專利名稱:離心復(fù)合釩鈦鑄鐵軋錕及鑄造方法
本發(fā)明屬于離心鑄造復(fù)合軋輥領(lǐng)域，是復(fù)合軋輥及其鑄造方法的改進(jìn)。
離心鑄造復(fù)合軋輥是一種先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。據(jù)了解，目前世界各國采用的工藝方法不外乎三種(1)熔劑保護(hù)和控制澆注參數(shù);(2)采用特殊的澆注方式;(3)不用熔劑，控制澆注參數(shù)。這些方法的主要特點(diǎn)如下1 熔劑保護(hù)和控制澆注參數(shù)這種方法日本專利(特許公報(bào)昭54-23851號)和英國專利(1216766號)已有介紹，主要利用復(fù)合熔劑凝固點(diǎn)低和粘度在寬廣的工作溫度范圍內(nèi)變化不大的特性，在離心澆注時使外層金屬的整個內(nèi)表面上形成一層厚度均勻的熔劑保護(hù)膜來防止金屬氧化，保證兩層金屬間的熔接質(zhì)量。但這樣作要增加成本和操作內(nèi)容，且澆注參數(shù)配合不當(dāng)也會產(chǎn)生復(fù)合不良的缺陷。
2 采用特殊的澆注方式這種方法美國專利(3754593號)已有介紹。它是在外層鐵水凝固至一定程度后，停止轉(zhuǎn)動，讓內(nèi)表面尚未凝固的一層金屬連同其上的污染物一起流落至下部鑄型內(nèi)，以暴露出潔凈的結(jié)合表面來保證兩層金層的復(fù)合質(zhì)量，然后在靜止?fàn)顟B(tài)澆注芯部鐵水。這種方法雖然在理論上可行，但在實(shí)踐中，由于離心機(jī)的慣性要快速剎車很困難，且操作上也存在著困難。因?yàn)橥＾D(zhuǎn)過早，外殼層的凝固強(qiáng)度不夠，會導(dǎo)致外殼整體塌落。停轉(zhuǎn)過遲，又會因外殼內(nèi)表層缺乏必要的流動性而導(dǎo)致內(nèi)表面的污染層不能流落下去。
3 不用熔劑，控制澆注參數(shù)這種方法是通過控制澆注參數(shù)外層澆注溫度;填芯間隔時間;填芯時外層內(nèi)表面的溫度;填芯澆注溫度;轉(zhuǎn)速以及澆注方式等，使結(jié)合表面處于一定的物理狀態(tài)下(如漿糊狀)填芯，從而把兩部分金屬熔焊起來。此法雖然比較簡單，也不用熔劑，但可靠性差。因?yàn)檫@種方法的前提是填芯時兩部分金屬具有適當(dāng)?shù)奈锢頎顟B(tài)，而這種狀態(tài)又主要靠較嚴(yán)格的熔合溫度來保證。由于已澆注的外層鐵水和待澆注的芯部鐵水處于各自獨(dú)立的冷卻狀態(tài)，要求同時達(dá)到各自所需的工藝溫度，這無論在冷卻的控制上，填芯時機(jī)的選擇上和對旋轉(zhuǎn)外殼內(nèi)表面的測溫上都存在著直至目前尚未很好克服的困難。在實(shí)踐中往往因熔合溫度過低而復(fù)合不良，或因熔合溫度過高造成白口深度不足和過渡區(qū)過寬，復(fù)合強(qiáng)度下降的缺陷。
以上三種方法的缺陷是只從工藝方面采取措施為兩層金屬的冶金結(jié)合創(chuàng)造必要的條件，工藝參數(shù)的波動范圍要求較嚴(yán)，操作和檢測困難，故不能有效地克服熔合不良及白口深度和過渡區(qū)寬度失控的問題。
此外，軋輥材質(zhì)方面，目前多選用鎳、鉻、鉬等貴缺合金元素，尚沒有一種僅利用我國豐富的釩鈦生鐵資源，不用其他特殊合金元素的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的釩鈦鑄鐵軋輥。
本發(fā)明的目的在于提供一種新材質(zhì)的復(fù)合軋輥以及對上述第三種軋輥離心鑄造方法改進(jìn)的一種鑄造方法，以便充分利用我國的釩鈦生鐵資源，節(jié)約貴缺的合金元素，放寬工藝參數(shù)的控制范圍，簡化操作，提高產(chǎn)品合格率。
本發(fā)明所提供的立式離心鑄造復(fù)合軋輥，輥身工作層為釩鈦冷硬鑄鐵，芯部為球墨鑄鐵。
