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复合铸造轧辊指轧辊辊身外层与心部以及辊颈采用两种或两种以上材质复合铸造而成,辊身外层和辊颈分别通过不同材质的成分设计和热处理工艺获得要求的组织和性能。
复合铸造适合于生产那些工作负荷大、轧材质量要求高的轧辊。这类轧辊辊身和辊颈性能要求相差悬殊,辊身表面硬度要求高,辊颈又要求较高的强度和韧性。
例如热带连轧机的工作辊、支撑辊;中厚板、宽厚板轧机的工作辊;平整轧机的工作辊和支撑辊;型钢万能轧机的辊环;小型型钢、棒线材轧机的精轧辊及无缝钢管轧机连轧管轧辊和张减径辊环等。
近几年离心复合高铬铸铁小立辊在国内外热带连轧机上得到越来越多的采用,表现出优良的耐磨性,明显延长了换辊周期。
复合铸造方法有半冲洗复合铸造、离心复合与溢流复合三种,复合铸造轧辊需要特殊的工艺装备,工艺相对复杂,控制难度大,需要较高的制造成本。
离心复合铸铁轧辊铸造缺陷的分析及对策
离心复合铸铁轧辊是轧钢生产中的重要消耗工具,在轧制过程中承受复杂的应力。分析了离心复合铸铁轧辊铸造的结合层结合不良、结合层夹渣、辊身大面裂纹和辊身大面夹渣缺陷产生的原因,提出了原材料管理、铁水熔炼、离心铸造过程、铁水包的规范使用等方面应采取的控制措施,为节能降耗、降低生产成本起到积极作用。
高镍铬离心复合铸铁轧辊辊身裂纹的防止
高镍铬无限冷硬铸铁轧辊由于其良好的耐磨性、抗粘性、抗热裂性和抗剥落性,被广泛的应用于型钢、线材、棒材和带钢的热连轧机用辊。目前,国内外几乎所有热轧带钢连轧机精轧后段工作辊,甚至部分精轧前段工作辊仍然采用高镍铬无限冷硬铸铁轧辊。
与常规冲洗法和整体铸造法生产轧辊相比,离心铸造复合轧辊具有以下特点:
(1)金属液收得率明显提高。对于高铬铸铁轧辊,出品率相差更为悬殊,一般为70%与20%,可见离心法显著提高金属液收得率,减少金属液用量,降低成本。
(2)节约大量合金材料。离心铸造复合轧辊,其外层是高合金材质,以保证轧辊的使用性能,辊心选用廉价的灰铸铁、球铁或铸钢,而辊心所占重量明显大于辊身,因此用离心铸造法生产复合轧辊可节约大量合金材料,降低轧辊生产成本。
(3)轧辊表面质量明显改善。用常规方法生产轧辊,因外层金属液用量多,凝固慢,造成组织粗大、砂眼、夹砂和疏松等铸造缺陷多。而离心铸造生产复合轧辊,外层厚度容易控制,金属液用量少,凝固速度快,加之离心力的作用,外层在动态下凝固,气体和非金属夹杂物也易于从液态金属中排出,因此离心铸造复合轧辊外层组织细小、致密、铸造缺陷少,力学性能高。
(4)轧辊使用效果显著改善。与冲洗复合轧辊相比,离心复合轧辊具有硬度均匀,颈向硬度落差小等特点,因而使用寿命明显提高。离心复合辊比冲洗复合辊轧钢量增加43%,使用次数增加40%。
(5)生产效率高,操作简便和产品质量易于控制。此外,离心铸造生产复合轧辊还具有淬硬层深度较深和残余应力值较小等优点。
静止(常规法)铸造的铸钢轧辊广泛使用组合式立浇的铸型,具体如图《铸钢扎辊的铸型》所示。辊身部分用金属型或衬砂(10~30mm)金属型。用金属型浇注的铸钢轧辊外层组织细密。金属型内表面涂以耐火涂料,辊颈和冒口铸型部分采用高强度干砂型。轧辊的传动端置于下砂型部分。带槽铸钢轧辊还常采用沿纵向分型的铸型浇注。目前多数大型铸钢轧辊通过切线浇口底注法铸造。浇注时钢水在铸型中旋转上升,使夹杂物集中到轧辊芯部并排除到冒口顶部。顺序凝固是保证轧辊芯部和辊颈无缩孔和疏松的必要条件。为此,保温冒口和电弧加热冒口技术已广泛用于铸钢轧辊制造。顶注法浇注轧辊时,用浸入式的浇注管和保护渣来保证轧辊表面质量。顶注法有利于顺序凝固和提高铸造收得率。
冲洗法、液面恒定底漏法是当前复合铸钢广为应用的铸造法。20世纪80年代中期,联邦德国掌握了用立式离心技术生产复合铸钢支承辊技术。
《一种低界面失效的高速钢轧辊离心复合铸造方法》的目的是提供一种低界面失效的高速钢轧辊离心复合铸造方法,该铸造方法铸造的轧辊具有界面冶金结合好、结合强度高的特性,在棒线材和板带材轧制时具有一个较低的界面失效能力且外层不易剥落。
《一种低界面失效的高速钢轧辊离心复合铸造方法》的目的是通过以下技术方案解决的:
《一种低界面失效的高速钢轧辊离心复合铸造方法》特征在于所述的铸造方法步骤如下:
1)在离心机上高速旋转的轧辊铸型内,浇注温度为1400~1450℃的外层高温高速钢钢水,浇注完毕后向铸型内加入保护渣;
2)当高速钢轧辊外层内表面的界面温度冷却到温度T1=1420-[100*C 8*Si 30*P 20*S 18*Ti 5*(Mn Cu Al Ni) 2*(Cr Mo V W)]±5℃时,向恒速旋转的铸型内浇注温度为T2=1680-(100*C 8*Si)±5℃的过渡层高温球墨铸铁铁水,并控制过渡层浇注厚度为25~40毫米,其中温度T1中所涉及的各元素分别表示高速钢钢水中的化学成分重量百分含量的一百倍,温度T2中所涉及的各元素分别表示高温球墨铸铁铁水中的化学成分重量百分含量的一百倍;
3)当高速钢轧辊过渡层内表面的界面温度冷却到1050~1150℃时,停转离心机吊出轧辊铸型进行合箱,在静态下浇注温度为1330~1370℃的芯部高温球墨铸铁铁水;
4)浇注完毕后进行保温冷却至室温开箱,粗加工后进行淬火和回火热处理,热处理后进行精加工,即得低界面失效的高速钢轧辊。
步骤1)中离心机的转速为22-28米/秒。
步骤1)中外层高温高速钢钢水浇注时铸型整体温度为80~120℃。
步骤1)中浇注完毕后向铸型内加入5-10千克/平方米的保护渣。
《一种低界面失效的高速钢轧辊离心复合铸造方法》通过高温高速钢钢水中的化学成分和高温球墨铸铁铁水中的化学成分分别确定高温球墨铸铁铁水的浇注时机和浇注温度,即通过对外层内表面界面温度和过渡层球墨铸铁铁水浇注温度的精确计算和控制,实现定时、定温、定量浇注,能够显著提高结合层的冶金结合质量和结合强度,使得铸造的轧辊具有界面冶金结合好、结合强度高的特性,在棒线材和板带材轧制时具有一个较低的界面失效能力且外层不易剥落。