解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法
【专利摘要】本发明公开了一种解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，包括采用离心方式铸造高速钢轧辊外层，离心浇注外层的过程中离心机的转速采用阶段变速的同时钢水的浇注速度也与离心机的转速做相应的改变。即离心浇注开始的阶段采用高转速和高速浇注，在离心浇注的中间阶段采用中等转速、低速浇注，在浇注完成后采用低转速。通过变速离心浇注高速钢外层钢水，可以有利于浇注开始阶段的钢水充型，保证钢水快速均匀覆盖整个铸型内腔，避免出现重皮、冷隔等缺陷，还能有效改善离心外层的受力情况，减轻外层元素偏析，降低应力裂纹倾向，最终达到解决外层热裂纹的目的。
【专利说明】解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离心轧辊外层产生热裂纹的解决方法，特别涉及一种棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的解决方法，属于轧辊离心铸造领域。
【背景技术】
[0002]随着棒线材轧机向高速化、现代化发展，精轧机架轧辊的耐磨性与轧机的生产效率不匹配的问题凸显出来，轧钢厂希望提高轧辊的耐磨性与抗事故能力，最大限度地降低辊耗，延长轧辊在线周期。高速钢材质以其优良的综合性能，成为棒线材轧机精轧机架轧辊的理想材料，由于在国内受轧制条件以及轧钢厂二次加工能力等方面的制约，棒线材高速钢轧辊仍处于开发和应用的起步阶段，同时棒线材高速钢离心复合轧辊铸造成品率低，更是制约了其广泛的推广应用。
[0003]大型轧辊的辊身是由外层的工作层和内部的芯部组成，一般先通过离心浇注方式铸造出外层的工作层，然后在合箱浇注内部的芯。芯部一般由铸铁材料构成而外层(工作层)是由耐磨的高合金材料制成。目前轧辊外层的铸造方法采用常规的离心浇注方法，即将离心机开到一定的转速，然后以固定的浇注速度向离心机内浇注钢水。经大量研究表明，棒线材高速钢离心复合轧辊铸造成品率低的主要原因是由于轧辊工作层在铸造过程中出现热裂纹。目前的浇注方法不能有效的防止热裂纹产生。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种轧辊的铸造方法，它能够解决棒线材高速钢轧辊在浇注外层时可能出现热裂纹。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，包括采用离心方式铸造高速钢轧辊外层，离心浇注外层的过程中离心机的转速采用阶段变速的同时钢水的浇注速度也与离心机的转速做相应的改变。
[0006]本发明的进一步改进在于:
所述阶段变速是在离心浇注开始的阶段采用高转速，在离心浇注的中间阶段采用中等转速，在浇注完成后采用低转速，同时，钢水的浇注速度在离心浇注开始的阶段采用高速浇注，在离心浇注的中间阶段及以后采用低速浇注。
[0007]本发明的方法具体采用以下步骤:
(1)采用卧式离心机生产，开始浇注之前，卧式离心机带着铸型空转lOmin，确保离心浇注系统运转平稳，卧式离心机的转速按照工作层离心重力倍数G=90?100控制；
(2)浇注外层钢水，浇注温度为1440?1540°C，浇注速度控制在5?lOKg/s之间，当浇注钢水量达到轧辊外层钢水总量的40%后，降低离心机的转速至工作层离心重力倍数G=80?90，同时降低钢水的浇注速度至4?8Kg/s之间，直至完成全部外层钢水浇注；
(3)外层钢水浇注完成后，立即向铸型内撒入防氧化保护渣，同时将离心机转速再次降低至工作层离心重力倍数G=70?80 ；
(4)待外层钢水在旋转的离心机中冷却到800?950°C时停机。
[0008]由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于:
采用本发明的铸造方法，能够防止高速钢轧辊工作层(外层)在铸造时产生裂纹，尤其是可以解决轧制棒线材的高速钢轧辊在浇注外层时在高温阶段出现热裂纹的问题。
[0009]由于高速钢轧辊的工作层的合金含量较高，钢水的流动性差，开始浇注阶段采用高转速、高流量浇注可以有利于钢水充型，保证钢水快速均匀覆盖整个铸型内腔，避免了轧辊出现重皮、冷隔等缺陷。浇注的第二阶段(浇入的钢水量达到40%后)降低铸型转速，可以有效减小已完成浇注的外层的受力情况，同时可以防止外层中的合金元素因重力而产生偏析，采用低转速、小流量浇注，使浇注过的外层受力平缓，并且受力的增加速度也平缓，可以降低了应力裂纹倾向。浇注过程中能够实现逐层冷却，冷却速度更加均匀，避免了因冷却不均造成内应力增加。
[0010]外层钢水完成全部浇注后，再次适当降低铸型转速，避免凝固过程中，外界阻碍合金收缩而产生于晶界的微裂纹，可以防止轧辊外层因快速冷却产生过大内应力，也降低了外层的离心力，使轧辊的整个工作层内外受力均匀。
[0011]降低离心机转速不仅可以减少动力消耗，还能有效提升整个铸造设备系统的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的离心机转速工艺示意图。
【具体实施方式】
