專利名稱：一種100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及100噸級(jí)以上(凈重100噸以上的支承輥為超大型支承輥)超大型復(fù)合鑄鋼支承輥鑄造過程，具體地說是一種100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法。它適用于凈重在100噸以上復(fù)合材質(zhì)各種型號(hào)、規(guī)格的鑄鋼支承輥整體鑄造過程。
背景技術(shù)：
鑄鋼支承輥是軋鋼生產(chǎn)線上的關(guān)鍵件，也是易損件。隨著鋼產(chǎn)量的不斷加大，支承輥的消耗也在不斷加大。在鋼板軋制過程中，支承輥在軋機(jī)上承受著巨大的彎矩和扭矩，受交變載荷作用，容易產(chǎn)生疲勞破壞。而夾雜物等內(nèi)部缺陷是引起疲勞破壞的內(nèi)在原因，所以支承輥必須有良好的內(nèi)在質(zhì)量。
大型鑄鋼支承輥的生產(chǎn)廠家主要有美國的WHEMCO公司、德國的GP公司、韓國的INI STEEL公司、英國的DAVY公司。但是能夠生產(chǎn)170噸級(jí)以上鑄鋼軋輥的只有德國的GP公司，其它公司還不具備生產(chǎn)這樣大級(jí)別支承輥的能力。由于超大型鑄鋼支承輥生產(chǎn)廠家少，生產(chǎn)能力有限，而用量不斷擴(kuò)大，所以造成市場處于嚴(yán)重的供不應(yīng)求狀態(tài)。
超大型鑄鋼支承輥的開發(fā)難點(diǎn)主要在于鋼水量大，鋼水準(zhǔn)備困難，對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格；軋輥軸向尺寸長，凝固過程線收縮大，收縮受阻容易產(chǎn)生拉應(yīng)力裂紋，所以鑄造成形困難；鋼水澆注時(shí)間長，容易發(fā)生二次氧化，產(chǎn)生氧化夾雜，內(nèi)在質(zhì)量難于控制；軋輥屬于細(xì)長形軸類鑄件，補(bǔ)縮距離長，補(bǔ)縮通道很難保持暢通，容易出現(xiàn)縮孔、疏松缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，可以有效地解決大型鑄鋼支承輥的裂紋、縮孔和疏松問題，使超大型鑄鋼支承輥國產(chǎn)化成為了可能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
本發(fā)明主要是指在100噸級(jí)以上超大型鑄鋼支承輥制備過程中，在先進(jìn)的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、鐵模覆砂工藝、切線型內(nèi)澆口旋轉(zhuǎn)充型方法、順序凝固技術(shù)、滑動(dòng)輥頸技術(shù)、電加熱冒口技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等技術(shù)基礎(chǔ)之上，這些內(nèi)容已經(jīng)包含在中國專利申請(qǐng)(專利號(hào)ZL 200410021595.5，申請(qǐng)日2004年8月2日，名稱鑄鋼支承輥整體鑄造方法；申請(qǐng)?zhí)?00610048038.1，申請(qǐng)日2006年10月18日，名稱大型鑄鋼支承輥制備工藝)中。本發(fā)明主要采用了下注沖洗與上注相結(jié)合的澆注工藝，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)模具和設(shè)備；采用了不同材質(zhì)鋼水進(jìn)行澆注，進(jìn)行鋼水保溫以及澆道保溫技術(shù)；采用了多次組箱、多次電加熱技術(shù)及復(fù)合冒口等技術(shù)。
