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棒材粗轧机离心轧辊的研制
李济玉 肖云立 李伟 林怀
(今胜集团杭州中强轧辊有限公司,浙江杭州311106)
摘要:棒材粗轧机轧辊由常法轧辊改为离心轧辊之后,由于轧辊强度大幅度提高,断辊的技术难题基本得到解决;同时离心轧辊辊身硬度落差小,轧辊的耐用性显著提高;此外还可以降低金属料消耗,轧辊铸造成品率明显提高。本文重点介绍棒材粗轧离心轧辊技术要求,材质和化学成分选定,离心铸造工艺参数,离心轧辊铁水准备和浇注,轧辊热处理,以及检测结果等。粗轧离心轧辊经热处理之后,轧辊的抗拉强度明显提高,其中辊身工作层提高26.76%,上下辊颈分别提高8.08%、9.80%,同时,辊身工作层硬度落差下降14.12%。
关键词:棒材粗轧机;离心轧辊;研制
1.捧材粗轧机轧辊的发展概况
棒材粗轧机轧辊较长时期以来多采用常法浇注的铬钼球墨无限冷硬铸铁轧辊、低镍铬铜球墨无限冷硬铸铁轧辊(简称冷球轧辊)。上述轧辊不仅具有较高的强度,而且具有较好的耐磨性和抗热裂纹性能。这就是合金冷球轧辊在粗轧机上长期使用的原因。常法合金冷球轧辊在过去长时间使用中断辊事故也是时有发生。近年来不少棒材连轧机生产线上取消了加热炉,改为连铸连轧红钢热送,这一改进轧钢厂节约了用于加热炉的能耗,降低了棒材生产成本。但是,连铸连轧红钢热送粗轧机的钢温就很难保证,即使遇上轧制故障,钢坯温度偏低达不到规定要求时,也会直接送入粗轧机进行轧制。由于连铸红坯钢温低势必加大轧制力,由此而引起的断辊事故较之前使用加热炉时有明显增加。轧钢厂连铸连轧红钢热送的现状,必将继续发展并且不可逆转。四川某轧钢厂自改为连铸连轧红坯热送之后,数家轧辊厂提供的常法合金冷球轧辊均发生断辊,问题确实比较严重。
另外,一部分炼钢企业多采用中频电炉熔炼,采购的废钢质量也是参差不齐,差的废钢熔炼而成的钢坯质量也在下降。即使经过加热炉进行加热,钢坯硬度仍较高,轧钢时也将加重粗轧辊的载荷,断辊的情况也时有发生。
杭州中强轧辊有限公司经过分析研究认为粗轧辊改为高强度离心轧辊,可以有效防止断辊。经过不断试验,不断改进,终下研发成功适合于棒材连轧机架用低镍球铁离心轧辊,并经四川某轧钢厂实际使用,至今未发生过断辊,基本上解决了粗轧辊断辊的技术难题。
为了进一步提高粗轧离心轧辊的强度和耐磨性,又将新研发成功的中镍球铁离心轧辊推上市场。中镍球铁离心轧辊经用户实际使用证明,不仅轧辊的强度有所提高,而且轧辊的耐磨性又有进一步提高,深得用户的好评。
离心轧辊外层厚度根据孔型要求一般较深,由于离心轧辊辊身工作层硬度落差0.7~0.8HSD/cm),轧辊的耐磨性有所提高。为此,用户十分满意。离心轧辊在粗轧机上使用获得成功之后,现己正在扩大推广应用。
2.棒材轧机粗轧辊技术要求
粗轧辊即在粗轧机上轧制粗坯的轧辊。粗轧机轧辊由于承受的轧制力大,压下量大,因此应具有较高的强度;此外,由于该机架轧制速度慢,轧辊供热时间长,因此必须保证轧辊具有良好的抗热裂纹性,抗剥落性,抗冲击性,耐磨性及咬入性。
