专利名称：宽厚板工作辊辊颈修复方法
技术领域：
本发明是对球墨铸铁熔补方法的改进，尤其涉及宽厚板工作辊辊颈修复方法。
背景技术：
宽厚板(例如厚度^ 50mm，板幅^ 3. 5m)热轧工作辊，通常由高耐磨铁基材料外层 和球墨铸铁芯部，通过离心浇注复合组成，辊颈为辊芯球墨铸铁延伸。宽厚板的特殊性常采 用可逆轧制方式，轧制时轧制力较高( 一般轧制力在50000-12000KN)，是一般热轧带钢轧 机的3倍以上，可逆轧制过程中板坯咬入时对工作辊冲击负荷大，因此要求轧制工作辊芯 部有较高的强度(例如抗拉强度^ 450Mpa)，和较高韧性(例如ak > 6J/cm2)。客观上球 墨铸铁强度和韧性相对较工作层差，特别是采用国家标准牌号SG 1、SG II或SGIII铬钼球 墨无限冷硬铸铁，因材料本身和球化孕育工艺，其抗拉强度《350Mpa，韧性ak《6J/cm2，以 及宽厚板工作辊截面大，芯部球墨铁水在离心浇注后冷却缓慢，晶粒和石墨容易长大，还会 降低芯部球墨铸铁强度和韧性，加之两端受力辊颈直径又较辊身细得多，因而轧辊两端球 墨铸铁辊颈更容易折断；其次，离心复合浇注辊颈工艺余量小，也易造成辊颈过短。上述两 个原因均造成复合宽厚板工作辊易报废。而宽厚板工作辊规格大、材料成本高、制造工艺复 杂，辊颈断裂造成整根辊报废，直接和间接损失都很大。 球墨铸铁由于碳当量较高，塑性差，组织不均匀，焊接性能较差，加上辊颈截面大， 因此难以通过焊接补充或连接修复。现有技术对于球墨铸铁通常采用熔补方法加接或焊接 修复。现有技术通常采用较高溶池温度(> 1700°C )进行熔补，此法熔补后易产生白口组 织，熔补易出现裂纹，产生气孔缺陷，将直接影响熔补部位强度。 中国专利CN101235844和CN101234418分别公开电渣熔铸_熔焊制造大直径内燃 机曲轴及曲轴圆柄臂方法，其涉及的主要是电渣电渣熔铸，仅是将熔铸后两个工件熔铸连 接，而且曲轴及曲轴圆柄臂直径相对较小，显然与宽厚板工作辊辊颈相差极大；其次，其采 用170(TC高温度金属液熔接铸件，金属液温度过热度过高，会影响最终凝固结晶后的组织 和降低材料的性能；再就是，其操作复杂。因此其熔焊连接方法不适用大体积的轧辊辊颈熔 补修复。 上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种修复强度高，对断裂或縮短 辊颈修复的宽厚板工作辊辊颈修复方法。 本发明目的实现，主要改进是在用基本相同于芯部球墨铸铁材料熔补时，先用铁 水对修复端冲洗，使修复端达到半熔化状态(例如1180-1250°C )，再浇注充型，从而克服现 有技术的不足，提高了连接部强度。具体说，本发明宽厚板工作辊辊颈修复方法，包括对修 补端预处理，工作辊加热，修补区外加铸型，以基本相同于芯部材料铁水浇注充型，其特征 在于铸型底部有溢铁口 ，浇注充型前先用浇注铁水冲洗修复端至修复端呈半熔化状态，封闭溢铁口，浇注充型。 客观上由于各炉熔铸球墨铸铁，不可能达到精确相同，所以本发明采用基本相同 芯部材料表述。 铸型底部溢铁口，为区别于现有技术另一区别特征，主要是方便浇注铁水连续冲 洗修复端，使修复端达到半熔化状态。 此外，还可以采用如下措施，进一步提高熔补质量，提高熔补修复部强度。辊体熔补前加热，较好加热至600-70(TC，如果辊体加热温度高于70(TC，则容易
发生材料组织改变；加热温度过低，又易造成熔补时熔补部与基体间温度偏差过大，温度
偏差过大易导致熔补处应力集中，也不利于熔补部强度提高。因此在加热组织相变温度
下，加热温度越高越好，但考虑到工作辊体积膨大，从实际操作控制角度出发，试验确定以
600-70(TC相对较为合适。 辊颈修复端，较好加工成锥台型，此结构可形成连接过渡区，有利于提高修复部连 接强度。 熔补修复时，熔补铁水较好采用相对高温冲洗(相对于熔补温度而言)，低温熔 补，例如冲洗铁水温度1350-140(TC，熔补充型温度1300-1350°C。冲洗铁水温度高，有利于 修复端快速达到半熔化状态，并减少冲洗铁水用量，温度过高则易可能发生修补端因温度 过高而熔化，同时温度过高已易增大修复端与本体的温度场不均匀加大，影响本体内外层 组织和性能，这是修复所不希望的，实际也无此必要；熔补铁水温度适当降低，可以减少铁 水氧化，縮短结晶凝固时间，减少球化和孕育衰退。 熔补型腔，较好是直径大于辊颈直径200-500mm，型腔总高度为修补高度加 600-900mm。型腔直径稍大，有利于熔补段缓慢冷却，减小熔补处应变和应力，提高修补部强 度和韧性；型腔总高度修复高度(熔补后高度)加600-900mm，有利于确保材料在凝固结晶 过程中的补縮，减少芯部产生縮松和縮孔。