1、下注沖洗與上注相結(jié)合澆注技術(shù)(1)下注沖洗技術(shù)采用先進(jìn)的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出無氣隙平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)。該澆注系統(tǒng)由錐形直澆道、橫澆道和切線形內(nèi)澆口組成，根據(jù)澆注的鋼水重量和澆注速度，設(shè)置1-4個(gè)澆注系統(tǒng)沿圓周分布，多個(gè)澆注系統(tǒng)同時(shí)澆注。第一種金屬液全部采用下注方法澆注，金屬液澆到輥身以上時(shí)，停止第一種金屬液的澆注。當(dāng)?shù)谝环N金屬液在型腔中形成一定厚度的殼層之后，開始澆入第二種金屬液，并用第二種金屬液置換第一種金屬液的未凝固部分。
(2)上注技術(shù)金屬液從鑄件型腔頂端(冒口端)直接澆入，上輥頸箱和冒口部分均采用上注方法澆注。
(3)澆注效果先進(jìn)行下注沖洗，可以完成復(fù)合材質(zhì)澆注，獲得表面與心部不同材質(zhì)的軋輥。后進(jìn)行上注，并進(jìn)行電加熱保溫，可以減小產(chǎn)生裂紋、縮孔、疏松傾向。
(4)澆注方法下注過程采用平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)。在澆注過程中，金屬液在直澆道中流動(dòng)時(shí)，處于充滿狀態(tài)。當(dāng)金屬液達(dá)到輥身以上，溢流槽以下時(shí)，暫停澆注。30～180分鐘后，第一種金屬液已經(jīng)形成一定厚度的凝固層，開始澆注第二種金屬液，同樣以下注形式進(jìn)行。隨著第二種金屬液的澆入，第一種金屬液未凝固部分逐漸被頂出溢流槽，流進(jìn)盛鋼桶。當(dāng)?shù)谝环N金屬液未凝固部分全部溢出之后，完成沖洗澆注，暫停澆注，封閉溢流槽，并開始向金屬液面加入電渣，進(jìn)行電加熱保溫。加熱30分鐘后，開始上注。溢流槽以上的上輥頸和冒口部分采用上注技術(shù)澆注，從型腔頂部直接進(jìn)行澆注。當(dāng)鋼水包對(duì)準(zhǔn)型腔后，開始澆注。進(jìn)行上注時(shí)，為了減小鋼水在空氣中的暴露時(shí)間和鋼水對(duì)型腔的沖擊力，鋼水包要盡量降低。
2、設(shè)置溢流槽和盛鋼桶(1)溢流槽在模具設(shè)計(jì)過程中，在上輥頸箱上設(shè)置一個(gè)溢流裝置，溢流槽距上輥頸箱底面200-300mm。其形狀如同熔化爐的出鋼槽，外層為梯形鋼板槽，內(nèi)部砌筑保溫磚。
(2)盛鋼桶盛鋼桶類似于鋼水包，容積根據(jù)澆注過程排除的金屬液量設(shè)定。一般為50～200噸。外層為鋼板結(jié)構(gòu)，內(nèi)層用保溫磚砌筑。
(3)主要作用溢流槽的作用是在澆注過程中，當(dāng)?shù)诙N金屬液進(jìn)入型腔后，使第一種金屬液從溢流槽順利排除。盛鋼桶的作用是容納所排除的金屬液，并在澆注完成后，將金屬液合成鋼錠。
(4)使用方法造型過程中將溢流槽設(shè)置在上輥頸箱上，內(nèi)腔與型腔保持暢通。當(dāng)?shù)诙N金屬液進(jìn)入型腔之后，金屬液面逐漸上漲，當(dāng)超過溢流槽時(shí)，金屬液開始從溢流槽外溢。金屬液從溢流槽流出之后，進(jìn)入盛鋼桶，澆注完成后進(jìn)行合錠。
3、選用不同材質(zhì)金屬液進(jìn)行澆注(1)金屬液成分心部采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，軋輥表面工作層采用合金鋼。
(2)用途軋輥工作面采用合金鋼，可以增加材料的耐磨性，而中心部分采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，有力于提高軋輥的韌性。
(3)使用方法采用沖洗法進(jìn)行復(fù)合鑄造，先鑄造出輥身工作層，再澆注心部金屬，來完成復(fù)合軋輥的鑄造。
4、澆注系統(tǒng)保溫技術(shù)(1)在澆注系統(tǒng)外側(cè)采取保溫措施，直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道外側(cè)均用保溫材料保溫，并用感應(yīng)線圈加熱。