棒材轧机粗轧辊,辊身直径一般为450mm~660mm,辊身长度为700mm~1100mm。粗轧辊开槽深度般为80mm~120mm。因此,棒材粗轧辊技术要求如下:①辊身工作层深度为80mm~120mm,确保轧辊的使用周期;②辊身硬度为50HSD~58HSD,保证粗轧辊有良好的咬入性并有一定的耐磨性;③辊身工作层硬度落差应小于0.9HSD/10mm,确保轧辊最后一个使用周期槽底硬度和耐磨性;④轧辊的抗拉强度应大于500N/mm²,防止断辊;⑤轧辊应有良好的抗热裂纹性,抗剥落性,抗冲击性。
3.轧辊材质选定
根据粗轧辊的技术要求,经过反复研究和讨论,认为选用离心轧辊可以满足粗轧辊的技术要求。离心轧辊外层选用低镍球铁或中镍球铁,离心轧辊内层选用高强度球铁。由于内层铁水量多,为确保轧辊芯部球化选用长效球化剂和长效孕育剂处理的高强度球铁,其抗拉强度比常法低镍铬钼冷球轧辊平均高出100N/mm²以上。同时由于轧辊芯部强度高,外层硬度可调范围大,可以满足用户的不同要求。这是高强度球铁离心轧辊的特点之一。
4.化学成分的选定
4.1 外层化学成分
珠光体球铁轧辊的化学成分对其组织和性能有极其重要的影响。
碳是球铁轧辊中重要的元素之一。适量的碳相应的冷却速度使轧辊组织中获得一定量的碳化物和球状石墨,以满足耐磨性和综合力学性能的要求。为保证铁水球化,并在组织中获得均匀细小的石墨球和一定数量碳化物,以及辊身硬度相对要求较低情况下,碳宜控制在2.90%~3.40%范围内。适当降低含碳量可以减少工作层的硬度落差。
硅是强石墨化元素。硅在铸造珠光体球铁轧辊中的重要作用是抑制碳化物的析出,控制碳化物的数量。以孕育剂的方式加入的硅,可以使共晶团细小,增加球状石墨的核心和细化石墨球,有利于增加珠光体球铁轧辊的强韧性。在上述含碳量范围内,含硅量一般控制在2.00%~2.50%范围内。
锰是碳化物形成元素。锰能增一次渗碳体和二次渗碳体的稳定性,增加球光体数量和细小组织,锰有脱硫和脱氧的作用,但是过量的锰容易形成晶界碳化物,恶化轧辊的塑性。为了充分发挥锰的有利作用,限制其不良影响,含锰量控制在0.50%~0.80%为宜。
磷是易偏析元素。实践证明,当含磷量小于0.05%时,是获得高强度珠光体球铁的保证。磷是易偏析元素。实践证明,当含磷量小于0.05%时,是获得高强度珠光体球铁的保证。
硫是反石墨化元素,在球铁轧辊中是极其有害的元素,要求含硫量小于0.03%。
镍是促进石墨化元素,它的功效相当于硅的三分之一。镍使铸铁结晶致密,因此提高了轧辊的强度、硬度、韧性、耐磨性,耐热性等。低镍球铁和中镍球铁轧辊含镍量分别控制在0.50%~1.00%,1.20%~2.00%。
钼是碳化物形成元素。钼能显著提高轧辊的高温强度,耐磨性和抗蠕变生长能力。含钼量控制在0.30%~0.60%范围内。
铬是碳化物形成元素,铬对碳有较强的亲和力。镍铬的配合可提高轧辊的强韧性,但是过量的铬容易形成其晶碳化物,增加脆性。对于粗轧辊由于辊身硬度要求较低,含铬量控制在0.20%~0.40%为宜。
芯部采用高强度球铁,其化学成分:C3.00%~3.50%,S2.00%~2.60%,Mn0.50%~0.80%,P<0.05%,S<0.03%,Mg>0.03%,RE>0.01%。 芯部采用高强度球铁,其化学成分:C3.00%~3.50%,S2.00%~2.60%,Mn0.50%~0.80%,P<0.05%,S<0.03%,Mg>0.03%,RE>0.01%。
