专利名称：一种铸钢轧辊的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种轧辊的制备方法，特别涉及一种铸钢轧辊的制备方法，属于铸造
技术领域。
背景技术：
铸钢系轧辊可分为两类钢轧辊(含碳量0.4_1.4% )和半钢轧辊(含碳量 1. 4-2. 4)。钢轧辊含碳量低，故硬度较低，其组织一般由铁素体和珠光体组成，随着含碳量 增加，铁素体量减少，珠光体量增加。为提高硬度，可加入Cr、 Ni、 Mo等合金元素，或者进行 特殊热处理，由于钢轧辊具有高的抗拉强度和韧性，适用于轧制温度高、轧制载荷大的开坯 轧机或初轧机，也可用做支撑辊。如进行特殊热处理，得到HS90以上的高硬度，亦可用做冷 轧工作辊。半钢轧辊含碳量在铸钢辊和铸铁辊之间，其组织主要由珠光体构成，并含有一定 的碳化物，因此，其强度比铸钢轧辊稍高，比铸铁轧辊低，其硬度比一般铸钢轧辊高。半钢轧 辊的最主要特点是内部硬度降落很小，因此，特别适用于制造深孔型轧辊，同时广泛应用于 型钢轧机粗轧和精轧机架、热轧带钢连轧机粗轧和精轧前段工作辊。半钢轧辊材质中若增 加硅含量，通过石墨化处理，具有高的抗热裂性和强韧性，作为初轧机开坯轧辊、大型型钢 粗轧辊、开坯连轧机轧辊和热轧带钢连轧机立辊，可获得良好的轧制效果。
但是，铸钢轧辊生产中，仍存在以下问题其一是铸钢轧辊收縮量大，轧辊组织致 密性差，导致轧辊的强度下降，使用中易出现断辊事故，影响轧机的正常生产；其二是浇注 大型铸钢轧辊过程中，如果钢水直接从浇口杯往铸型型腔浇注钢水，钢水易冲刷铸型涂料， 导致轧辊中出现较多的夹杂物，降低轧辊力学性能和使用性能；其三是钢水直接从上往下 浇注工程中，易将铸型中的气体混入钢液中，使轧辊中易出现气孔，降低轧辊力学性能和 使用性能，严重时使铸钢轧辊报废。为了解决铸钢轧辊浇铸中存在的上述问题，中国专利 CN2810816公开了一种大型轧辊浸入式上注钢铁液面自动控制装置，包括轧辊型腔、浇注管 和浸入管，在浇注管(1)上设有耐高温导线上触头(3)，轧辊型腔(8)底部设有耐高温导线 下触头(4)，在导线上触头(3)与导线下触头(4)连接的导线上依次安装电池(5)、指示灯 (6)及喊话器(7)。当轧辊型腔(8)钢铁水液面上升到与耐高温导线上触头(3)接触时，出 现声光电信号，指示天车提升钢铁水包(9)，声光电信号消失，天车停止提升，继续浇注，当 再次出现声光电信号时，天车再次提升，依次反复进行，直到钢铁水浇注完毕，充满轧辊型 腔(8)，控制准确无误。但是，这种控制方式，每次进行浇注都是天车工根据地面信号灯、喊 话器的指示，进行手动控制提升，由于人工手动操作控制浇注管的起升，天车工只能凭经验 和感觉进行操作，使得每次的提升高度不能得到精确的控制，难以保障每次浇注管起升高 度在一致的范围。中国专利CN201220271还公开了一种无流浇注等量提升自动控制装置， 包括探入轧辊型腔内的浇注管(5)下部的上触头(4)、与型腔底部的下触头相连的轧辊电 加热地线(2)，与上、下触头电连接的信号灯(6)、电源(1)，与信号灯(6)并联设有遥控信号 发射器(7)，遥控信号接收器(8)与提升浇注管(5)的天车电动机磁力盘电连接。该实用 新型利用自动化的等量提升控制电路，来代替手动操作，利用时间继电器实现每次提升高度的准确控制，保证每次的运行距离相等，利用遥控信号实现对天车的控制指挥，根据设置好的起升高度，实现浇注过程中的等量提升自动控制，提高了无流浇注轧辊的浇注质量，使产品的稳定性得到了提高，确保了产品的成品率。