一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法
【專利摘要】本發明涉及高速鋼軋輥，特別涉及一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法。在高速鋼軋輥旋轉離心鑄造過程中，在鑄模外安置脈沖式磁場，脈沖式磁場的頻率10-20Hz，脈沖寬度在15-25μs，使鑄型中心部位的磁感應強度在0.01-0.7T，同時，在鑄模兩端分別安裝一個電極，離心澆鑄過程中對處于凝固過程中的金屬通入穩定的直流電流，直流電流的電流密度為0.1-10A/m2，利用脈沖式磁場和高速旋轉鑄模內金屬液中直流電流的交互作用改變高速鋼軋輥凝固過程中析出硬質相的形態，并利用離心鑄造的作用控制硬質相的分布。本發明綜合了脈沖式磁場、磁電耦合及離心旋轉鑄造的技術優勢，能顯著改善高速鋼軋輥的內部凝固組織，大幅度提高軋輥的壽命和使用性能。
【專利說明】一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高速鋼軋輥，特別涉及一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法。【背景技術】
[0002]高速鋼中含有較高含量的Cr、Mo、W等合金元素，在凝固過程中和碳元素結合成碳化物析出，可以提高高速鋼的耐磨性和硬度，因此高速鋼作為一種很好的耐磨材料逐步開始應用，目前已經開始在軋輥領域開始推廣應用；由于高速鋼中含有高含量的合金元素，凝固時析出碳化物，就需要高速鋼中還含有較高含量的碳，但是，在碳化物的析出過程中，容易形成片狀及網狀的碳化物析出，會嚴重影響材料的抗剝落性能，同時，由于碳化物的析出能力不夠，碳化物析出量不足，這嚴重影響了高速鋼材料作為軋輥等耐磨材料的工作穩定性、抗事故性和使用壽命；此外，軋輥工作層的剝落，對軋鋼產品的質量影響也有致命危害，因此對高速鋼軋輥凝固過程中析出碳化物的形態及分布都要有準確地控制。
[0003]現有技術中對高速鋼軋輥的鑄造凝固控制，提出了離心鑄造的方法，并提出在鑄造過程中施加外場控制；申請號:CN200910235071.9，一種高速鋼軋輥及其在電磁場下離心復合制備的方法，提出施加1-10T的脈沖磁場；申請號:CN03114582.5，一種離心鑄造高速鋼軋輥制造方法，提出施加磁感應強度為0.03T?0.20T交變電磁場；申請號:CN200710038573.3，一種電磁離心鑄造高速鋼復合軋輥工作層材質，提出施加磁感應強度為0.21T?0.30T的電磁場；申請號:CN200410004744.7，電磁離心鑄造高速鋼復合軋輥方法，提出在管模外面加穩恒磁場；這些現有技術的不足在于，單一施加脈沖磁場，需要IT以上的磁感應強度，對于生產軋輥這類大型的鑄件，需要作用半徑非常大的脈沖磁場裝置，目前，這類大型脈沖磁場裝置還很難實現商業化應用；而對于單一施加其他類型的穩恒磁場，磁感應強度在0.03-0.30T，其作用強度不能滿足大型軋輥的使用要求，導致析出物的數量不夠，析出物的形態和尺寸失控，即出現大量層片狀和網狀的析出物，軋輥的性能難以有效提高，特別是對于高速鋼軋輥，需要開發一種有效控制析出物形態和分布的鑄造方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對目前高速鋼軋輥鑄造凝固過程析出物數量不足，以及析出物中出現大量層片狀和網狀結構，即析出物的形態和尺寸失控的問題，提出一種脈沖式磁場和直流電場形成的組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，解決現有技術的不足。
[0005]本發明的目的是通過以下方案實現的:
一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于:高速鋼軋輥鑄型旋轉離心鑄造過程中，在鑄模外側沿與鑄模軸線平行的方向安置線圈位置固定的脈沖式磁場，所施加的脈沖式磁場的頻率10-20HZ，脈沖寬度在15-25// S，使鑄型中心部位的磁感應強度在
0.01-0.7T ;同時,在鑄模的兩端分別安裝一個導電環,導電環的內外徑分別與鑄模的內外徑一致,導電環的中心軸線與鑄模的中心軸線在一條直線上,導電環與鑄模之間通過螺栓連接，鑄模兩端通過法蘭將導電環與鑄模壓緊，導電環外弧部與彈簧式電極相觸接，導電環內部與鑄模內壁平齊，即導電環內側與鑄模內鋼液或凝固的鑄件外層相觸接，尚心燒鑄過程中對處于凝固過程中的金屬液或鑄件通入穩定的直流電流，直流電流的電流密度為
0.l-10A/m2，利用脈沖式磁場和高速旋轉鑄模內金屬液中直流電流的交互作用改變高速鋼軋輥凝固過程中析出碳化物的形態，并利用脈沖式磁場與直流電場耦合形成的電磁攪拌作用及旋轉鑄造的作用離心作用控制硬質相的分布。
[0006]需要特別指出的是:
I)所述的離心鑄造為旋轉離心鑄造，鑄型轉速公式為
【權利要求】
1.一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于:在高速鋼軋輥旋轉離心 鑄造過程中，在鑄模外側施加脈沖式磁場，在鑄模的兩端分別安裝一個導電環，離心澆鑄過程中對處于凝固過程中的金屬液或鑄件通入直流電流，利用脈沖式磁場和高速旋轉鑄模內金屬液中直流電流的交互作用改變高速鋼軋輥凝固過程中析出硬質相的形態，并利用脈沖式磁場與直流電場耦合形成的電磁攪拌作用及旋轉鑄造的作用離心作用控制硬質相的分布。
2.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于:所 述脈沖式磁場是在鑄模外側沿與鑄模軸線平行的方向安置線圈位置固定的脈沖式磁場。
3.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于: 所述的在鑄模的兩端分別安裝一個導電環，具體指:導電環的內外徑分別與鑄模的內外徑一致,導電環的中心軸線與鑄模的中心軸線在一條直線上,導電環與鑄模之間通過螺栓連接，鑄模兩端通過法蘭將導電環與鑄模壓緊，導電環外弧部與彈簧式電極相觸接，導電環內部與鑄模內壁平齊，即導電環內側與鑄模內鋼液或凝固的鑄件外層相觸接，尚心燒鑄過程中對處于凝固過程中的金 屬液或鑄件通入穩定的直流電流。
4.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于: 所施加的脈沖式磁場在鑄型中心部位的磁感應強度達到0.01-0.7T。
5.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于: 所施加的脈沖式磁場的脈沖頻率為10-20HZ，脈沖寬度在15-25// s范圍內。
6.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于: 所述直流電流的電流密度為0.l-10A/m2。
7.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于: 所述的離心鑄造為鑄型旋轉離心鑄造。
8.如權利要求1所述的一種組合外場下離心鑄造高速鋼軋輥的方法，其特征在于: 采用旋轉離心鑄造，鑄型轉速公式為η=250 4θ?7 ,式中:η表示鑄型轉速，rpm ；G為重力倍數，控制在90~120 ;r—軋棍內半徑，cm。
【文檔編號】B22D27/02GK103624230SQ201310593017
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】王宏明, 李桂榮 申請人:江蘇大學