5.离心铸造轧辊工艺参数
5.1离心轧辊转速的确定
(1)铸型转速
采用重力系数公式n=299(G/R)1/2
式中n——铸型转速(r/min);
G——重力系数,铸铁G值为45~110;
R——铸型内表面半径(cm)。在此处,R=冷型内半径(cm)-外层铁水厚度(cm);
(2) 电机转速
n1=D*n/d
式中n1——电机转速(r/min);
D——冷型托轮部位外径(mm);
d——离心机托轮外径(mm);
n——铸型转速(r/min);
5.2 离心轧辊外层厚度的确定
粗轧辊孔型深度较深,因此离心轧辊外层厚度关系到能否满足轧辊的开槽深度的要求以及轧辊使用次数的要求。因此对于粗轧离心轧辊的外层厚度是否达标至关重要。离心轧辊外层厚度的确定有二种方法。
(1)根据用户要求的工作层厚度再确定外层厚度。铸铁轧辊国家标准规定:离心轧辊外层厚度应大于工作层5mm。即外层厚度=工作层厚度+5mm以上。加5mm以上的含义是确保轧辊在最后一个使用周期时,槽底仍有一定厚度的工作层,既可保证轧辊的耐磨性,又可防止槽底产生裂纹。
(2)离心轧辊外层厚度用计算方法确定。常用的经验公式如下:
S=D1-d1-X
式中:S——外层厚度(皿);
D1——辊身直径(衄);
d1——辊颈直径(哪);
K——常数,一般选用40~60。K=端盖内孔最小直径(mm)-辊径直径(mm)。
6.离心轧辊铁水的准备和浇注
6.1 铁水的准备
(1)外层铁水
外层铁水为低镍或中镍球铁。在Ni,Mo含量控制在规定范围中上限,Cr含量控制在规定范围中下限之后,主要调整C、Si含量并达标,确保离心轧辊工作层硬度及石墨含量。外层铁水球化剂采用铜镁合金(Cu85~87%,Mg13~15%)和稀土镁硅铁合金,其加入量:铜镁合金1.30%~1.50%,稀土镁硅铁合金0.50%~0.60%。采用铜镁合金+稀土镁硅铁合金作为球化剂,采用冲入法球化处理。常用堤坝式包底,堤坝内面积占包底2/5~1/2,堤坝高应可容纳添加的球化剂和覆盖剂即可。向堤坝内装入球化剂,上面覆盖铁屑并要打实。出铁时,铁水冲向未置球化剂一侧,先出铁水2/3,球化反应(沸腾)将要结束时,再补放其余铁水。补放铁水时,加入孕育硅铁,孕育硅铁加入量为0.50%~0.80%。孕育硅铁加入后,应进行充分搅拌,促使硅铁迅速熔化并保证铁水成分均匀。外层铁水出炉温度控制在1450℃~1490℃,外层铁水的浇注温度控制在1360℃~1380℃。
粗轧离心轧辊其外层铁液经球化处理浇入离心机高速旋转的冷型内后,在离心力的作用下,铁液紧贴冷型内壁形成一定厚度的圆筒体外层,由于外层铁水浇注时间相对较长,在铁液浇注过程中以及随后冷却过程中铁水与空气接触面较大,接触时间较长,极易造成氧化,使铁液中的镁和稀土元素因氧化而减少。这是球铁离心轧辊所特有的问题。如果残余镁量和残余稀士元素含量不足时就会导致球化不良或不球化而失败。因此,铁液中球化剂的加入量和球化处理正常与否至关重要,必须确保外层球化,这是粗轧离心轧辊成败关键。