但是，无流浇注设备复杂，造价高，导致轧辊生产成本增加。中国发明专利CN1087562还公开了生产铸钢轧辊的方法及其专用的金属铸型，生产方法中主要是铸型设计、浇注平板配制及冷却后进行直接回火处理；金属铸型主要包括上、下铸型两部分，其中上铸型内部为上、下相通的空腔体，下铸型内部亦为空腔体，上、下铸型配合后其内部显示为轧辊形状，其具体结构设计合理，便于轧辊脱模。该发明可普遍应用于铸钢轧辊的制造。
发明内容
本发明针对铸钢轧辊浇铸过程中存在的上述诸多问题，提出在铸钢轧辊浇注过程中，钢水通过安装在铸型中的浇铸钢管而进入铸型型腔，在钢管下端开了多个圆孔，钢水经圆孔而进入铸型型腔下端，然后钢水从下往上充型，直至铸型充满钢水，最后钢管也镶嵌在轧辊中心部位。 本发明的目的可以通过以下措施来实现 首先在电炉内熔炼钢水，钢水成分符合要求后出炉。在铸型的中心部位安装好浇铸管(3)，浇铸管(3)的上端直接与浇口杯(2)相连，浇铸管(3)的下端直接与底箱铸型(8)中的砂型(5)相连，浇铸管(3)的上端开口，下端封闭，且在浇铸管(3)下端开15 40个直径6mm 20mm圆孔(8)，然后将熔炼好且成分符合要求的钢水(1)浇入轧辊铸型，钢水(1)浇铸过程中，钢水经浇口杯(2)进入浇铸管(3)，然后经浇铸管(3)下端的圆孔(8)而进入铸型型腔下端，钢水(1)在铸型型腔内从下往上充型，直至铸型充满钢水，最后浇铸管(3)也镶嵌在轧辊中心部位。 浇铸管选用碳含量质量分数0. 10% -0. 25%低碳钢无缝钢管或焊管，浇铸管壁厚控制在6 15mm，浇铸管内径控制在小120 300mm。 由于铸钢轧辊浇铸过程中，钢水温度高，为了防止钢水浇铸过程中烧穿浇铸管，对浇铸管的壁厚和材质应进行严格控制。浇铸管应选用熔点高的材料，浇铸管碳含量越低，浇铸管熔点越高，钢水浇铸过程中，浇铸管不易烧穿，因此，本发明浇铸管选用碳含量《0. 25%低碳钢无缝钢管或焊管，但是，碳含量过低，浇铸管强度低，使用中易变形，因此，浇铸管碳含量的下限控制在O. 10%。另外，浇铸管壁厚太薄，高温钢水易烧穿浇铸管，因此本发明浇铸管壁厚控制在6 15mm，浇铸管内径控制在小120 300mm，其中浇铸重量小于3吨的铸钢轧辊时，浇铸管壁厚为6mm 8mm，浇铸管内径为(M20mm (M50mm ;浇铸重量大于10吨的铸钢轧辊时，浇铸管壁厚为12mm 15mm，浇铸管内径为小250mm 小300mm ;浇铸重量3 10吨的铸钢轧辊时，浇铸管壁厚为8mm 12mm，浇铸管内径为(M50mm 小250mm。此外，浇铸管除了起浇铸钢水作用外，还具有细化凝固组织，减轻轧辊中心疏松，提高铸钢轧辊中心部位组织致密度的作用。浇铸管还可以与铸钢轧辊实现牢固的冶金结合，具有强化轧辊，提高轧辊整体强度，防止轧辊使用中出现断辊和弯曲变形等不足。
本发明与现有技术相比具有以下特点 (1)本发明铸钢轧辊浇铸过程中，钢水不对铸型进行冲刷，铸型表面的涂料不会带入钢水中，另外，钢水从下往上平稳充型，可确保轧辊内部无夹杂缺陷。
(2)本发明轧辊铸型中的气体易于排出，轧辊中不会出现气孔缺陷。
(3)本发明轧辊由于浇铸管的激冷作用，消除了轧辊心部的疏松组织，且浇铸管具
有强化轧辊的作用。