(2)主要作用在澆注過程中，要進(jìn)行長時(shí)間停頓，澆道直徑比較小，容易凝固，使后續(xù)澆注不能進(jìn)行。采用保溫材料和感應(yīng)線圍加熱，可以使?jié)沧⑾到y(tǒng)保持液態(tài)，使整個(gè)澆注過程可以順利進(jìn)行。
(3)使用方法在造型過程中，所有澆道耐火磚外側(cè)均用保溫棉包裹，并且外側(cè)纏繞感應(yīng)線圈。在澆入第一種金屬液時(shí)，利用感應(yīng)線圈對(duì)澆道進(jìn)行加熱，直到第二次澆注開始。
5、多次組箱與多次電加熱技術(shù)
(1)多次組箱在模具設(shè)計(jì)過程中，將上輥頸箱和冒口箱設(shè)計(jì)成多節(jié)箱，每節(jié)箱之間由止口定位。第一次下注之前，進(jìn)行模具裝配時(shí)只裝配到上輥頸的某一節(jié)箱。當(dāng)?shù)谝淮紊蠞沧⒔Y(jié)束之后，準(zhǔn)備進(jìn)行第二次上注時(shí)，才繼續(xù)組裝剩余的上輥頸箱，根據(jù)具體情況，可以組裝1節(jié)，也可以組裝2節(jié)或是3節(jié)。隨著澆注的進(jìn)行，不斷加高上輥頸箱及冒口箱。
(2)多次電加熱在第二次下注完成之后開始電加熱，每次澆注之間都進(jìn)行電加熱，保持金屬表面為液態(tài)。
(3)主要作用金屬液發(fā)生固態(tài)收縮時(shí)，固態(tài)金屬會(huì)受到來自鑄型的阻力，而當(dāng)阻力大于金屬的高溫強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力裂紋。采用多次澆注工藝，可以使金屬液實(shí)現(xiàn)順序凝固，使輥身和下輥頸先行凝固，當(dāng)固態(tài)收縮基本完成之后，再澆注上輥頸及冒口，使收縮阻力減小到最低限度。這樣操作，減小了拉應(yīng)力，避免了拉應(yīng)力裂紋。
(4)使用方法在澆注過程中，完成第二次下注之后，就開始進(jìn)行電加熱保溫；在進(jìn)行第二次上澆之前，加高上輥頸箱，進(jìn)行澆注，再進(jìn)行電加熱。與加高上輥頸箱和冒口箱交替進(jìn)行。直到澆滿冒口，再進(jìn)行最后的電加熱保溫。
6、復(fù)合冒口技術(shù)(1)復(fù)合冒口結(jié)構(gòu)復(fù)合冒口是由上下兩部分組成，上半部分為砂型，下半部分由保溫磚砌筑而成。砂型高度200～1500mm，保溫磚砌筑層高度為1000～2500mm。
(2)主要作用復(fù)合冒口上半部分有較強(qiáng)的耐高溫能力和抗侵蝕能力。下半部分用保溫磚，可以增加冒口的補(bǔ)縮距離，減少軸線疏松。
(3)使用方法在造型過程中，先將保溫磚圍成圓筒形，用鋼帶捆好，放入冒口箱中，在保溫磚后面撞上背砂，撞實(shí)為止。下半部分造型完成之后，上半部分用砂型，面砂用鉻鐵礦砂，背砂用普通石英砂。
3、多次電加熱工藝(1)電加熱冒口結(jié)構(gòu)本發(fā)明所用電加熱冒口為電渣加熱冒口。電渣加熱冒口由加熱電極和電渣組成，電極為石墨電極，電渣為Al2O3、CaO和CaF的混合物。按重量比計(jì)，Al2O3占30～70％，CaO占10～15％，CaF2占20～50％。3種電渣原料在使用前用分袋放置，使用按重量百分比向熔池中加入。充型結(jié)束后，向冒口中加電渣，電渣覆蓋整個(gè)液面，電渣厚度50～150mm；然后通過供電裝置給石墨電極供電，對(duì)冒口進(jìn)行加熱保溫；采用單電極或多電極，直流或交流電渣加熱保溫。
(2)電加熱冒口用途底注鑄件在澆注過程中，金屬液上面的溫度低，下面的溫度高，不利于補(bǔ)縮。在中間階段進(jìn)行電加熱，主要保持金屬液面為液態(tài)，使鑄件不出現(xiàn)冷隔缺陷。最終電加熱的作用是將上面金屬液加熱，形成正的溫度梯度，有利于冒口完成補(bǔ)縮。
(3)使用方法電加熱電壓為50～100V，電流為500～1500A，變壓器功率為25～150KW。中間加熱時(shí)間按澆注要求確定，需要進(jìn)行下一次澆注時(shí)，電加熱就暫時(shí)停止。最終電加熱時(shí)間根據(jù)冒口尺寸確定，具體時(shí)間如表1。
表1冒口直徑與電加熱時(shí)間工藝參數(shù)對(duì)照

注冒口直徑是指冒口高度上的平均直徑。
本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法是多項(xiàng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，包括先進(jìn)的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、鐵模覆砂工藝、切線型內(nèi)澆口旋轉(zhuǎn)充型方法、順序凝固技術(shù)、滑動(dòng)輥頸技術(shù)、下注沖洗法與上注相結(jié)合技術(shù)、多次組箱技術(shù)、多次澆注技術(shù)、多次電加熱技術(shù)及復(fù)合冒口技術(shù)。本發(fā)明適用于100噸級(jí)以上各種型號(hào)和規(guī)格的復(fù)合材質(zhì)鑄鋼支承輥的鑄造過程，可以使超大型鑄鋼支承輥利用鑄造方法進(jìn)行制造。
2、本發(fā)明開發(fā)了100噸級(jí)以上超大型復(fù)合材質(zhì)鑄鋼支承輥的鑄造方法，采用下注沖洗法與上注相結(jié)合的澆注技術(shù)澆注了復(fù)合材質(zhì)的鑄鋼支承輥。輥身工作層和心部采用不同材質(zhì)，通過設(shè)計(jì)溢流槽、盛鋼桶等，采用澆道保溫技術(shù)和液面保護(hù)等措施，進(jìn)行了多次澆注，降低了冒口高度，減小了金屬液的靜壓力，減少了鑄型對(duì)鑄件的阻力，避免了拉應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生，采用多次組箱和多次電加熱及復(fù)合冒口技術(shù)，有效地解決了鑄鋼支承輥的裂紋、縮孔、疏松等問題，使超大型鑄鋼支承輥國產(chǎn)化成為了可能。
3、本發(fā)明采用兩種材質(zhì)的鋼水進(jìn)行澆注，使得軋輥工作層與心部材質(zhì)不同，增加了軋輥的耐磨性，保證了軋輥的韌性，提高了軋輥的使用壽命。
4、本發(fā)明采用復(fù)合冒口技術(shù)，增加了冒口補(bǔ)縮距離，增強(qiáng)了冒口補(bǔ)縮能力，減小了鑄件產(chǎn)生縮孔、疏松傾向，減小了冒口體積，提高了鑄件成形的可能性。


圖1本發(fā)明的百噸級(jí)以上復(fù)合鑄鋼支承輥鑄造裝置示意圖；其中1-第一種金屬液；2-盛鋼桶；3-第二種金屬液；4-溢流槽；5-第一節(jié)上輥頸箱；6-第二節(jié)上輥頸箱；7-第一節(jié)冒口箱；8-第二節(jié)冒口箱；9-電渣；10-石墨電極；11-中間包；12-直澆道；13-砂型；14-輥身鐵模；15-下輥頸箱；16-底座；17-橫澆道；18塞桿。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明的100噸級(jí)以上復(fù)合超大型鑄鋼支承輥鑄造裝置示意圖，本發(fā)明采用靜態(tài)復(fù)合鑄造，模具的輥身采用鐵模覆砂，下輥頸、上輥頸采用砂型，冒口為復(fù)合冒口，冒口下部表面采用保溫磚，后面用背砂，冒口上部采用砂型。由下至上依次設(shè)置底座16、下輥頸箱15、輥身鐵模14、第一節(jié)上輥頸箱5、第二節(jié)上輥頸箱6、第一節(jié)冒口箱7、第二節(jié)冒口箱8等。第一次澆注之前裝配模具時(shí)，只裝配到第一節(jié)上輥頸箱5。第一種金屬液1通過帶柱塞系統(tǒng)的中間包11、直澆道12、橫澆道17進(jìn)入型腔，第一種金屬液充滿輥身鐵模14后，關(guān)閉中間包11的塞桿18，停止第一節(jié)金屬液1的下注。在澆入第一種金屬液1的同時(shí)，對(duì)直澆道12和橫澆道17進(jìn)行感應(yīng)加熱，直到第二種金屬液3進(jìn)入鑄件型腔之后，停止?jié)驳赖母袘?yīng)加熱。30～180分鐘后，第二種金屬液3通過中間包11、置于砂型13內(nèi)的直澆道12和橫澆道17進(jìn)入鑄件型腔，并將型腔中未凝固的第一種金屬液1向上頂，當(dāng)液面高度達(dá)到溢流槽4時(shí)，第一種金屬液1經(jīng)溢流槽4流到盛鋼桶2中，直到未凝固的第一種金屬液1全部溢出，停止第二種金屬液3的下注，關(guān)閉溢流槽4。向第一節(jié)上輥頸箱中加電渣9，調(diào)整好石墨電極10的位置，開始在第一節(jié)上輥頸箱5中進(jìn)行電加熱。加熱30～180分鐘后，將石墨電極9移開，將鋼包對(duì)準(zhǔn)第一節(jié)上輥頸箱5，開始上注，澆滿后，再次進(jìn)行電加熱。此過程依次進(jìn)行，直到充滿第二節(jié)冒口箱，進(jìn)行最后電加熱保溫。上輥頸箱和冒口箱的分節(jié)數(shù)量視軋輥的重量和長度而定。
實(shí)施例1本實(shí)施例所用第一種金屬材質(zhì)為Cr1，第二種金屬為45號(hào)鋼，澆注金屬液重量150噸。其鑄造工藝如下
1)下注澆注系統(tǒng)采用切線形內(nèi)澆口旋轉(zhuǎn)澆注，根據(jù)平穩(wěn)充型的原則設(shè)計(jì)中間包及澆注系統(tǒng)，并采用澆道保溫技術(shù)。2)復(fù)合冒口，冒口高度為2800mm，其中砂型高1500mm，耐火磚高1300mm。3)采用4次組箱、6次澆注，5次電加熱工藝。金屬液充滿澆注系統(tǒng)后的最終電加熱12h。4)第一次裝配模具時(shí)裝配到上輥頸第一節(jié)箱，第一種金屬液通過所設(shè)計(jì)的平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)進(jìn)行下注，采用雙澆道，以9噸/分鐘的澆注速度充型，金屬液充滿輥身鐵模后，停止?jié)沧?。第一種金屬液開始澆注后，對(duì)澆道進(jìn)行感應(yīng)加熱，直到澆入第二種金屬液停止加熱。60分鐘后，澆入第二種金屬液，當(dāng)未凝固的第一種金屬液全部溢出后，關(guān)閉溢流槽，停止第二種金屬液的下注。向第一節(jié)上輥頸箱中加入電渣，開始電加熱保溫。加熱30分鐘后，移開石墨電極，將鋼包對(duì)準(zhǔn)第一節(jié)上輥頸箱，開始從第一節(jié)上輥頸箱頂部進(jìn)行上注，澆滿第一節(jié)上輥頸箱后，再次進(jìn)行電加熱。電加熱60分鐘后，移開石墨電極，組裝第二節(jié)上輥頸箱，進(jìn)行第二次上注，澆滿第二節(jié)上輥頸箱后，再次進(jìn)行電加熱，電加熱70分鐘后，移開石墨電極，組裝第一節(jié)冒口箱，同樣是從第一節(jié)冒口箱頂部進(jìn)行上注，金屬液充滿第一節(jié)冒口箱后，加入電渣，開始電加熱，加熱90分鐘后，組裝第二節(jié)冒口箱進(jìn)行最后一次從頂部澆注，澆注結(jié)束后，向第二節(jié)冒口箱中加入電渣，進(jìn)行最終電加熱保溫，加熱時(shí)間12h。本實(shí)施例中，保溫電渣為Al2O3、CaO和CaF2的混合物，按重量比計(jì)，Al2O3占40％，CaO占10％，CaF2占50％，電渣厚度120mm。電流為800A，電壓為125V，加熱功率為100kw。
第一次澆注順利完成，鋼水上升平穩(wěn)。電加熱后，電加熱設(shè)備工作正常。所生產(chǎn)的復(fù)合鑄鋼支承輥經(jīng)過機(jī)械加工后進(jìn)行超聲檢測，符合軋輥探傷標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2本實(shí)施例所用第一種金屬材質(zhì)為Cr2，第二種金屬為45號(hào)鋼，澆注金屬液重量155噸。其鑄造工藝如下1)下注澆注系統(tǒng)采用切線形內(nèi)澆口旋轉(zhuǎn)澆注，根據(jù)平穩(wěn)充型的原則設(shè)計(jì)中間包及澆注系統(tǒng)，并采用澆道保溫技術(shù)。2)復(fù)合冒口，冒口高度為2800mm，其中砂型高1500mm，耐火磚高1300mm。3)采用4次組箱、6次澆注，5次電加熱工藝。金屬液充滿澆注系統(tǒng)后的最終電加熱13h。