为了提高粗轧离心轧辊工作层的强度和耐热性,避免在轧制过程中产生早期裂纹和掉块,除了适当降低含C量(C<3.40%)外,在外层铁水出炉时增加孕育硅铁加入量,提高工作层的强度。外层铁水孕育硅铁加入量由原来0.40%~0.50%,提高到0.70%~0.80%。孕育硅铁加入量增加之后,离心辊工作层的石墨数量增多,石墨变小,这对于提高工作层的强度和耐热性十分有利。同时,外层铁水中的含Mo量提高到0.30%以上,工作层的强韧性、耐磨性、耐热性显著提高。
(2) 填芯铁水
填芯铁水采用高强度球铁。填芯铁水球化剂采用钇基重稀土D-1RP,加入量为1.8%~2.0%。孕育剂采用硅钡长效孕育剂,加入量为0.80%~1.20%。用钇基重稀土D-1RP球化剂,采用冲入法球化处理。球化处理和孕育处理方法与外层铁水球化处理和孕育处理相同。填芯铁水的出炉温度控制在1400℃~1450℃,浇注温度控制在1350℃~1370℃。粗轧离心轧辊,芯部材料为高强度球铁。由于辊身直径大和填芯铁水量多,轧辊浇毕后的冷却时间长,芯部球铁球化衰退比较严重,极易造成芯部球化不良,降低轧辊的芯部强度。据资料显示,铁水在L350℃~1400℃时,镁的质量分数的衰退速率是0.001%/min~0.004%/min;轻稀土铈的质量分数的衰退速率是0.0006%/min~0. 002%/min;重稀土钇的质量分数衰退速率是0.0008%/min。由此可见,重稀土的质量分数衰退速率要比镁的衰退速率慢。
研制初期填芯铁水的球化剂采用稀土镁硅铁合金,孕育剂采用硅铁,离心轧辊球化衰退严重。在试制后期,改用钇基重稀土D-1RP长效球化剂和硅钡长效孕育剂之后,芯部球化衰退问题基本上得到解决。这是中型球铁离心轧辊球化和孕育的一大突破,具有重大和深远的实际意义。钇基重稀土长效球化剂D-1RP成分:重稀土RE2%~3%,Mg6.5%±0 2%,Ca1.8%~2.0%,加入量为1.8%~2.0%。硅钡长效孕育剂成分:Ba4%~6%,Ca2.0%,Si70%~71%,Al<l.2%。加入量为0.80%~1.2%。钇基重稀土球化剂和硅钡长效孕育剂的加入方法,与原来使用稀土镁硅铁合金球化剂和硅铁孕育剂相同。采用钇基重稀土长效球化剂和硅钡长效孕育剂之后,离心轧辊芯部球化衰退大幅度减少,粗轧离心轧辊辊颈抗拉强度明显提高(表1)。
表1粗轧离心轧辊内层采用不同球化剂和孕育剂辊颈抗控强度比较
球化剂 | 孕育剂 | 辊颈平均抗拉强度(N/mm2) |
稀土镁硅铁合金 | 硅铁 | 480 |
钇基重稀土长效球化剂 | 硅钡长效孕育剂 | 523.5 |
含稀士硅铁镁合金球化剂在国内有两大生产基地,一个是以包头轻稀土为主的铈基轻稀土球化剂;另一个是以江西的重稀土为主的钇基重稀土球化剂。研究表明:钇基稀土保持二级球化时间为180min,铈基稀土为50min。Y-Mg-Si球化剂二级以上抗球化衰退时间是Ce-Mg-Si球化剂的3倍以上。实践也证明:钇基重稀土的抗衰退优于轻稀土经生产实践证明:Si=75%的硅铁中,附加Ba、Sr、Mg稀土元素,组成的复合孕育剂,对于球墨铸铁或者灰铸铁,都能改善组织和性能。对于硅钡长效孕育剂,在厚大断面球铁件中使用,已经显示出其极佳的长效孕育效果。
6.2 离心浇注
外层铁水浇注重量要准确(用电子秤称重),开始浇注的铁水流量要大一些,使铁水尽快充满整个铸型的内表面,随后进行匀速浇注,严禁铁水断流。浇注时,铁水的温度控制在1360℃~1380℃范围内.