[0013]一种解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，本方法采用采用离心方式铸造高速钢轧辊外层(即工作层)，外层的材料为高速钢。在离心浇注外层的过程中，离心机的转速采用阶段变速，即在不同的浇注时间段内离心机的转速不同，在改变离心机转速的同时，也改变钢水的浇注速度，钢水的浇注速度的改变也与离心机的转速相应，即当离心机的转速加大或者减小时，烧注速度也加大或者减小。
[0014]阶段变速尤其是在离心浇注开始的阶段采用高转速，在离心浇注的中间阶段采用中等转速，在浇注完成后采用低转速，同时，钢水的浇注速度在离心浇注开始的阶段采用高速浇注，在离心浇注的中间阶段及以后采用低速浇注；这样更适合离心铸造高合金轧辊工作层，使工作层不产生裂纹。
[0015]本发明的解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，可以采用以下具体铸造步骤:
(1)离心铸造采用卧式离心机，铸型放入离心铸造机中。开始浇注之前，起动离心机，使卧式离心机带着铸型空转lOmin，确保离心浇注系统运转平稳，在浇注前，卧式离心机的转速按照工作层离心重力倍数G=90?100控制，即控制离心机的转速以保证工作层受到的离心力是工作层重力的90?100倍；
(2)在上述转速控制稳定后，浇注外层钢水，钢水的浇注温度为1440?1540°C，浇注速度控制在5?lOKg/s之间，当浇注钢水量达到轧辊外层钢水总量的40%后，降低离心机的转速至工作层离心重力倍数G=80?90 (即控制离心机的转速以保证工作层受到的离心力是工作层重力的80?90倍)，同时降低钢水的浇注速度至4?8Kg/s之间，直至完成全部外层钢水浇注。如果在90?100倍转速时，浇注速度为10Kg/s，则80?90倍转速时浇注速度为8Kg/s ;如果在90?100倍转速时，浇注速度为5Kg/s，则80?90倍转速时浇注速度为4Kg/s ;同理，80?90倍转速时的浇注速度要低于90?100倍转速时的浇注速度。
[0016](3)外层钢水浇注完成后，立即向铸型内撒入防氧化保护渣，同时将离心机转速再次降低至工作层离心重力倍数G=70?80 (即控制离心机的转速以保证工作层受到的离心力是工作层重力的70?80倍)；
(4)待外层钢水在旋转的离心机中冷却到800?950°C时停机。
[0017]实施例1
有一种轧制棒线材的高速钢离心轧辊，其尺寸规格为Φ 430 X 650 X 1535 mm，工作层厚度为55mm，外层钢水总量约为320Kg，该高速钢轧辊的外层浇注步骤如下:
(1)浇注之前，离心机带铸型空转lOmin，待离心浇注系统运转平稳后开始实施浇注，转速控制为740r/min (离心重力倍数约为G=10)；
(2)外层钢水浇注之前测温为1500°C；
(3)开始实施浇注时，在16s的时间内快速浇进130Kg的钢水，随后将离心机转速降低至700 r/min，此时将浇注流量减小，剩余的190Kg钢水用40s时间浇进旋转铸型中。
[0018](4)外层钢水全部浇注完成后，立即撒入防氧化保护渣，同时将离心机转速再次降低，转速控制为650r/min ；
(5)待外层钢水在旋转的离心机中冷却到900°C时停机。
[0019]本实施例生产出的高速钢轧辊外层无热裂纹出现，利用相同浇注参数生产的共13支高速钢产品全部无热裂纹，经过检测发现外表面的应力值明显减小，且外层成分无偏析现象，本发明有效的解决了棒线材高速钢轧辊外层热裂纹。
【权利要求】
1.一种解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，包括采用离心方式铸造高速钢轧辊外层，其特征在于:离心浇注外层的过程中离心机的转速采用阶段变速的同时钢水的浇注速度也与离心机的转速做相应的改变。
2.根据权利要求1所述的解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，其特征在于:所述阶段变速是在离心浇注开始的阶段采用高转速，在离心浇注的中间阶段采用中等转速，在浇注完成后采用低转速，同时，钢水的浇注速度在离心浇注开始的阶段采用高速浇注，在离心浇注的中间阶段及以后采用低速浇注。
3.根据权利要求2所述的解决棒线材高速钢轧辊外层热裂纹的方法，其特征在于采用以下步骤: (1)采用卧式离心机生产，开始浇注之前，卧式离心机带着铸型空转lOmin，确保离心浇注系统运转平稳，卧式离心机的转速按照工作层离心重力倍数G=90?100控制； (2)浇注外层钢水，浇注温度为1440?1540°C，浇注速度控制在5?lOKg/s之间，当浇注钢水量达到轧辊外层钢水总量的40%后，降低离心机的转速至工作层离心重力倍数G=80?90，同时降低钢水的浇注速度至4?8Kg/s之间，直至完成全部外层钢水浇注； (3)外层钢水浇注完成后，立即向铸型内撒入防氧化保护渣，同时将离心机转速再次降低至工作层离心重力倍数G=70?80 ； (4)待外层钢水在旋转的离心机中冷却到800?950°C时停机。
【文档编号】B22D13/02GK104353799SQ201410548236
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】杨昱东, 陈风林, 韩建宁, 朱志磊 申请人:中钢集团邢台机械轧辊有限公司