專利名稱：寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對(duì)球墨鑄鐵熔補(bǔ)方法的改進(jìn)，尤其涉及寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
寬厚板(例如厚度^ 50mm，板幅^ 3. 5m)熱軋工作輥，通常由高耐磨鐵基材料外層 和球墨鑄鐵芯部，通過離心澆注復(fù)合組成，輥頸為輥芯球墨鑄鐵延伸。寬厚板的特殊性常采 用可逆軋制方式，軋制時(shí)軋制力較高( 一般軋制力在50000-12000KN)，是一般熱軋帶鋼軋 機(jī)的3倍以上，可逆軋制過程中板坯咬入時(shí)對(duì)工作輥沖擊負(fù)荷大，因此要求軋制工作輥芯 部有較高的強(qiáng)度(例如抗拉強(qiáng)度^ 450Mpa)，和較高韌性(例如ak > 6J/cm2)?？陀^上球 墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性相對(duì)較工作層差，特別是采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)SG 1、SG II或SGIII鉻鉬球 墨無(wú)限冷硬鑄鐵，因材料本身和球化孕育工藝，其抗拉強(qiáng)度《350Mpa，韌性ak《6J/cm2，以 及寬厚板工作輥截面大，芯部球墨鐵水在離心澆注后冷卻緩慢，晶粒和石墨容易長(zhǎng)大，還會(huì) 降低芯部球墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性，加之兩端受力輥頸直徑又較輥身細(xì)得多，因而軋輥兩端球 墨鑄鐵輥頸更容易折斷；其次，離心復(fù)合澆注輥頸工藝余量小，也易造成輥頸過短。上述兩 個(gè)原因均造成復(fù)合寬厚板工作輥易報(bào)廢。而寬厚板工作輥規(guī)格大、材料成本高、制造工藝復(fù) 雜，輥頸斷裂造成整根輥報(bào)廢，直接和間接損失都很大。 球墨鑄鐵由于碳當(dāng)量較高，塑性差，組織不均勻，焊接性能較差，加上輥頸截面大， 因此難以通過焊接補(bǔ)充或連接修復(fù)?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)于球墨鑄鐵通常采用熔補(bǔ)方法加接或焊接 修復(fù)。現(xiàn)有技術(shù)通常采用較高溶池溫度(> 1700°C )進(jìn)行熔補(bǔ)，此法熔補(bǔ)后易產(chǎn)生白口組 織，熔補(bǔ)易出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生氣孔缺陷，將直接影響熔補(bǔ)部位強(qiáng)度。 中國(guó)專利CN101235844和CN101234418分別公開電渣熔鑄_熔焊制造大直徑內(nèi)燃 機(jī)曲軸及曲軸圓柄臂方法，其涉及的主要是電渣電渣熔鑄，僅是將熔鑄后兩個(gè)工件熔鑄連 接，而且曲軸及曲軸圓柄臂直徑相對(duì)較小，顯然與寬厚板工作輥輥頸相差極大；其次，其采 用170(TC高溫度金屬液熔接鑄件，金屬液溫度過熱度過高，會(huì)影響最終凝固結(jié)晶后的組織 和降低材料的性能；再就是，其操作復(fù)雜。因此其熔焊連接方法不適用大體積的軋輥輥頸熔 補(bǔ)修復(fù)。 上述不足仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種修復(fù)強(qiáng)度高，對(duì)斷裂或縮短 輥頸修復(fù)的寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法。 本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是在用基本相同于芯部球墨鑄鐵材料熔補(bǔ)時(shí)，先用鐵 水對(duì)修復(fù)端沖洗，使修復(fù)端達(dá)到半熔化狀態(tài)(例如1180-1250°C )，再澆注充型，從而克服現(xiàn) 有技術(shù)的不足，提高了連接部強(qiáng)度。具體說，本發(fā)明寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，包括對(duì)修 補(bǔ)端預(yù)處理，工作輥加熱，修補(bǔ)區(qū)外加鑄型，以基本相同于芯部材料鐵水澆注充型，其特征 在于鑄型底部有溢鐵口 ，澆注充型前先用澆注鐵水沖洗修復(fù)端至修復(fù)端呈半熔化狀態(tài)，封閉溢鐵口，澆注充型。 客觀上由于各爐熔鑄球墨鑄鐵，不可能達(dá)到精確相同，所以本發(fā)明采用基本相同 芯部材料表述。 鑄型底部溢鐵口，為區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)另一區(qū)別特征，主要是方便澆注鐵水連續(xù)沖 洗修復(fù)端，使修復(fù)端達(dá)到半熔化狀態(tài)。 此外，還可以采用如下措施，進(jìn)一步提高熔補(bǔ)質(zhì)量，提高熔補(bǔ)修復(fù)部強(qiáng)度。輥體熔補(bǔ)前加熱，較好加熱至600-70(TC，如果輥體加熱溫度高于70(TC，則容易