本发明熔补方式，一种较好为采用竖向熔补。 本发明所述温度区间及尺寸区间，是申请人试验确定恰当值，不应理解为一定必 须，为数学上精确端值不能有任何越过。 本发明宽厚板工作辊辊颈修复方法，相对于现有技术，由于熔补时先用铁水对修 复端冲洗，使修复端达到半熔化状态(例如1180-1250°C )，再浇注充型方法。从而使熔补 的球墨铁水与母体达到良好的冶金结合，确保修复部强度，实测熔接强度^ 450Mpa，基本接 近工作辊芯部材料强度和韧性，完全能够满足宽厚板轧制强度和韧性要求。本发明方法，为 体积膨大的宽厚板工作辊辊颈断裂或短小修复，找到了一条再利用可行方法，减少了宽厚 板工作辊辊颈断裂或短小造成的损失。本发明方法不仅适用于宽厚板工作辊辊颈熔补，而 且还能用于其他球墨铸铁件的修补。 以下结合一个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施 例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为 对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/ 或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范 围。
附图为本发明厚板工作辊辊颈熔补示意图。
具体实施例方式
实施例参见附图，本发明厚板工作辊辊颈熔补加，将需熔补端进行清理等预处 理，并将熔补端加工成锥台形结构，将工作辊4放入加热炉中加热至68(TC移出，竖起、并在 熔补端外周设置铸型1 ，铸型底端有铸型托板2 ，铸型内周有砂型7 ，砂型内腔直径D2大于辊 颈直径Dl ，加大300mm，高度H3为熔接加长H2加长650mm，铸型托板2孔与工作辊间有石棉 垫圈5封闭，铸型腔底端有径向溢铁口 6。整个铸型有托架3支撑固定。
将球化和孕育所得与辊芯基本相同成分的球墨铁水，以138(TC连续冲洗熔补 端(冲洗铁水由溢铁口 6排出)，冲洗至端部呈半熔化状态(约120CTC )左右，将温度为 132(TC铁水浇注充型，自然冷却至室温，脱模，机械加工去除多余部分。
上述实施例方法同样可以用于断裂辊颈的熔接。 对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公 开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其 他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如各温度的改 变，型腔尺寸的改变，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和 效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。
权利要求
宽厚板工作辊辊颈修复方法，包括对修补端预处理，工作辊加热，修补区外加铸型，以基本相同于芯部材料铁水浇注充型，其特征在于铸型底部有溢铁口，浇注充型前先用浇注铁水冲洗修复端至修复端呈半熔化状态，封闭溢铁口，浇注充型。
2. 根据权利要求1所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于铁水冲洗修复端温度 达1180-1250°C。
3. 根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于辊体熔补前加热 温度600-700°C。
4. 根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于辊颈修复端加工 成锥台型。
5. 根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补修复铁水采 用相对高温冲洗，低温熔补。
6. 根据权利要求5所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于铁水冲洗温度 1350-1400°C ，熔补充型温度1300-1350°C 。
7. 根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补型腔直径大 于辊颈直径200-500mm。
8. 根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补型腔总高度 为修复高度加600-900mm。
9. 根据权利要求1或2所述宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征在于熔补为竖向熔补。
全文摘要
本发明是对球墨铸铁熔补方法的改进，尤其涉及宽厚板工作辊辊颈修复方法，其特征是熔补修复铸型底部有溢铁口，熔补浇注充型前先用浇注铁水冲洗修复端至修复端呈半熔化状态，封闭溢铁口，浇注充型。使熔补的球墨铁水与母体达到良好的冶金结合，确保修复部强度，实测熔接强度≥450MPa，基本接近工作辊芯部材料强度和韧性，完全能够满足宽厚板轧制强度和韧性要求。本发明方法，为体积膨大的宽厚板工作辊辊颈断裂或短小修复，找到了一条再利用可行方法，减少了宽厚板工作辊辊颈断裂或短小造成的损失。本发明方法不仅适用于宽厚板工作辊辊颈熔补，而且还能用于其他球墨铸铁件的修补。
文档编号B22D19/10GK101774011SQ201010112080
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者周勤忠, 张文君, 邵黎军 申请人:江苏共昌轧辊有限公司