(4)本发明轧辊钢水的工艺出品率比普通浇铸铸钢轧辊提高8% 12%。 (5)本发明轧辊比普通浇铸轧辊的使用寿命延长12% 15%。 采用本发明浇铸铸钢轧辊，钢水不会对铸型进行冲刷，铸型表面的涂料不会带入
钢水中，另外，钢水从下往上平稳充型，可确保轧辊内部无夹杂、气孔缺陷。本发明轧辊由
于浇铸管的激冷作用，消除了轧辊心部的疏松组织，且镶嵌在轧辊中心部位的浇铸管具有
强化轧辊的作用。使用本发明浇铸铸钢轧辊，钢水工艺出品率高，比普通浇铸铸钢轧辊的工
艺出品率提高8% 12%，由此可提高轧辊生产效率，降低轧辊生产能耗，节约轧辊生产成
本。采用本发明浇铸的铸钢轧辊，应用于实际轧钢生产中，无断辊、变形现象出现，辊面硬度
均匀性好，无剥落现象出现，本发明轧辊比普通浇铸轧辊的使用寿命延长12% 15%。推
广应用本发明轧辊具有显著的经济和社会效益。
图l是铸钢轧辊浇铸示意图。其中，l-钢水，2-浇口杯，3-浇铸管，4-上箱金属铸 型，5-砂型，6-中箱金属铸型，7-底箱金属铸型，8-圆孔，9-排气孔。
下面结合实施例对本发明做进一步详述。
具体实施方式
实施例1 采用3吨电炉熔炼75CrMo铸钢轧辊材料，浇铸重量2. 8吨的铸钢轧辊。当钢水成 分符合要求后出炉。中箱金属铸型(6)放置在底箱金属铸型(7)上端，上箱金属铸型(4) 放置在中箱金属铸型(6)上端，浇口杯(2)放置在上箱金属铸型(4)内砂型(5)的上面，在 浇口杯(2)上还开有一个排气孔(9)，且排气孔(9)与铸型型腔相通。在轧辊铸型的中心部 位安装好浇铸管(3)，浇铸管(3)的上端直接与浇口杯(2)相连，浇铸管(3)的下端直接与 底箱铸型(8)中的砂型(5)相连，浇铸管的上端开口，下端封闭，且在浇铸管下端开15个直 径8mm圆孔，图l是铸钢轧辊浇铸示意图。然后将熔炼好且成分符合要求的钢水(1)浇入 轧辊铸型型腔，钢水(1)浇铸过程中，钢水(1)经浇口杯(2)进入浇铸管(3)，然后经浇铸 管(3)下端的圆孔(8)而进入轧辊铸型型腔下端，钢水(1)从下往上充型，直至铸型充满钢 水(l)，最后浇铸管(3)也镶嵌在轧辊中心部位。其中浇铸管内径为小125mm，浇铸管壁厚 为6mm，浇铸管选用碳含量质量分数为0. 12%的低碳钢无缝钢管。轧辊退火后进行粗加工， 正火和回火后加工至规定尺寸和精度。
实施例2 采用15吨电炉熔炼70Mn2铸钢轧辊材料，浇铸重量12吨的铸钢轧辊。当钢水成 分符合要求后出炉。中箱金属铸型(6)放置在底箱金属铸型(7)上端，上箱金属铸型(4) 放置在中箱金属铸型(6)上端，浇口杯(2)放置在上箱金属铸型(4)内砂型(5)的上面，在 浇口杯(2)上还开有一个排气孔(9)，且排气孔(9)与铸型型腔相通。在轧辊铸型的中心部 位安装好浇铸管(3)，浇铸管(3)的上端直接与浇口杯(2)相连，浇铸管(3)的下端直接与
5底箱铸型(8)中的砂型(5)相连，浇铸管的上端开口，下端封闭，且在浇铸管下端开35个直径18mm圆孔，图1是铸钢轧辊浇铸示意图。然后将熔炼好且成分符合要求的钢水(1)浇入轧辊铸型，钢水(1)浇铸过程中，钢水经浇口杯(2)进入浇铸管(3)，然后经浇铸管(3)下端的圆孔(8)而进入铸型型腔下端，钢水(1)从下往上充型，直至铸型充满钢水，最后浇铸管(3)也镶嵌在轧辊中心部位。其中浇铸管内径为小285mm，浇铸管壁厚为14mm，浇铸管选用碳含量质量分数为0. 23%的低碳钢焊管。轧辊退火后进行粗加工，正火和回火后加工至规