外层铁水浇毕后,从冷型两端向冷型内撒入新型浮渣玻璃YKF-112,浮渣玻璃厚度为2-3mm。
外层铁水的凝固时间必须有专人监控,确保外层厚度。外层内壁冷却至1070℃~11OO℃时,停机减速。冷型停稳之后,吊起冷型时应避免冷型与托轮碰撞,以免损伤刚凝固的金属外壳。冷型翻转垂直后再吊往浇注坑合箱。
合箱完毕后立即浇注填芯铁水,停机至填芯的问隔时间不得大于5分钟(辊径450mm~660mm)。填芯铁水的浇注温度为1350℃~1370℃。填芯铁水浇注时随流孕育硅铁加入量为0.10%~0.20%。填芯时间的长短应根据外层停机温度、停机至填芯时间、填芯铁水的浇注温度而定。轧辊浇毕后应在冒口内加入保温剂,防止离心辊上辊颈顶缩。
北京北玻亚康玻璃有限公司最新研发成功的YKF-112新型浮渣玻璃,与原来使用的YK-107相比,YKF-112不仅保持了原来的瞬熔性、漂浮性,还进一步提高了流动性,有效延长了保护时间。生产实践证明:使用新型浮渣玻璃之后,离心轧辊结合层不良报废率下降62%。
离心轧辊的外层厚度是保证轧辊使用周期和最后一周期使用效果的关键。粗轧离心轧辊,辊身直径较大、轧槽较深,因此,要求轧辊工作层应具有一定厚度,确保轧辊使用周期。根据用户要求,离心轧辊工作层厚度80~120mm。工作层厚度要求达到80~120mm,是粗轧离心轧辊研制中最大的难题之一,也是研制中列为必须解块的第一个难题。经过不断摸索与改进,终于有所突破,基本上解决了这个难题。主要措施:①外层铁水量必须浇足,外层铁水浇注重量,将很大程度上决定了外层的厚度,根据上艺卡规定的外层铁水重量,必须用电子秤准确计量,并要求全部浇完,确保外层铁水量浇足;②适当降低离心轧辊外层内壁停机温度。外层内壁停机温度高低,直接影响离心轧辊内外层结合的质量,也影响外层被互熔的厚度。考虑到此次研制的离心轧辊填芯铁水量较多(l.5-3.0t).内外层结合条件相对较好,因此,决定适当降低外层内壁的停机温度20~40℃,减少外层被互熔的厚度。实践证明:这一改进措施十分见效,不仅对结合层质量无影响,而且外层被互熔厚度减少;③适当降低填芯铁水的浇注温度。填芯铁水浇注温度高低.直接影响结合层质量和外层被互熔厚度。由于填芯铁水量较多,适当降低填芯铁水浇注温度10~20℃之后(填芯铁水浇注温度降至1350~1370℃),离心轧辊结合层质量仍然良好,而外层被互熔的厚度却明显减少,确保离心轧辊外层厚度达标;④提高填芯铁水的浇注速度,减少辊身上下外层厚度的偏差。适当放大填芯铁水漏斗浇口直径,由原来中45mm放大至50mm,同时加高填芯漏斗浇口箱的高度(提高200mm),经此改进之后填芯铁水的浇注速度由原来的16. 1kg/S,提高至30.3kg/s,同时,外层冲偏现象明显减少,大大提高辊身上下外层厚度的均匀度。
7. 热处理
粗轧离心轧辊由于外层为合金球铁并采用离心复合浇注,轧辊铸造应力大,为消除铸造应力和机加工应力,改善基体组织,提高轧辊的综合力学性能,粗轧离心轧辊必须进行热处理。热处理的最高温度控制500~600℃。
粗轧离心轧辊经热处理之后,由于轧辊铸造应力和机加工应力得到消除,轧辊的强度有明显提高。其中辊身工作层提高26.70%,上下辊颈分别提高8.08%、9.08%(表2)。实践证明:离心轧辊经热处理之后,轧辊的力学性能均有所提高。作者认为:离心轧辊辊身工作层是在离心力作用下形成的。已经凝固的外层受填芯铁水浇注过程中和浇注后对外层的热冲击,以及内层在凝固过程中石墨化体积膨胀对外层产生的拉应力,由此导致外层的铸造应力比内层要大得多。经过热处理之后,外层的内应力得到较好的消除。因此,辊身工作层的抗拉强度经热处理之后提高幅度较大。
