Mn0.4～0.7%，P≤0.15%，S≤0.1%，Cr0.9～1.2%，Mo0.4～0.6%，Ni3.6～4.5%，铁水出炉温度1350℃，钢芯外包覆一层6mm厚的铝板，采用砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，钢芯加热温度300℃，浇注速度35～40秒。铁水上升速度80～85mm/s;辊身上部铁水用保温剂覆盖，通电加热15～20分钟，浇后将铸型封闭保温80小时，铸型开箱时温度≤120℃。经热处理消除应力。经检验无裂纹、无铸造缺陷。钢芯铸铁复合轧辊铸铁外壳内层冶金结合过渡层有Al-Fe固溶体和Al-Fe共晶体、石墨形态为层状，金相组织为马氏体+碳化物+磷共晶-碳化物。采用本专利技术钢芯铸铁复合轧辊制造方法制做的轧辊，芯部强度高，表面耐磨性能好，承载负荷大，耐疲劳性能好，经使用证明，未出现断辊、表层裂纹和剥落现象，有效地提高了轧辊的服役寿命本专利技术与现有技术相比，具有以下优点1、生产工艺和设备简单;2、钢芯和铸铁外壳曲面结合，结合牢固，在轧制力作用下，摩擦力大，铸铁外壳不易剥落;3、在钢芯外包覆易熔金属层，缓冲平衡了铁水凝固产生的收缩应力，铸件无裂纹;4、轧辊服役寿命提高。权利要求1.，采用砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，轧辊由钢芯和铸铁外壳两部分组成，钢芯表面经钝化处理、低温加热，然后经浇铸铁水、保温、热处理等工序；其特征在于①将钢芯表面加工成曲面形(或多面形)，进行钝化处理后，在其表面包覆一层易熔金属层，其厚度由铸铁外壳铁水凝固收缩量和钢芯热膨胀量确定；②钢芯与铸铁外壳曲面结合，铸铁外壳内表层形成一层冶金结合过渡层，由铁水凝固收缩应力紧固复合。2.根据权利要求1所述的钢芯铸铁复合轧辊制造方法，其特征在于铸造工艺主要参数为①钢芯低温加热至300℃±10℃;②浇注时钢芯温度≥200℃;③铁水浇注温度1270℃～1300℃;④浇注速度200～220kg/s;⑤铁水上升速度80～85mm/s;⑥浇后封闭保温时间80小时，开箱铸件温度≤120℃。3.根据权利要求1、2所述的钢芯铸铁复合轧辊的制造方法其特征在于热处理工艺为钢芯铸铁复合轧辊铸件以≤20℃/h升温速度升至350℃，保温6小时，再以≤20℃/h升温速度升至550℃±10℃，保温32小时后，以≤20℃/h冷却速度降至120℃出炉。全文摘要本专利技术涉及，采用传统的砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，将钢芯加工成曲面形，并在钢芯表面包覆一层易熔金属层，钢芯与铸铁外壳曲面结合，由铁水凝固收缩应力紧固复合。由于在钢芯表层包覆一层易熔金属，使凝固温度降低，凝固时间延长，平衡了铁水凝固产生的收缩应力，有效地解决了采用传统浇铸工艺在钢芯表面浇铸复合铸铁，外壳易裂的技术难题，钢芯与铸铁外壳曲面结合，摩擦力大，不易剥落。文档编号B22D19/16GK1076393S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢芯铸铁复合轧辊的制造方法，采用砂型底注旋流式和电弧加热无冒口铸造工艺，轧辊由钢芯和铸铁外壳两部分组成，钢芯表面经钝化处理、低温加热，然后经浇铸铁水、保温、热处理等工序；其特征在于：①将钢芯表面加工成曲面形（或多面形），进行钝化处理后，在其表面包覆一层易熔金属层，其厚度由铸铁外壳铁水凝固收缩量和钢芯热膨胀量确定；②钢芯与铸铁外壳曲面结合，铸铁外壳内表层形成一层冶金结合过渡层，由铁水凝固收缩应力紧固复合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范培德，李云龙，周佩峰，
申请(专利权)人：济南钢铁总厂，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]