定尺寸和精度。
实施例3 采用10吨电炉熔炼75CrNiMo铸钢轧辊材料，浇铸重量6吨的铸钢轧辊。当钢水成分符合要求后出炉。中箱金属铸型(6)放置在底箱金属铸型(7)上端，上箱金属铸型(4)放置在中箱金属铸型(6)上端，浇口杯(2)放置在上箱金属铸型(4)内砂型(5)的上面，在浇口杯(2)上还开有一个排气孔(9)，且排气孔(9)与铸型型腔相通。在轧辊铸型的中心部位安装好浇铸管(3)，浇铸管(3)的上端直接与浇口杯(2)相连，浇铸管(3)的下端直接与底箱铸型(8)中的砂型(5)相连，浇铸管的上端开口，下端封闭，且在浇铸管下端开20个直径15mm圆孔，图1是铸钢轧辊浇铸示意图。然后将熔炼好且成分符合要求的钢水(1)浇入轧辊铸型型腔，钢水(1)浇铸过程中，钢水(1)经浇口杯(2)进入浇铸管(3)，然后经浇铸管(3)下端的圆孔(8)而进入轧辊铸型型腔下端，钢水(1)从下往上充型，直至铸型充满钢水(l)，最后浇铸管(3)也镶嵌在轧辊中心部位。其中浇铸管内径为小185mm，浇铸管壁厚为10mm，浇铸管选用碳含量质量分数为0. 12%的低碳钢无缝钢管。轧辊退火后进行粗加工，正火和回火后加工至规定尺寸和精度。
权利要求
一种铸钢轧辊的制备方法，其特征在于先在轧辊铸型的中心部位安装好浇铸管，浇铸管的上端直接与浇口杯相连，浇铸管的下端直接与铸型底箱相连，浇铸管的上端开口，下端封闭，且在浇铸管下端开15～40个直径6mm～20mm圆孔；然后将熔炼好且成分符合要求的钢水浇入轧辊铸型，钢水浇铸过程中，钢水经浇口杯进入浇铸管，然后经浇铸管下端的圆孔而进入轧辊铸型型腔下端，钢水从下往上充型，直至铸型充满钢水，最后浇铸管也镶嵌在轧辊中心部位。
2. 如权利要求1所述的铸钢轧辊制备方法，其特征在于，浇铸管选用碳含量质量分数 为0. 10% 0. 25%的低碳钢无缝钢管或焊管。
3. 如权利要求1所说的铸钢轧辊制备方法，其特征在于浇铸管壁厚控制在6mm 15mm，浇铸管内径控制在小120mm 小300mm。
4. 如权利要求3所述的铸钢轧辊制备方法，其特征在于，浇铸重量小于3吨的铸钢轧 辊时，浇铸管壁厚为6mm 8mm，浇铸管内径为小120mm (M50mm ;浇铸重量大于10吨的 铸钢轧辊时，浇铸管壁厚为12mm 15mm，浇铸管内径为小250mm 小300mm ;浇铸重量3 10吨的铸钢轧辊时，浇铸管壁厚为8mm 12mm，浇铸管内径为小150mm 小250mm。
全文摘要
本发明公开了一种铸钢轧辊的制备方法，首先在铸型的中心部位安装好浇铸管，浇铸管的上端直接与浇口杯相连，浇铸管的下端直接与底箱铸型中的砂型相连，浇铸管的上端开口，下端封闭，且在浇铸管下端开15～40个直径6mm～20mm圆孔。然后将熔炼好且成分符合要求的钢水浇入轧辊铸型，钢水浇铸过程中，钢水经浇口杯进入浇铸管，然后经浇铸管下端的圆孔而进入铸型型腔下端，钢水从下往上充型，直至铸型充满钢水，最后浇铸管也镶嵌在轧辊中心部位。本发明轧辊组织致密，夹杂物少，强度高，耐磨性好，使用寿命长，推广应用具有良好的经济效益。
文档编号B22D11/18GK101773999SQ201010103400
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者吴中伟, 林健, 符寒光, 雷永平 申请人:北京工业大学