工作層釩鈦冷硬鑄鐵的成分為C3.2-3.9%，Si0.3-0.9%，Mn0.5-1.1%，P≤0.3%，S≤0.03%，V0.2-0.5%，Ti＜0.1%，Mg＜0.03%，RE0.02-0.04%;芯部球墨鑄鐵的成分為C3.0-3.7%，Si2.0-2.6%，Mn0.5-0.8%，P≤0.2%，S≤0.03%，Mg≥0.02%，RE0.02-0.04%。
本發(fā)明所提供的立式離心鑄造復(fù)合軋輥，白口深度差在5毫米以內(nèi)，并且具有下薄上厚的特點(diǎn)。下薄上厚這一特征是兩層金屬熔合良好的標(biāo)志，用它來鑒別復(fù)合質(zhì)量可以省去超聲波檢測。
本發(fā)明所提供的立式離心鑄造復(fù)合軋輥的方法是通過調(diào)整兩層鐵水的成分匹配和對工作層鐵水進(jìn)行爐前處理，來控制混合區(qū)的成分和組織變易，以放寬澆注工藝參數(shù)的控制范圍，獲得可靠的冶金結(jié)合;通過控制填芯時的轉(zhuǎn)速和溫度來清除結(jié)合表面上的夾雜和氧化膜。
所謂成分匹配主要是指工作層和芯部鐵水的碳當(dāng)量盡量接近;所謂對工作層鐵水的爐前處理，是指鐵水出爐后用約1%的稀土鎂合金或稀土硅鐵合金進(jìn)行處理，其目的是使混合區(qū)的鐵水能在較寬的混合比范圍內(nèi)，都形成球墨鑄鐵，以保證復(fù)合強(qiáng)度。
本發(fā)明所提供的方法，其工藝流程為
工藝流程中所要控制的主要工藝參數(shù)如下工作層鐵水的澆注溫度為共晶溫度(Tc)以上170-230℃;
澆注時的重力系數(shù)值(G外)為60～90;
工作層鐵水的澆注厚度固定不變，一般為所需白口深度平均值的2倍;
白口深度由工作層澆注完畢至填芯時的間隔時間控制，調(diào)整此間隔時間可獲得澆注厚度減10毫米以內(nèi)的各種深度的白口層;
工作層澆注完畢至填芯的間隔時間一般為1～5分鐘;
芯部鐵水的澆注溫度為工作層鐵水的共晶溫度(Tc)以上80～150℃，約為1200～1280℃;
填芯時的重力系數(shù)值(G外)為40～70;
鑄型涂料為碳質(zhì)涂料;
澆注時的鑄型溫度為70～120℃。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1 有可靠的冶金結(jié)合，基本上消除了復(fù)合不良品，結(jié)合強(qiáng)度σb≥290MN/m2;
2 輥身表面硬度≥65Hs，白口層軸向和徑向硬度差≤5Hs;
3 澆注厚度不變時，白口深度調(diào)節(jié)范圍寬，軋輥白口深度差＜5毫米;
4 芯部強(qiáng)度σb≥340MN/m2;
5 軋輥切削加工性好;
6 不需特殊設(shè)備和檢測手段，操作簡便易于控制;
7 軋輥成本較低，耐磨性好，壽命比低鎳鉻常法軋輥高50%以上。
實(shí)施例軋輥尺寸φ270×600工作層鐵水用中頻感應(yīng)爐熔化，芯部鐵水用沖天爐熔煉。
配料工作層鐵水的爐料配比為釩鈦生鐵90%，廢鋼10%，Mn10.25%，Si750.2%，F(xiàn)eP10.9%;芯部鐵水的爐料配比為釩鈦生鐵44%，軋輥回爐鐵56%，Mn10.44%，Si750.22%，F(xiàn)eP10.33%。
爐前處理工作層鐵水加RMg7-81.0%，芯部鐵水加RMg7-82.0%+Si750.4%。
合金成分工作層釩鈦冷硬鑄鐵為C3.74%，Si0.55%，Mn0.68%，P0.28%，S0.0206%，V0.45%，Ti0.067%，Mg微量，RE0.021%;芯部球墨鑄鐵為C3.06%，Si2.40%，Mn0.632%，P0.180%，S0.0194%，Mg0.021%，RE0.026%。
工藝參數(shù)鑄型溫度80℃，涂料為碳質(zhì)涂料。