4)第一次裝配模具時(shí)裝配到上輥頸第一節(jié)箱，第一種金屬液通過所設(shè)計(jì)的平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)進(jìn)行下注，采用雙澆道，以10噸/分鐘的澆注速度充型，金屬液充滿輥身鐵模后，停止?jié)沧ⅰ５谝环N金屬液開始澆注后，對(duì)澆道進(jìn)行感應(yīng)加熱，直到澆入第二種金屬液時(shí)，停止加熱。70分鐘后，澆入第二種金屬液，當(dāng)未凝固的第一種金屬液全部溢出后，關(guān)閉溢流槽，停止第二種金屬液的下注。向第一節(jié)上輥頸箱中加入電渣，開始電加熱保溫。加熱40分鐘后，移開石墨電極，將鋼包對(duì)準(zhǔn)第一節(jié)上輥頸箱，開始從第一節(jié)上輥頸箱頂部進(jìn)行上注，澆滿第一節(jié)上輥頸箱后，再次進(jìn)行電加熱。電加熱70分鐘后，移開石墨電極，組裝第二節(jié)上輥頸箱，進(jìn)行第二次上注，澆滿第二節(jié)上輥頸箱后，再次進(jìn)行電加熱，電加熱80分鐘后，移開石墨電極，組裝第一節(jié)冒口箱，同樣是從第一節(jié)冒口箱頂部進(jìn)行上注，金屬液充滿第一節(jié)冒口箱后，加入電渣，開始電加熱，加熱90分鐘后，組裝第二節(jié)冒口箱進(jìn)行最后一次從頂部澆注，澆注結(jié)束后，向第二節(jié)冒口箱中加入電渣，進(jìn)行最終電加熱保溫，加熱時(shí)間13h。本實(shí)施例中，保溫電渣為Al2O3、CaO和CaF2的混合物，按重量比計(jì)，Al2O3占70％，CaO占10％，CaF2占20％，電渣厚度150mm。電流為1000A，電壓為150V，電加熱功率為150kw。
第二次澆注順利完成，鋼水上升平穩(wěn)。電加熱后，電加熱設(shè)備工作正常。所生產(chǎn)的復(fù)合鑄鋼支承輥經(jīng)過機(jī)械加工后進(jìn)行超聲檢測，符合軋輥探傷標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明工作過程及結(jié)果利用本發(fā)明進(jìn)行100噸級(jí)以上超大型復(fù)合鑄鋼支承輥的鑄造，在澆注過程中，采用兩種不同材質(zhì)的金屬液，使輥身工作層和輥身心部及上下輥頸獲得不同的性能，以滿足軋輥的使用需求。采用下注沖洗法與上注相結(jié)合的多次組箱、多次澆注技術(shù)及澆道保溫技術(shù)，使金屬液順利充型，有效地避免了卷氣和夾雜缺陷。采用多次電加熱技術(shù)，保證了鑄件中沒有冷隔缺陷。采用復(fù)合冒口，增加了冒口的補(bǔ)縮能力，使大型鑄鋼支承輥沒有縮孔、疏松缺陷。探傷結(jié)果完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用下注沖洗法和上注相結(jié)合的澆注方法，在上輥頸箱上設(shè)置溢流槽，在鑄型外側(cè)設(shè)置盛鋼桶，輥身工作層與心部、上下輥頸采用不同成分材質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用下注沖洗與上注相結(jié)合，采用多次澆注完成鋼水的最終澆注；首次澆注，鋼水通過澆注系統(tǒng)以下注形式澆入型腔，當(dāng)金屬液上升到輥身以上溢流槽以下時(shí)，停止下注；30～180分鐘后進(jìn)行第二次澆注，以下注形式進(jìn)行，后澆注的不同成分的鋼水將輥身心部及上下輥頸中未凝固的鋼水頂出溢流槽；當(dāng)?shù)谝环N金屬液全部溢出之后，關(guān)閉溢流槽，30～180分鐘之后，組裝上輥頸箱，以上注形式澆注，每次澆注鋼水300～2500mm高，依次進(jìn)行，直到澆滿為止。
3.按照權(quán)利要求2所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于在澆注過程中選用不同成分的鋼水，第一次澆注用合金鋼，從第二次澆注開始使用優(yōu)質(zhì)碳鋼。