發(fā)生材料組織改變；加熱溫度過低，又易造成熔補(bǔ)時(shí)熔補(bǔ)部與基體間溫度偏差過大，溫度
偏差過大易導(dǎo)致熔補(bǔ)處應(yīng)力集中，也不利于熔補(bǔ)部強(qiáng)度提高。因此在加熱組織相變溫度
下，加熱溫度越高越好，但考慮到工作輥體積膨大，從實(shí)際操作控制角度出發(fā)，試驗(yàn)確定以
600-70(TC相對(duì)較為合適。 輥頸修復(fù)端，較好加工成錐臺(tái)型，此結(jié)構(gòu)可形成連接過渡區(qū)，有利于提高修復(fù)部連 接強(qiáng)度。 熔補(bǔ)修復(fù)時(shí)，熔補(bǔ)鐵水較好采用相對(duì)高溫沖洗(相對(duì)于熔補(bǔ)溫度而言)，低溫熔 補(bǔ)，例如沖洗鐵水溫度1350-140(TC，熔補(bǔ)充型溫度1300-1350°C。沖洗鐵水溫度高，有利于 修復(fù)端快速達(dá)到半熔化狀態(tài)，并減少?zèng)_洗鐵水用量，溫度過高則易可能發(fā)生修補(bǔ)端因溫度 過高而熔化，同時(shí)溫度過高已易增大修復(fù)端與本體的溫度場(chǎng)不均勻加大，影響本體內(nèi)外層 組織和性能，這是修復(fù)所不希望的，實(shí)際也無(wú)此必要；熔補(bǔ)鐵水溫度適當(dāng)降低，可以減少鐵 水氧化，縮短結(jié)晶凝固時(shí)間，減少球化和孕育衰退。 熔補(bǔ)型腔，較好是直徑大于輥頸直徑200-500mm，型腔總高度為修補(bǔ)高度加 600-900mm。型腔直徑稍大，有利于熔補(bǔ)段緩慢冷卻，減小熔補(bǔ)處應(yīng)變和應(yīng)力，提高修補(bǔ)部強(qiáng) 度和韌性；型腔總高度修復(fù)高度(熔補(bǔ)后高度)加600-900mm，有利于確保材料在凝固結(jié)晶 過程中的補(bǔ)縮，減少芯部產(chǎn)生縮松和縮孔。
本發(fā)明熔補(bǔ)方式，一種較好為采用豎向熔補(bǔ)。 本發(fā)明所述溫度區(qū)間及尺寸區(qū)間，是申請(qǐng)人試驗(yàn)確定恰當(dāng)值，不應(yīng)理解為一定必 須，為數(shù)學(xué)上精確端值不能有任何越過。 本發(fā)明寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，由于熔補(bǔ)時(shí)先用鐵水對(duì)修 復(fù)端沖洗，使修復(fù)端達(dá)到半熔化狀態(tài)(例如1180-1250°C )，再澆注充型方法。從而使熔補(bǔ) 的球墨鐵水與母體達(dá)到良好的冶金結(jié)合，確保修復(fù)部強(qiáng)度，實(shí)測(cè)熔接強(qiáng)度^ 450Mpa，基本接 近工作輥芯部材料強(qiáng)度和韌性，完全能夠滿足寬厚板軋制強(qiáng)度和韌性要求。本發(fā)明方法，為 體積膨大的寬厚板工作輥輥頸斷裂或短小修復(fù)，找到了一條再利用可行方法，減少了寬厚 板工作輥輥頸斷裂或短小造成的損失。本發(fā)明方法不僅適用于寬厚板工作輥輥頸熔補(bǔ)，而 且還能用于其他球墨鑄鐵件的修補(bǔ)。 以下結(jié)合一個(gè)示例性實(shí)施例，示例性說明及幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明實(shí)質(zhì)，但實(shí)施 例具體細(xì)節(jié)僅是為了說明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù)方案，因此不應(yīng)理解為 對(duì)本發(fā)明總的技術(shù)方案限定，一些在技術(shù)人員看來，不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實(shí)質(zhì)性增加和/ 或改動(dòng)，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改變或替換，均屬本發(fā)明保護(hù)范 圍。


