[發明專利]一種立式離心鑄造輥頸的方法

有效

• 申請號: 201410220525.6
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103978177A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 李勤峰
• 申請（專利權）人: 江蘇雙勤民生冶化設備制造有限公司
• 主分類號: B22D13/04
• 分類號: B22D13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬材料鑄造領域，具體涉及一種工業爐爐輥的輥頸及其立式離心鑄造方法。

背景技術

輥頸是爐輥的核心組件。當爐輥被作為高溫傳送設備應用于工業爐時，輥頸工作條件為連續的高溫受力狀態，因此，用于工業爐爐輥的輥頸需要具有良好的高溫短時力學性能和持續高溫工作能力，這也是衡量輥頸高溫應用性能的兩項關鍵指標。

目前，輥頸的制造普遍采用靜態鑄造工藝（主要是砂型鑄造），也稱重力鑄造，即鋼水在重力場的作用下經澆口、澆道到達型腔成型，鑄件在冷卻凝固過程中靠冒口中鋼水的重力作用進行補縮。靜態鑄造的輥頸產品可以滿足在高溫條件下的基本應用要求，但是鑄件組織通常不規則且較不致密，存在氣孔、夾渣等結構缺陷，機械性能不夠優越，使用壽命也不理想，產品報廢率較高。

近來，研究人員發現，離心鑄造工藝相比于靜態鑄造工藝更有利于提升鑄件性能。例如，中國專利申請201310152327.6公開了一種立式離心鑄造過渡短節的方法，中國專利申請201310269895.4公開了一種Inconel600合金管的離心鑄造工藝。指出，將傳統的靜態鑄造工藝改為離心鑄造，可以獲得比重力場更高的離心力場，提高鋼水充型力，增強鑄件冷卻時的補縮能力，能夠有效提高產品澆鑄質量，降低產品報廢率，提高產品的常溫和高溫機械性能，延長使用壽命。

離心鑄造工藝優勢明顯，有望在金屬鑄造領域得到進一步推廣。

然而，離心鑄造工藝并非是一套格式化流程。同樣是離心鑄造，工藝條件和參數的選擇對最終產品性能有著非常關鍵的影響。對工藝進行優化和改進以期獲得盡可能提升的產品性能，將是現階段金屬構件離心鑄造領域的一個熱點和難點。

發明內容

本發明的目的首先在于提供一種立式離心鑄造輥頸的方法。在將立式離心鑄造工藝引入輥頸鑄造的基礎上，對工藝條件和參數進行了改進和優化，所得產品表現出了極其優異的高溫短時力學性能和持續高溫工作能力，顯著優于靜態鑄造產品，并且超出了對離心鑄造產品的一般性預期（即，相對于現有技術是預料不到的）。

本發明的具體方案如下：

一種立式離心鑄造輥頸的方法，包括以下步驟：

（1）將模具預熱至500-600℃后，將其裝配在立式離心機法蘭盤上，開啟離心機，轉速控制在200-300?r/min；

（2）將溫度1600-1650℃的鋼水快速注入模具，密封后在15s內將轉速勻速提升至1200-1300?r/min，并在該轉速保持2-3min；

（3）在10s內將轉速勻速降至600-700r/min，并在該轉速保持2-3min；

（4）再次在10s內將轉速勻速提升至1200-1300?r/min，并在該轉速保持10-15min；

（5）在30s內將轉速勻速降至600-700r/min，并在該轉速保持8-10min；然后再在30s內將轉速勻速降至250-300?r/min，并在該轉速保持5min；然后關閉離心機，待其自然停止旋轉；

（6）將充分冷卻成型的鑄件取出，加工得到所需尺寸的輥頸產品。

適用于本發明上述方法中鑄造輥頸的模具對于本領域技術人員來說是容易確定的。一般來說，如附圖1中所示，該模具由內模和外模配套構成。外模內孔的形狀與輥頸產品的外壁形狀相同，而內模外壁則與輥頸產品的內壁形狀相同。在尺寸設置上，考慮到鋼水收縮率和后期加工需要，外模內孔尺寸略大于輥頸產品外徑的最終尺寸，而內模外壁尺寸略小于輥頸產品內徑的最終尺寸，即預留收縮量和加工余量；其中，鋼水收縮率和加工余量對本領域技術人員而言是公知且容易確定的。作為進一步優選的方案，如附圖1中所示，外模高度大于內模高度，這樣設定有利于鋼水的快速注入。

模具材質可以是本領域常用的那些材料，例如可以是鑄鐵、鑄鋼等。

本發明的鑄造方法中，模具型腔內噴涂有耐高溫涂料，用以降低模具所受的熱沖擊和調節系統的冷卻速度，并且有利于鑄件冷卻后從模具內取出。所述耐高溫涂料可選用輥頸澆鑄領域的常用涂料，如靜態鑄造工藝中采用的那些；優選地，可以選用醇基鋯英粉涂料。

步驟（1）中，模具預熱的目的在于延緩鋼水的冷卻速度，防止因鋼水冷卻過快導致鑄件形成裂紋，其溫度優選550-580℃。

步驟（2）中，鋼水材質為本領域公知的用于制造工業爐用輥頸的耐熱合金，例如可以是ZG40Cr25Ni20。優選地，鋼水溫度為1600-1630℃.