一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒，由鑄鋼材料加工而成，所用鑄鋼包括以下重量百分比的組分：0.60％～0.85％的C；6.0％～8.0％的Mn；0.8％～1.2％的Si；4.5％～5.5％的Cr；0.8％～1.2％的Mo；0.3％～0.5％的Cu；1.0％～1.2％的Ni；0.15％～0.25％的Ti；0.20％～0.40％的V；0.030％～0.040％的RE；0.020％～0.030％的Mg；S<0.02％；P<0.03％；余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)，具有較高的強度和耐磨性，能夠適用于大型或超大型工程設(shè)備。本發(fā)明還公開了一種上述鑄鋼卷筒的制備方法。
【專利說明】
一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]卷筒是大型起重設(shè)備、旋挖鉆和卷揚減速機的關(guān)鍵零部件之一，由于承重的鋼絲繩直接纏繞在卷筒上，卷筒直接承受起吊載荷，其質(zhì)量優(yōu)劣對起重設(shè)備、旋挖鉆和卷揚減速機的安全運行有著至關(guān)重要的影響。隨著現(xiàn)代工程的發(fā)展趨向大型化，工程機械行業(yè)大型或超大型起重設(shè)備、鉆孔設(shè)備和卷揚減速機的應(yīng)用越來越廣泛，起吊的重量和揚程均大幅度增加。例如:超大型起重設(shè)備的起吊重量已達到幾千噸;超大型卷揚機的揚程達到了數(shù)百米。因此，對卷筒的材質(zhì)及其制備方法提出了更高的要求。
[0003]目前，現(xiàn)有卷筒有鑄鋼材質(zhì)卷筒，但是該鑄鋼卷筒的綜合力學性能不太理想，尤其是強度與耐磨性隨著科技進步，越來越不能滿足實際工程需要。
[0004]因此，如何提供一種具有高強度高耐磨性的，且適用于大型或超大型起重設(shè)備、旋挖鉆以及卷揚減速機的鑄鋼卷筒是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒，該鑄鋼卷筒所用鑄鋼材質(zhì)具有較高的強度和較高的耐磨性，且能夠適用于大型或超大型起重設(shè)備、旋挖鉆以及卷揚減速機。本發(fā)明的另一目是提供一種上述高強度高耐磨性鑄鋼卷筒的制備方法。
[0006]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]—種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒，由鑄鋼材料加工而成，所用鑄鋼包括以下重量百分比的組分:0.60% ?0.85% 的 C;6.0% ?8.0% 的 Μη;0.8% ?1.2%的51;4.5%?5.5%的 Cr ;0.8% ?1.2% 的Mo ;0.3% ?0.5% 的 Cu; 1.0% ?1.2% 的Ni ;0.15% ?0.25% 的 Ti;0.20%?0.40% 的V;0.030% ?0.040% 的RE;0.020% ?0.030% 的Mg; S〈0.02% ；P<0.03% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，所述Mo的重量百分比為0.9%?1.1 %。
[0009]優(yōu)選的，所述Ni的重量百分比為1.05%?1.15%。
[0010]本發(fā)明還提供一種上述的鑄鋼卷筒的制備方法，包括以下步驟:
[0011]I)制取卷筒模樣:
[0012]所述卷筒包括空心筒狀的卷筒本體、上擋盤、下?lián)醣P以及位于卷筒本體一端內(nèi)側(cè)的楔子孔部；
[0013]所述卷筒模樣包括上模樣與下模樣，所述上模樣與所述下模樣的粘結(jié)拼接面重合于所述卷筒本體的徑向截面且穿過所述楔子孔部的下外側(cè)面；
[0014]將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述下模樣；
[0015]將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述上模樣，然后將所述上模樣的除了下環(huán)狀端面之外的表面浸漬涂料，然后撒砂，然后燒結(jié)，在燒結(jié)的過程中所述上模樣氣化失模，得到所述上模樣的型殼，所述型殼的下環(huán)狀端面為用于使得鋼水流入的開口；
[0016]將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取澆道系統(tǒng)模樣；
[0017]取一個無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)，將所述下模樣的上環(huán)狀端面與所述無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)的下環(huán)狀端面粘結(jié)連接，且將無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)的上環(huán)狀端面插入所述型殼的環(huán)狀開口中，且使得所述下模樣的上環(huán)狀端面與所述型殼的下環(huán)狀端面無縫隙拼接以將所述下模樣與所述型殼拼接成一體件用于鑄造卷筒；
[0018]將所述下模樣與所述澆道系統(tǒng)模樣通過粘結(jié)連接成一體，所述澆道系統(tǒng)模樣粘結(jié)在所述下模樣的底面上，得到包括所述下模樣、型殼以及澆道系統(tǒng)模樣的模樣一體件；
[0019]2)取一個第一箱體，將步驟I)中的模樣一體件以立式放置于所述第一箱體內(nèi)；
[0020]然后在所述模樣一體件的外圍以環(huán)繞所述模樣一體件的方式從上到下鋪設(shè)多個冷卻盤管，每個冷卻盤管具有各自獨立的進口與出口，通過控制多個冷卻盤管與所述模樣一體件外壁的間距大小控制鋼水的凝固過程；
[0021]然后在所述模樣一體件的內(nèi)部空心處從上到下鋪設(shè)多個冷卻盤管，每個冷卻盤管具有各自獨立的進口與出口，通過控制多個冷卻盤管與所述模樣一體件內(nèi)壁的間距大小控制鋼水的凝固過程；
[0022]然后設(shè)置上升液管，所述上升液管穿過且固定在所述第一箱體的下箱底上，所述澆道系統(tǒng)模樣的自由端下端面與所述上升液管的上端開口對接，且所述澆道系統(tǒng)模樣的自由端下端面完全遮蓋所述上升液管的上端開口，密封所述上升液管與所述第一箱體下箱底的連接處；
[0023]然后設(shè)置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿過且固定在所述第一箱體的側(cè)箱壁上，所述真空抽吸管的一端與所述模樣一體件間隔一定距離，所述真空抽吸管的另一端露在所述第一箱體的外面且與真空系統(tǒng)連通，密封所述真空抽吸管與所述第一箱體側(cè)箱壁的連接處；
[0024]然后向所述第一箱體內(nèi)填砂，然后壓實，得到砂型；
[0025]然后密封整個所述第一箱體；
[0026]3)冶煉鋼水，得到上述任意一項所述的鋼水，然后將鋼水用開口容器盛裝；
[0027]4)將步驟3)中的開口容器放置在一個密閉的第二箱體內(nèi)，且使得所述上升液管的下端穿過所述第二箱體的頂箱蓋浸入所述開口容器中的鋼水中，密封所述上升液管與所述第二箱體的連接處；
[0028]5)向所述第二箱體內(nèi)吹送帶壓氣體，同時，開啟真空系統(tǒng)制取真空，開口容器內(nèi)的鋼水在帶壓氣體的壓力以及真空的抽吸力的作用下，沿上升液管流動進入砂型的型腔中，鋼水從下往上充型，先把澆道系統(tǒng)模樣與下模樣氣化，然后進入型殼中的空心腔中，直至開口容器內(nèi)的液面不再下降表明鋼水注滿整個砂型型腔，氣化后的氣體通過真空抽吸管被真空系統(tǒng)抽走，然后保持吹送氣體與抽真空，直至砂型型腔內(nèi)的鋼水凝固；
[0029]當開口容器內(nèi)的液面不再下降后，從上到下依次向每個冷卻盤管中供給冷卻介質(zhì)以對鑄鋼卷筒進行冷卻凝固以及實現(xiàn)從上到下的順序凝固，同時，向砂型型腔中的鋼水施加電磁攪拌；
[0030]6)當最下方的冷卻盤管的進口處與出口處的冷卻介質(zhì)的溫差小于30C后，停止吹送帶壓氣體以及抽真空，然后將所述上升液管從所述第二箱體中抽出，然后拆開所述第一箱體，然后破除砂型，敲掉所述型殼，得到鑄鋼卷筒。
[0031]本發(fā)明還提供了一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒的制備方法，相比于卷筒的傳統(tǒng)砂型鑄造方法，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0032]I)原本砂型鑄造中，卷筒模樣多采用木模，制好砂型后，還要取出木模，為了取出木模，需要做一些專門的設(shè)計，例如:砂型至少為兩層以利于后期取出木模，木模需要制作起模斜度以方便后期取出木模，等等，鑄造成型后，還要機加工去除鑄件上的起模斜度，費時費力，增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率，為此，本發(fā)明采用塑料模樣，由于塑料模樣在接觸到高溫的鋼水的時候很容易氣化，變成氣體被真空系統(tǒng)抽走，只留下一個與卷筒結(jié)構(gòu)外形相似的砂型型腔，因此，本發(fā)明中，砂型不用設(shè)置分型面，整個砂箱是一個完整的砂箱，也不用設(shè)置起模斜度，也不用設(shè)置對應(yīng)于卷筒本體的空心腔處的型芯等等，將上述的模樣一體件直接埋在填砂中就可以，省時省力，節(jié)省成本，提高了效率。
[0033]2)本發(fā)明采用注塑成型，強調(diào)采用非泡沫成型工藝，成型后得到的模樣比泡沫塑料具有更高的密度與強度，可以承受后面壓實填砂的過程中較大的壓實力，而不至于使得上模樣、下模樣以及澆鑄系統(tǒng)模樣出現(xiàn)變形，而泡沫塑料在該壓實力下很容易變形。
[0034]3)原本砂型鑄造中，楔子孔部的空心腔處需要放置一個型芯以澆鑄出該空心腔，由于該空心腔壁厚較大但空心內(nèi)徑較小，使得該型芯的制作、定位安放很不方便，很容易就將該空心腔鑄造失敗，即使采用上述的塑料模樣，此處也需要放置一個型芯，依然存在上述的問題，為此，本發(fā)明進一步的，將整個卷筒模樣在楔子孔處分割成兩塊單獨制作，下模樣就是上述的將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取，上模樣是先將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取，然后再在上模樣的整個表面制取型殼，該型殼是個空心殼，通過上述的無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)將下模樣與該型殼拼接在一起，澆鑄的時候，鋼水從下往上充型，先把下模樣氣化，然后進入該型殼中的空心腔中，最終凝固得到卷筒，如此設(shè)置，就不用再設(shè)置型芯了，就不存在上述的問題了。
[0035]4)原有砂型鑄造中熔液從上往下充型，而砂型中的氣體從下往上運動，使得氣體被熔液壓住，不易從砂型逸出的問題，造成了砂型鑄造中嚴重的卷氣與氣孔問題，為此，本發(fā)明中，將模樣一體件立式安放在砂型中，且所述澆道系統(tǒng)模樣粘結(jié)在所述下模樣的底面上，使得鋼水是從下往上充型，模樣一體件是從下往上氣化，氣化后的氣體也是從下往上運動，三者的方向是一致的，從而避免了上述的卷氣與氣孔問題。
[0036]5)現(xiàn)今的砂型鑄造，鑄件都是自然冷卻，凝固后得到的鑄件組織是什么樣子就是什么樣子，完全沒有受到有目的控制，是一種完全無控的冷卻凝固，得到的凝固組織多存在偏析、縮孔、縮松、冷隔、晶粒粗大等缺陷，嚴重影響了鑄件的力學性能，為此，本發(fā)明，在砂型中預先埋入冷卻盤管，通過控制多個冷卻盤管與所述卷筒模樣外壁的間距大小控制鋼水的凝固過程，通過控制多個冷卻盤管與所述卷筒模樣內(nèi)壁的間距大小控制鋼水的凝固過程，且選擇合適的開始供給冷卻介質(zhì)的時機，且控制多個冷卻盤管中開始供給冷卻介質(zhì)的前后順序，且控制每個冷卻盤管中相應(yīng)的冷卻介質(zhì)流量與壓力，以實現(xiàn)對鑄鋼卷筒進行強制冷卻凝固，提高冷卻速速，以抑制晶粒長大，得到細化晶粒，通過細晶強化顯著地提高了鑄件的強度、韌性以及耐磨性等力學性能，以及實現(xiàn)從上到下的順序凝固，鑄件的上部先冷卻，然后逐漸向下凝固，然后鑄件的底部凝固，最后是澆鑄系統(tǒng)凝固，顯著減少了原有砂型鑄造中的縮孔、縮松以及冷隔問題，提高了鑄件質(zhì)量。由于第一箱體中砂型具有較大的透氣性，塑料氣化后的氣體以及充型過程中外界進入密閉的第一箱體內(nèi)的空氣會在第一箱體內(nèi)流動，作為一種傳熱介質(zhì)，通過流動將充型鋼水的熱量傳遞給冷卻盤管中的冷卻介質(zhì)，實現(xiàn)上述冷卻盤管的強制冷卻作用，提高鑄件的組織性能。
[0037]6)傳統(tǒng)砂型鑄造中，熔液完全是憑借自身的重力流動充型，很容易出現(xiàn)澆不足、冷隔、縮孔、縮松等問題，為此，本發(fā)明，采用帶壓氣體的壓力以及真空的抽吸力共同作用將鋼水注滿整個砂型型腔，并在完全凝固前，保持吹送氣體與抽真空，使得鋼水始終以一個壓力注滿砂型型腔，并隨之冷卻，顯著地減少了澆不足、冷隔、縮孔、縮松等質(zhì)量問題。
[0038]7)本發(fā)明設(shè)置電磁攪拌，而非電磁振動，電磁攪拌只是攪拌液態(tài)熔液，只對能夠產(chǎn)生磁性的鑄鋼起作用，電磁攪拌可以打碎樹枝晶、細化晶粒以及減小偏析等等，而電磁振動是對整個第一箱體產(chǎn)生作用，顯而易見地，振動容易破壞已做好的砂型，且破壞上升液管以及真空抽吸管等與第一箱體的連接處的密封，破壞第一箱體內(nèi)的真空等等。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明實施例提供的卷筒的主視圖；
[0040]圖2為圖1的后視圖；
[0041 ]圖3為圖1的中心剖面結(jié)構(gòu)視圖；
[0042]圖4為圖3中的A-A面剖面視圖；
[0043]圖5為圖3中的B-B面剖面視圖；
[0044]圖6為本發(fā)明中卷筒模樣包括的下模樣與上模樣的拼接線位置示意圖；
[0045]圖7為本發(fā)明中上模樣的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖8為本發(fā)明中下模樣的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖中:I卷筒，101卷筒本體，102上擋盤，103下?lián)醣P，104楔子孔部，2上模樣，3下模樣，4拼接線。
【具體實施方式】
[0048]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當理解，這些描述只是進一步說明本發(fā)明的特征及優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0049]本發(fā)明提供了一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒，由鑄鋼材料加工而成，所用鑄鋼包括以下重量百分比的組分:0.60%?0.85%的C;6.0%?8.0%的Mn ;0.8%?1.2%的Si;
4.5%?5.5%的Cr ;0.8%?1.2%的Mo;0.3%?0.5%的Cu; 1.0%?1.2%的Ni ;0.15%?
0.25%的11;0.20%?0.40%的￥;0.030%?0.040%的1^;0.020%?0.030%的]\^;5〈
0.02% ；P<0.03% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0050]在本發(fā)明的一個實施例中，所述Mo的重量百分比為0.9%?1.1%。
[0051 ] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述Ni的重量百分比為1.05%?1.15%。
[0052]現(xiàn)今，鑄鋼卷筒多采用砂型鑄造方法成型，但多存在一些問題，為此，本發(fā)明還提供了一種上述的鑄鋼卷筒的制備方法，包括以下步驟:
[0053]I)制取卷筒模樣:
[0054]如圖1一圖5所示，所述卷筒I包括空心筒狀的卷筒本體101、上擋盤102、下?lián)醣P103以及位于卷筒本體101—端內(nèi)側(cè)的楔子孔部104;楔子孔部104包括一個壁厚較大但空心內(nèi)徑較小的空心腔；
[0055]所述卷筒模樣包括上模樣2與下模樣3，所述上模樣2與所述下模樣3的粘結(jié)連接面重合于所述卷筒本體101的徑向截面且穿過所述楔子孔部104的下外側(cè)面;如圖6所示，圖中虛線即為上模樣2與下模樣3的粘結(jié)的拼接線4;上述的下模樣3以及上模樣2與其真實物的外形結(jié)構(gòu)相似，只是存在補償鑄件凝固過程中收縮率的放大比例，且不存在傳統(tǒng)砂型鑄造中的起模斜度；
[0056]將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述下模樣3;
[0057]將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述上模樣2，然后將所述上模樣2的除了下環(huán)狀端面之外的表面浸漬涂料，然后撒砂，然后燒結(jié)，在燒結(jié)的過程中所述上模樣2氣化失模，得到所述上模樣2的型殼，所述型殼的下環(huán)狀端面為用于使得鋼水流入的開口；
[0058]將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取澆道系統(tǒng)模樣;優(yōu)選的，澆道系統(tǒng)模樣為實心豎直柱狀；
[0059]取一個無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)，將所述下模樣3的上環(huán)狀端面與所述無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)的下環(huán)狀端面粘結(jié)連接，且將無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)的上環(huán)狀端面插入所述型殼的環(huán)狀開口中，且使得所述下模樣3的上環(huán)狀端面與所述型殼的下環(huán)狀端面無縫隙拼接以將所述下模樣3與所述型殼拼接成一體用于鑄造卷筒；
[0060]將所述下模樣3與所述澆道系統(tǒng)模樣通過粘結(jié)連接成一體，所述澆道系統(tǒng)模樣粘結(jié)在所述下模樣3的底面上，得到包括所述下模樣3、型殼以及澆道系統(tǒng)模樣的模樣一體件；優(yōu)選的，通過熱熔膠粘結(jié)連接；
[0061]上述的無規(guī)共聚聚丙烯塑料為以無規(guī)共聚聚丙烯為主，添加穩(wěn)定劑、潤滑劑、增塑劑等制成的塑料。本發(fā)明對上述無規(guī)共聚聚丙烯塑料的配方?jīng)]有特殊限制，采用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)配方即可；
[0062]本發(fā)明采用注塑成型，強調(diào)采用非泡沫成型工藝，成型后得到的模樣比泡沫塑料具有更高的密度與強度，可以承受后面壓實填砂的過程中較大的壓實力，而不至于使得上模樣2、下模樣3以及澆鑄系統(tǒng)模樣出現(xiàn)變形，而泡沫塑料在該壓實力下很容易變形；
[0063]原本砂型鑄造中，卷筒模樣多采用木模，制好砂型后，還要取出木模，為了取出木模，需要做一些專門的設(shè)計，例如:砂型至少為兩層以利于后期取出木模，木模需要制作起模斜度以方便后期取出木模，等等，鑄造成型后，還要機加工去除鑄件上的起模斜度，費時費力，增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率，為此，本發(fā)明采用塑料模樣，由于塑料模樣在接觸到高溫的鋼水的時候很容易氣化，變成氣體被真空系統(tǒng)抽走，只留下一個與卷筒結(jié)構(gòu)外形相似的砂型型腔，因此，本發(fā)明中，砂型不用設(shè)置分型面，整個砂箱是一個完整的砂箱，也不用設(shè)置起模斜度，也不用設(shè)置對應(yīng)于卷筒本體101的空心腔處的型芯等等，將上述的模樣一體件直接埋在填砂中就可以，省時省力，節(jié)省成本，提高了效率；
[0064]原本砂型鑄造中，楔子孔部104的空心腔處需要放置一個型芯以澆鑄出該空心腔，由于該空心腔壁厚較大但空心內(nèi)徑較小，使得該型芯的制作、定位安放很不方便，很容易就將該空心腔鑄造失敗，即使采用上述的塑料模樣，此處也需要放置一個型芯，依然存在上述的問題，為此，本發(fā)明進一步的，將整個卷筒模樣在楔子孔處分割成兩塊單獨制作，下模樣3就是上述的將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取，上模樣2是先將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取，然后再在上模樣2的整個表面制取型殼，該型殼是個空心殼，通過上述的無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)將下模樣3與該型殼拼接在一起，澆鑄的時候，鋼水從下往上充型，先把下模樣3氣化，然后進入該型殼中的空心腔中，最終凝固得到卷筒，如此設(shè)置，就不用再設(shè)置型芯了，就不存在上述的問題了。本發(fā)明對上述型殼的制備原料以及制備方法沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)原料與方法即可；
[0065]2)取一個第一箱體，將步驟I)中的模樣一體件以立式放置于所述第一箱體內(nèi)；
[0066]原有砂型鑄造中熔液從上往下充型，而砂型中的氣體從下往上運動，使得氣體被熔液壓住，不易從砂型逸出的問題，造成了砂型鑄造中嚴重的卷氣與氣孔問題，為此，本發(fā)明中，將模樣一體件立式安放在砂型中，且所述澆道系統(tǒng)模樣粘結(jié)在所述下模樣3的底面上，使得鋼水是從下往上充型，模樣一體件是從下往上氣化，氣化后的氣體也是從下往上運動，三者的方向是一致的，從而避免了上述的卷氣與氣孔問題；
[0067]然后在所述模樣一體件的外圍以環(huán)繞所述模樣一體件的方式從上到下鋪設(shè)多個冷卻盤管，每個冷卻盤管具有各自獨立的進口與出口，通過控制多個冷卻盤管與所述模樣一體件外壁的間距大小控制鋼水的凝固過程；
[0068]然后在所述模樣一體件的內(nèi)部空心處從上到下鋪設(shè)多個冷卻盤管，每個冷卻盤管具有各自獨立的進口與出口，通過控制多個冷卻盤管與所述模樣一體件內(nèi)壁的間距大小控制鋼水的凝固過程；
[0069]現(xiàn)今的砂型鑄造，鑄件都是自然冷卻，凝固后得到的鑄件組織是什么樣子就是什么樣子，完全沒有受到有目的控制，是一種完全無控的冷卻凝固，得到的凝固組織多存在偏析、縮孔、縮松、冷隔、晶粒粗大等缺陷，嚴重影響了鑄件的力學性能，為此，本發(fā)明，在砂型中預先埋入冷卻盤管，通過控制多個冷卻盤管與所述卷筒模樣外壁的間距大小控制鋼水的凝固過程，通過控制多個冷卻盤管與所述卷筒模樣內(nèi)壁的間距大小控制鋼水的凝固過程，且選擇合適的開始供給冷卻介質(zhì)的時機，且控制多個冷卻盤管中開始供給冷卻介質(zhì)的前后順序，且控制每個冷卻盤管中相應(yīng)的冷卻介質(zhì)流量與壓力，以實現(xiàn)對鑄鋼卷筒進行強制冷卻凝固，提高冷卻速速，以抑制晶粒長大，得到細化晶粒，通過細晶強化顯著地提高了鑄件的強度、韌性以及耐磨性等力學性能，以及實現(xiàn)從上到下的順序凝固，鑄件的上部先冷卻，然后逐漸向下凝固，然后鑄件的底部凝固，最后是澆鑄系統(tǒng)凝固，顯著減少了原有砂型鑄造中的縮孔、縮松以及冷隔問題，提高了鑄件質(zhì)量；由于第一箱體中砂型具有較大的透氣性，塑料氣化后的氣體以及充型過程中外界進入密閉的第一箱體內(nèi)的空氣會在第一箱體內(nèi)流動，作為一種傳熱介質(zhì)，通過流動將充型鋼水的熱量傳遞給冷卻盤管中的冷卻介質(zhì)，實現(xiàn)上述冷卻盤管的強制冷卻作用，提高鑄件的組織性能；
[0070]然后設(shè)置上升液管，所述上升液管穿過且固定在所述第一箱體的下箱底上，所述澆道系統(tǒng)模樣的自由端下端面與所述上升液管的上端開口對接，且所述澆道系統(tǒng)模樣的自由端下端面完全遮蓋所述上升液管的上端開口，密封所述上升液管與所述第一箱體下箱底的連接處；
[0071]然后設(shè)置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿過且固定在所述第一箱體的側(cè)箱壁上，所述真空抽吸管的一端與所述模樣一體件間隔一定距離，所述真空抽吸管的另一端露在所述第一箱體的外面且與真空系統(tǒng)連通，密封所述真空抽吸管與所述第一箱體側(cè)箱壁的連接處；
[0072]然后向所述第一箱體內(nèi)填砂，然后壓實，得到砂型;該砂型與傳統(tǒng)砂型鑄造過程中的砂型的用砂種類、制作方法等等相同，本發(fā)明對此沒有特殊限制，采用現(xiàn)有技術(shù)中的即可；
[0073]然后密封整個所述第一箱體以配合上述的真空系統(tǒng)抽取真空;此處的真空意指整個第一箱體內(nèi)都是負壓真空，由于本發(fā)明采用傳統(tǒng)砂型鑄造中的砂型，該砂型具有較高的透氣性，可以使得上述的塑料氣體以及原本的空氣流通，并最終通過真空抽吸管被真空系統(tǒng)抽走；
[0074]3)冶煉鋼水，得到上述的鋼水，然后將鋼水用開口容器盛裝；
[0075]4)將步驟3)中的開口容器放置在一個密閉的第二箱體內(nèi)，且使得所述上升液管的下端穿過所述第二箱體的頂箱蓋浸入所述開口容器中的鋼水中，密封所述上升液管與所述第二箱體的連接處；