4.按照權(quán)利要求1所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用下注沖洗與上注相結(jié)合時(shí)，下注澆注系統(tǒng)由中間包、直澆道、橫澆道和切線型內(nèi)澆口組成，圓周放置1～4個(gè)澆注系統(tǒng)，澆注過程中這1～4個(gè)澆注系統(tǒng)同時(shí)開始澆注。
5.按照權(quán)利要求1所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于在澆注系統(tǒng)外側(cè)采取保溫措施，直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口外側(cè)均用保溫材料保溫，在第一次下注開始后，用感應(yīng)線圈加熱。
6.按照權(quán)利要求1所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用復(fù)合冒口，冒口采用復(fù)合材料制成，冒口上部為砂型，高度為200～1500mm，冒口下部采用保溫磚砌筑，高度為1000～2500mm。
7.按照權(quán)利要求1所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用模具整體鑄造，設(shè)計(jì)了分節(jié)的上輥頸箱及冒口箱，采用多次組箱和多次電加熱方法。
8.按照權(quán)利要求7所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用多節(jié)上輥頸箱和冒口箱，上輥頸箱和冒口箱分別由2～4節(jié)組成，各節(jié)箱之間由止口定位，每節(jié)箱300～1200mm高。
9.按照權(quán)利要求7所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于采用多次組箱和多次電加熱，第二次下注結(jié)束后，進(jìn)行電加熱保溫，加熱30～180分鐘之后，再進(jìn)行第一次上注，在第一次上注結(jié)束后再進(jìn)行電加熱保溫，依次操作，直到澆注完成為止，進(jìn)行最后電加熱保溫。
10.按照權(quán)利要求9所述的100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法，其特征在于在操作中，同時(shí)增加2節(jié)箱或3節(jié)箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及100噸級(jí)以上(凈重100噸以上的支承輥為超大型支承輥)超大型復(fù)合鑄鋼支承輥鑄造過程，具體地說是一種100噸級(jí)以上復(fù)合材質(zhì)超大型鑄鋼支承輥的鑄造方法。它適用于凈重在100噸以上復(fù)合材質(zhì)各種型號(hào)、規(guī)格的鑄鋼支承輥整體鑄造過程。除了利用計(jì)算機(jī)模擬手段合理地設(shè)計(jì)了金屬型模具，并用鐵模覆砂和保溫冒口技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鑄件的順序凝固之外，主要采用了不同材質(zhì)的鋼水進(jìn)行澆注，并采用下注沖洗與上注相結(jié)合技術(shù)和澆道保溫技術(shù)，保證了多次澆注的順利進(jìn)行，通過對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制，保證了超大型復(fù)合鑄鋼支承輥整體鑄造件的產(chǎn)品質(zhì)量。采用本發(fā)明可以有效地解決大型鑄鋼支承輥的裂紋、縮孔和疏松問題，使超大型鑄鋼支承輥國產(chǎn)化成為了可能。
文檔編號(hào)B22D25/00GK101028647SQ20071001062
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者康秀紅, 夏立軍, 李殿中, 柯偉, 李依依 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所