表2粗轧离心轧辊热处理前后辊身和辊颈抗拉强度对比
取样部位 | 抗拉强度(N/mm2) | 热处理后抗拉强度提高量(%) | |
热处理前 | 热处理后 | ||
辊身工作层 | 355 | 450 | 26.76 |
上辊颈 | 495 | 535 | 8.08 |
下辊颈 | 510 | 560 | 9.80 |
粗轧离心轧辊经热处理之后,辊身工作层硬度落差也会明显下降,硬度均匀度明显提高,这对于开槽较深的粗轧辊而言十分重要。
粗轧离心轧辊热处理前后工作层硬度落差对比如表3所示。从表3所统计的轧辊数值中可以看出,辊身平均硬度落差经热处理后比热处理前下降14.12%。
表3粗轧离心轧辊热处理前后工作层硬度落差对比
轧辊规格 | 工作层硬度落差(HSD/10mm) | 热处理后硬度落差下降量(%) | |
热处理前 | 热处理后 | ||
590*1000 | 0.92 | 0.83 | 10.84 |
590*1000 | 0.64 | 0.55 | 14.06 |
590*1000 | 1.00 | 0.80 | 20.00 |
平均值 | 0.85 | 0.73 | 14.12 |
8. 检验结果
8.1 辊身硬度和辊颈硬度
粗轧离心轧辊经热处理之后,辊身硬度绝大部分在52~58HSD,辊颈硬度为37~41HSD(表4)。符合辊身硬度50~58HSD的技术要求。
表4粗轧离心轧辊辊身和辊颈硬度、工作层厚度
轧辊材质 | 轧辊规格 | 辊身硬度(HSD) | 辊颈硬度(HSD) | 工作层厚度(mm) | ||
上 | 中 | 下 | ||||
低镍球铁离心轧辊 | 586*1000 | 58 | 56 | 56 | 39~43 | 103~105 |
580*1000 | 56 | 56 | 56 | 41~38 | 103~96 | |
中镍球铁离心轧辊 | 610*800 | 58 | 57 | 57 | 37~38 | 104~107 |
610*800 | 57 | 58 | 57 | 41~42 | 100~103 |
8.2 工作层厚度
粗轧离心轧辊,工作层厚度如表4所示。工作层厚度达到96~107mm,基本达到工作层厚度1OOmm的技术要求。
8.3 辊身工作层硬度落差
粗轧离心轧辊经热处理之后,辊身工作层硬度落差一般在0.55~0.83HSD/1Omm之间(表2),符合辊身工作层硬度落差小丁0.9HSD/1Omm的技术要求。
8.4 辊颈抗拉强度
粗轧离心轧辊经热处理之后,辊颈抗拉强度达到520~535N/mm2(表5),符合辊颈抗拉强度大于500N/mm2的技术要求。
表5粗轧离心轧辊辊颈抗拉强度
辊身材质 | 轧辊规格(mm) | 辊颈抗拉强度(N/mm2) |
低镍球铁离心轧辊 | 610*1100 | 535 |
460*700 | 525 | |
450*1000 | 530 | |
中镍球铁离心轧辊 | 610*800 | 520 |
520*800 | 525 |
8.5 金相组织
粗轧离心轧辊辊身工作层组织:细珠光体+莱氏体+渗碳体+少量球状石墨(图1)。辊颈金相组织珠光体十牛眼状铁素体+少量渗碳体+球状石墨(图2)。
8.6全部检测结果表明,粗轧离心轧辊的各项技术指标均达到研制的技术要求。
9. 粗轧辊离心轧辊使用情况
粗轧辊由常法浇注改为离心浇注之后,由于轧辊的强度大幅度提高,至今来未发生过断辊,基本上解决了粗轧辊断辊的技术难题。
粗轧离心轧辊外层厚度根据孔型要求一般较厚,由于离心轧辊辊身工作层硬度落差较小(表5),槽底硬度相对较高,因此离心轧辊的耐磨性有所提高,为此,用户十分满意。离心轧辊在棒材粗轧机上使用获得成功之后,现已正在扩大推广应用。
表5粗轧离心轧辊与粗轧常法轧辊工作层硬度落差的比较
轧辊材质 | 轧辊规格 | 工作层厚度(mm) | 工作层硬度(HSD) | 工作层硬度落差(HSD/10mm) | ||
辊面 | 工作层末端 | |||||
低镍球铁离心轧辊 | 587*1000 | 100~107 | 55 | 48 | 0.70 | 0.70 |
587*1000 | 97~105 | 56 | 49 | 0.70 | ||
低镍球铁常法轧辊 | 590*1000 | 100 | 55 | 44 | 1.1 | 1.25 |
590*1000 | 100 | 58 | 44 | 1.4 |
注.①离心轧辊工作层硬度指退火后的硬度。
②工作层硬度落差为辊身下端面测得。
10. 粗轧辊采用离心轧辊,轧辊铸造成品率明显上升
粗轧辊采用离心轧辊,不仅可以解决粗轧辊断辊的技术难题,提高轧辊的耐用性,而且还可以降低轧辊金属料消耗,提高轧辊铸造成品率,降低轧辊的生产成本。例如660*800mm粗轧辊,用常法浇注1支轧辊需要铁水量4345kg,而用离心浇注相同轧辊仅需要铁水3820kg,即离心浇注比常法浇注每支轧辊可以减少铁水量525kg,降低铁水消耗12.08%。轧辊铸造成品率,常法浇注为61.33%,离心浇注为69.76%,离心浇注轧辊铸造成品率上升8.43个百分点(表6)。离心浇注轧辊由于工艺先进,填芯铁水从冒口上方浇入.不用直浇口和牛角浇口,同时冒口中铁水温度较高,十分有利于补缩,因而,冒口的直径可以缩小,冒口的高度可以降低,因此采用离心浇注轧辊可以明显降低轧辊金属料消耗,轧辊铸造成品率明显上升。660*800粗轧辊,常法轧辊与离心轧辊工艺图如图3所示。
表6 660*8OO粗轧辊常法与离心浇注轧辊铸造成品率比较
浇注方式 | 铁水浇注重量(kg) | 离心浇注 | 轧辊光坯重量(kg) | 轧辊铸造成品率(%) | 成品率上升(百分点) | ||
铁水量减少(kg) | 降低铁水量消耗(%) | ||||||
常法浇注 | 4345 | 525 | 12.08 | 2665 | 61.33 | 8.43 | |
离心浇注 | 3820 | 69.76 |
11.结论
(1)棒材粗轧机架轧辊采用低镍、中镍球铁离心轧辊,轧辊的强度比相同材质的常法低镍铬钼冷球轧辊提高1OON/mm2以上,基本上解决断辊技术难题,取得了显著的经济效益和社会效益。棒材粗轧机轧辊采用离心轧辊是轧辊铸造工艺上和技术上的一大进步。
(2)粗轧离心轧辊辊身工作层较深,工作层硬度落差小,从而保证轧辊最后一个使用周期工作层的硬度和耐磨性要求,因此显著提高了轧辊的耐磨性和耐用性。
(3)粗轧离心轧辊内层采用钇基重稀土长效球化剂和硅钡长效孕育剂,离心轧辊芯部强度大幅度提高,基本上解决了粗轧离心轧辊芯部球化衰退的技术难题。
(4)粗轧离心轧辊经热处理之后,轧辊的抗拉强度明显提高,辊身工作层提高26.67%,上下辊颈分别提高8.08%、9.08%,同时辊身工作层硬度落差下降14.12%。
(5)粗轧辊采用离心轧辊,可以降低金属料消耗12.08%,轧辊铸造成品率上升8.43个百分点。
参考文献
【1】铸造工程师手册编写组铸造工程师手册[M]北京:机械工业出版社. 2005
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