工作層鐵水出爐溫度1470℃。澆注溫度1330℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速700轉(zhuǎn)/分，澆注鐵水重量200公斤。
工作層鐵水澆注完畢至填芯的間隔時間210秒。
芯部鐵水出爐溫度1400℃，澆注溫度1240℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分，澆注后期耗能剎車并點(diǎn)冒口。
軋輥質(zhì)量輥身硬度66Hs，輥頸硬度48Hs，白口深度上端30毫米，下端28毫米。
權(quán)利要求
1.一種立式離心鑄造的復(fù)合軋輥，其特征是輥身工作層為釩鈦冷硬鑄鐵，芯部為球墨鑄鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的軋輥，其特征是工作層釩鈦冷硬鑄鐵的成分為C3.2-3.9%，Si0.3-0.9%，Mn0.5-1.1%，P≤0.3%，S≤0.03%，V0.2-0.5%，Ti＜0.1%，Mg＜0.03%，RE0.02-0.04%，芯部球墨鑄鐵的成分為C3.0-3.7%，Si2.0-2.6%，Mn0.5-0.8%，P≤0.2%，S≤0.03%，Mg≥0.02%，RE0.02-0.04%。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的軋輥，其特征是白口深度差＜5毫米，且軋輥下端白口深度比上端淺。
4.一種立式離心鑄造復(fù)合軋輥的方法，其特征是(1)通過調(diào)整兩層鐵水的成分匹配關(guān)系和對工作層鐵水的爐前處理來控制復(fù)合區(qū)的成分和組織變易，以便能放寬澆注工藝參數(shù)的控制范圍，簡化操作，又獲得可靠的冶金結(jié)合，(2)通過控制填芯時的轉(zhuǎn)速和溫度來清除輥身工作層內(nèi)表面上的夾雜和氧化膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的方法，其特征是工作層和芯部鐵水的碳當(dāng)量接近，工作層鐵水用稀土鎂合金或稀土硅鐵合金作爐前處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的方法，其特征是(1)工作層鐵水的澆注溫度為共晶溫度(Tc)以上170-230℃，Tc由一般計(jì)算確定，澆注時的重力系數(shù)值(G外)為60-90，(2)工作層鐵水的澆注厚度固定不變，一般為白口深度平均值的2倍，白口深度由工作層澆注完畢至填芯的間隔時間控制，調(diào)整此間隔時間可以獲得澆注厚度減10毫米以內(nèi)的各種白口深度，(3)工作層澆注完畢至填芯的間隔時間一般為1～5分鐘，(4)芯部鐵水的澆注溫度為工作層鐵水共晶溫度(Tc)以上80～150℃，約1200～1280℃。填芯時的重力系數(shù)值(G外)為40-70。
專利摘要
本發(fā)明為離心復(fù)合釩鈦鑄鐵軋輥及鑄造方法。其特征是輥身工作層為釩鈦冷硬鑄鐵，芯部為球墨鑄鐵。鑄造時通過調(diào)整兩層鐵水的成分匹配和對工作層鐵水的爐前處理來控制混合區(qū)的成分和組織變易，以便在較寬的澆注工藝參數(shù)范圍內(nèi)獲得可靠的冶金結(jié)合；通過控制填芯時的轉(zhuǎn)速和溫度來清除工作層內(nèi)表面上的夾雜和氧化膜。本發(fā)明能利用釩鈦生鐵配料，不需特殊合金元素，也不需特殊測控手段，操作簡便，能保證復(fù)合質(zhì)量，成品率高。
文檔編號B22D19/16GK86107631SQ86107631
公開日1988年5月11日 申請日期1986年10月30日
發(fā)明者黃三根, 汪熹, 周淑平, 田長許, 將作發(fā), 梁學(xué)成 申請人:四川省冶金機(jī)械廠, 成都科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan