电磁复合铸造轧辊凝固过程分析.pdfVIP

种铸造及有色合金 2010年第 3O卷第 7期 电磁复合铸造轧辊凝 固过程分析 邵抗振 魏世忠。 (1．郑州机械研 究所；2．河南省耐磨材料工程技术研 究中心) 摘 要 利用计算机模拟技术 ，深入分析 了电磁复合铸造轧辊的凝 固过程 。结果表 明，电磁复合铸造轧辊 的凝 固是 自下而 上 ，由外向内的凝固过程 。这种凝 固方式既有利于金属补缩和夹渣 的上浮 ，又有利于界面 的充分熔合和元素的扩散 ，能够 减少铸造缺 陷，提高界面性能 。 关键词 计算机模拟 ；复合铸造 ．车L辊 ；凝 固过程 中图分类号 TG249．6；0242；TG332 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2010)07—0625—02 D0I：10．3870／tzzz．2010．07．012 随着先进轧机和高效轧制技术的问世 ，推动了轧钢 轧辊耐磨层 轧辊芯轴 工业 的迅速发展 ，同时也促进 了轧辊制造业 的技术进 步 ]。轧辊既要有高的耐磨性 ，又要有高的韧性 ，为了 同时满足这两个要求，双金属复合轧辊成为轧辊研究的 一 个重要方向口]。近年来 ，国内外对轧辊 的生产方法进 行了深入的研究 ，并取得 了很大进展_l3]。目前 ，工业生 产中常用的铸造复合轧辊方法主要有离心铸造法 (CF) 图 1 轧辊 结构 图 和连续浇注复合铸造法 (CPC法)。但是 由于 CPC法 生产设备和生产工艺复杂，生产成本高 ，效率也低 ，应用 受到限制 ，而离心铸造产生 的偏析问题一直又很难解 决。为此 ，河南省耐磨材料工程技术研究 中心研制出了 电磁复合铸造设备和复合轧辊铸造工艺 ，并成功生产出 了高铬铸铁复合冷轧辊L4]。与 CPC和 CF法相 比，电 磁复合铸造轧辊工艺简单 ，而且降低了铸造缺 陷，解决 了成分偏析 ，提高了轧辊质量。为了更深入地 了解 电磁 复合铸造工艺的特点 ，本课题对 电磁复合铸造轧辊的凝 图2 电磁复合铸造装置原理 图 固过程进行了分析研究 。 1．托 板 2．轧辊芯轴 3．轧辊耐磨 层 4．铸 型 5．加 热感应 圈 6．电源 7．浇 口杯 8．手轮 9．丝杠 1O．底座 1 试验 方法 进行计算机数值模拟和分析验证 。 试验用复合轧辊芯轴和耐磨层材料分别选用 45钢 2 试验结果及分析 和高铬铸铁 ，高铬铸铁化学成分见表 1，轧辊结构尺寸 见图1。采用 电磁复合铸造工艺制造 出高铬铸铁复合 2．1 轧辊凝固过程的计算机模拟 表 1 高铬铸铁化学成分 ％ 为了能够更好地分析电磁复合铸造高铬铸铁轧辊的 凝固过程，根据电磁复合铸造轧辊的工艺参数对其凝 固 过程进行计算机模拟。在轧辊的径向取 1、2、3三个测温 点，分别代表轧辊的内层、中间层和外层 。同样在轧辊的 轴向取 4、5、6三个测温点，分别代表轧辊的上 、中、下部。 轧辊 (见图 2)，其工艺过程为：浇注前通过升 降装置把 绘制出轧辊各部位的冷却曲线见图3和图4。 铸型升至最高处，启动电磁感应加热装置预热芯轴到一 图 3中三点的冷却 曲线分别反映了轧辊内层、中间 定的温度 ，立即浇入耐磨合金 ，保温一段时间后 ，通过升