附圖為本發(fā)明厚板工作輥輥頸熔補(bǔ)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例參見附圖，本發(fā)明厚板工作輥輥頸熔補(bǔ)加，將需熔補(bǔ)端進(jìn)行清理等預(yù)處 理，并將熔補(bǔ)端加工成錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，將工作輥4放入加熱爐中加熱至68(TC移出，豎起、并在 熔補(bǔ)端外周設(shè)置鑄型1 ，鑄型底端有鑄型托板2 ，鑄型內(nèi)周有砂型7 ，砂型內(nèi)腔直徑D2大于輥 頸直徑Dl ，加大300mm，高度H3為熔接加長(zhǎng)H2加長(zhǎng)650mm，鑄型托板2孔與工作輥間有石棉 墊圈5封閉，鑄型腔底端有徑向溢鐵口 6。整個(gè)鑄型有托架3支撐固定。
將球化和孕育所得與輥芯基本相同成分的球墨鐵水，以138(TC連續(xù)沖洗熔補(bǔ) 端(沖洗鐵水由溢鐵口 6排出)，沖洗至端部呈半熔化狀態(tài)(約120CTC )左右，將溫度為 132(TC鐵水澆注充型，自然冷卻至室溫，脫模，機(jī)械加工去除多余部分。
上述實(shí)施例方法同樣可以用于斷裂輥頸的熔接。 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本專利構(gòu)思及具體實(shí)施例啟示下，能夠從本專利公 開內(nèi)容及常識(shí)直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到也可采用其 他方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征間的相互不同組合，例如各溫度的改 變，型腔尺寸的改變，等等的非實(shí)質(zhì)性改動(dòng)，同樣可以被應(yīng)用，都能實(shí)現(xiàn)本專利描述功能和 效果，不再一一舉例展開細(xì)說，均屬于本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，包括對(duì)修補(bǔ)端預(yù)處理，工作輥加熱，修補(bǔ)區(qū)外加鑄型，以基本相同于芯部材料鐵水澆注充型，其特征在于鑄型底部有溢鐵口，澆注充型前先用澆注鐵水沖洗修復(fù)端至修復(fù)端呈半熔化狀態(tài)，封閉溢鐵口，澆注充型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于鐵水沖洗修復(fù)端溫度 達(dá)1180-1250°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于輥體熔補(bǔ)前加熱 溫度600-700°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于輥頸修復(fù)端加工 成錐臺(tái)型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于熔補(bǔ)修復(fù)鐵水采 用相對(duì)高溫沖洗，低溫熔補(bǔ)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于鐵水沖洗溫度 1350-1400°C ，熔補(bǔ)充型溫度1300-1350°C 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于熔補(bǔ)型腔直徑大 于輥頸直徑200-500mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于熔補(bǔ)型腔總高度 為修復(fù)高度加600-900mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征在于熔補(bǔ)為豎向熔補(bǔ)。
全文摘要
本發(fā)明是對(duì)球墨鑄鐵熔補(bǔ)方法的改進(jìn)，尤其涉及寬厚板工作輥輥頸修復(fù)方法，其特征是熔補(bǔ)修復(fù)鑄型底部有溢鐵口，熔補(bǔ)澆注充型前先用澆注鐵水沖洗修復(fù)端至修復(fù)端呈半熔化狀態(tài)，封閉溢鐵口，澆注充型。使熔補(bǔ)的球墨鐵水與母體達(dá)到良好的冶金結(jié)合，確保修復(fù)部強(qiáng)度，實(shí)測(cè)熔接強(qiáng)度≥450MPa，基本接近工作輥芯部材料強(qiáng)度和韌性，完全能夠滿足寬厚板軋制強(qiáng)度和韌性要求。本發(fā)明方法，為體積膨大的寬厚板工作輥輥頸斷裂或短小修復(fù)，找到了一條再利用可行方法，減少了寬厚板工作輥輥頸斷裂或短小造成的損失。本發(fā)明方法不僅適用于寬厚板工作輥輥頸熔補(bǔ)，而且還能用于其他球墨鑄鐵件的修補(bǔ)。
文檔編號(hào)B22D19/10GK101774011SQ201010112080
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者周勤忠, 張文君, 邵黎軍 申請(qǐng)人:江蘇共昌軋輥有限公司