[0076]5)向所述第二箱體內(nèi)吹送帶壓氣體，同時，開啟真空系統(tǒng)制取真空，開口容器內(nèi)的鋼水在帶壓氣體的壓力以及真空的抽吸力的作用下，沿上升液管流動進入砂型的型腔中，鋼水從下往上充型，先把澆道系統(tǒng)模樣與下模樣3氣化，然后進入型殼中的空心腔中，直至開口容器內(nèi)的液面不再下降表明鋼水注滿整個砂型型腔，氣化后的氣體通過真空抽吸管被真空系統(tǒng)抽走，然后保持吹送氣體與抽真空，直至砂型型腔內(nèi)的鋼水凝固；
[0077]傳統(tǒng)砂型鑄造中，熔液完全是憑借自身的重力流動充型，很容易出現(xiàn)澆不足、冷隔、縮孔、縮松等問題，為此，本發(fā)明，采用帶壓氣體的壓力以及真空的抽吸力共同作用將鋼水注滿整個砂型型腔，并在完全凝固前，保持吹送氣體與抽真空，使得鋼水始終以一個壓力注滿砂型型腔，并隨之冷卻，顯著地減少了澆不足、冷隔、縮孔、縮松等質(zhì)量問題；
[0078]當開口容器內(nèi)的液面不再下降后，從上到下依次向每個冷卻盤管中供給冷卻介質(zhì)以對鑄鋼卷筒進行冷卻凝固以及實現(xiàn)從上到下的順序凝固，優(yōu)選的，冷卻介質(zhì)為水；
[0079]同時，向砂型型腔中的鋼水施加電磁攪拌；
[0080]此處為電磁攪拌，而非電磁振動，電磁攪拌只是攪拌液態(tài)熔液，只對能夠產(chǎn)生磁性的鑄鋼起作用，電磁攪拌可以打碎樹枝晶、細化晶粒以及減小偏析等等，而電磁振動是對整個第一箱體產(chǎn)生作用，顯而易見地，振動容易破壞已做好的砂型，且破壞上升液管以及真空抽吸管等與第一箱體的連接處的密封，破壞第一箱體內(nèi)的真空等等；
[0081 ] 6)當最下方的冷卻盤管的進口處與出口處的冷卻介質(zhì)的溫差小于3 0C后，停止吹送帶壓氣體以及抽真空，然后將所述上升液管從所述第二箱體中抽出，然后拆開所述第一箱體，然后破除砂型，敲掉所述型殼，得到鑄鋼卷筒;然后繼續(xù)后續(xù)的處理，例如熱處理；
[0082]傳統(tǒng)的砂型鑄造中，什么時候開箱全憑個人經(jīng)驗，容易判斷失誤，而本發(fā)明以最下方的冷卻盤管的進口處與出口處的冷卻介質(zhì)的溫差作為開箱判斷標準，當該溫差小于3°C后，表明鑄件的底部的溫度已降至較低，可以開箱，提供了一種從無到有的、且更為直觀方便的判斷方法。
[0083]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0084]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對于這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說是顯而易見的，本文所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高強度高耐磨性的鑄鋼卷筒，其特征在于，由鑄鋼材料加工而成，所用鑄鋼包括以下重量百分比的組分:0.60 %?0.85 %的C; 6.0 %?8.0 %的Mn ; 0.8 %?I.2 %的Si ;4.5%?5.5%的Cr ;0.8%?1.2%的Mo;0.3%?0.5%的Cu; 1.0%?1.2%的Ni ;0.15%?0.25%的11;0.20%?0.40%的￥;0.030%?0.040%的1^;0.020%?0.030%的]\^;5〈0.02% ；P<0.03% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼卷筒，其特征在于，所述Mo的重量百分比為0.9%?1.1%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼卷筒，其特征在于，所述Ni的重量百分比為1.05%?1.15%。4.一種權(quán)利要求1?3任意一項所述的鑄鋼卷筒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)制取卷筒模樣: 所述卷筒包括空心筒狀的卷筒本體、上擋盤、下?lián)醣P以及位于卷筒本體一端內(nèi)側(cè)的楔子孔部； 所述卷筒模樣包括上模樣與下模樣，所述上模樣與所述下模樣的粘結(jié)拼接面重合于所述卷筒本體的徑向截面且穿過所述楔子孔部的下外側(cè)面； 將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述下模樣； 將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取所述上模樣，然后將所述上模樣的除了下環(huán)狀端面之外的表面浸漬涂料，然后撒砂，然后燒結(jié)，在燒結(jié)的過程中所述上模樣氣化失模，得到所述上模樣的型殼，所述型殼的下環(huán)狀端面為用于使得鋼水流入的開口； 將無規(guī)共聚聚丙烯塑料通過注塑成型方法制取澆道系統(tǒng)模樣； 取一個無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)，將所述下模樣的上環(huán)狀端面與所述無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)的下環(huán)狀端面粘結(jié)連接，且將無規(guī)共聚聚丙烯塑料環(huán)的上環(huán)狀端面插入所述型殼的環(huán)狀開口中，且使得所述下模樣的上環(huán)狀端面與所述型殼的下環(huán)狀端面無縫隙拼接以將所述下模樣與所述型殼拼接成一體件用于鑄造卷筒； 將所述下模樣與所述澆道系統(tǒng)模樣通過粘結(jié)連接成一體，所述澆道系統(tǒng)模樣粘結(jié)在所述下模樣的底面上，得到包括所述下模樣、型殼以及澆道系統(tǒng)模樣的模樣一體件； 2)取一個第一箱體，將步驟I)中的模樣一體件以立式放置于所述第一箱體內(nèi)； 然后在所述模樣一體件的外圍以環(huán)繞所述模樣一體件的方式從上到下鋪設(shè)多個冷卻盤管，每個冷卻盤管具有各自獨立的進口與出口，通過控制多個冷卻盤管與所述模樣一體件外壁的間距大小控制鋼水的凝固過程； 然后在所述模樣一體件的內(nèi)部空心處從上到下鋪設(shè)多個冷卻盤管，每個冷卻盤管具有各自獨立的進口與出口，通過控制多個冷卻盤管與所述模樣一體件內(nèi)壁的間距大小控制鋼水的凝固過程； 然后設(shè)置上升液管，所述上升液管穿過且固定在所述第一箱體的下箱底上，所述澆道系統(tǒng)模樣的自由端下端面與所述上升液管的上端開口對接，且所述澆道系統(tǒng)模樣的自由端下端面完全遮蓋所述上升液管的上端開口，密封所述上升液管與所述第一箱體下箱底的連接處； 然后設(shè)置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿過且固定在所述第一箱體的側(cè)箱壁上，所述真空抽吸管的一端與所述模樣一體件間隔一定距離，所述真空抽吸管的另一端露在所述第一箱體的外面且與真空系統(tǒng)連通，密封所述真空抽吸管與所述第一箱體側(cè)箱壁的連接處； 然后向所述第一箱體內(nèi)填砂，然后壓實，得到砂型； 然后密封整個所述第一箱體； 3)冶煉鋼水，得到權(quán)利要求1?3任意一項所述的鋼水，然后將鋼水用開口容器盛裝； 4)將步驟3)中的開口容器放置在一個密閉的第二箱體內(nèi)，且使得所述上升液管的下端穿過所述第二箱體的頂箱蓋浸入所述開口容器中的鋼水中，密封所述上升液管與所述第二箱體的連接處； 5)向所述第二箱體內(nèi)吹送帶壓氣體，同時，開啟真空系統(tǒng)制取真空，開口容器內(nèi)的鋼水在帶壓氣體的壓力以及真空的抽吸力的作用下，沿上升液管流動進入砂型的型腔中，鋼水從下往上充型，先把澆道系統(tǒng)模樣與下模樣氣化，然后進入型殼中的空心腔中，直至開口容器內(nèi)的液面不再下降表明鋼水注滿整個砂型型腔，氣化后的氣體通過真空抽吸管被真空系統(tǒng)抽走，然后保持吹送氣體與抽真空，直至砂型型腔內(nèi)的鋼水凝固； 當開口容器內(nèi)的液面不再下降后，從上到下依次向每個冷卻盤管中供給冷卻介質(zhì)以對鑄鋼卷筒進行冷卻凝固以及實現(xiàn)從上到下的順序凝固，同時，向砂型型腔中的鋼水施加電磁攪拌； 6)當最下方的冷卻盤管的進口處與出口處的冷卻介質(zhì)的溫差小于3°C后，停止吹送帶壓氣體以及抽真空，然后將所述上升液管從所述第二箱體中抽出，然后拆開所述第一箱體，然后破除砂型，敲掉所述型殼，得到鑄鋼卷筒。
【文檔編號】B22C9/08GK105821317SQ201610355976
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】劉憲民, 劉明亮, 劉慶坤, 周長猛, 鞏傳海, 張永, 牛向明
【申請人】山東匯豐鑄造科技股份有限公司